Мінай О.М. "Залежність проектних параметрів капілярних засобів забезпечення суцільності палива від терміну їх експлуатації" ‒ Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття вченого ступеня доктор філософії за спеціальністю 134 – Авіаційна та ракетно-космічна техніка у галузі знань 13 – Механічна інженерія – ДП «КБ «Південне», Дніпро, 2024.
Політ космічних літальних апаратів з тривалим терміном експлуатації та багаторазовим включенням рушійної установки: космічних станцій, космічних буксирів, телекомунікаційних супутників, космічних телескопів, дослідницьких зондів, тощо, характеризується чергуванням активних ділянок траєкторії, коли працює рушійна установка, та пасивних ділянок, на яких рідинні компоненти палива в баках знаходяться під впливом невагомості (мікрогравітації) і внаслідок різноманітних збурюючих факторів можуть займати в них будь-яке положення. Для забезпечення нормального функціонування рушійної установки, зокрема і в умовах мікрогравітаціїї, на вході до витратної магістралі встановлюють спеціальні засоби забезпечення суцільності палива. При цьому не виключена ситуація, коли газова фаза потрапить до засобу забезпечення суцільності палива, а звідти до витратної магістралі, що в подальшому може привести до зриву повторного запуску рушійної установки і аварійному завершенню місії.
У такому випадку, умовою забезпечення суцільності компонентів палива на вході у рушійну установку стає запобігання потраплянню газової фази в об'єм компонента палива, який розташовано в районі засобу забезпечення суцільності палива, та безпосередньо в ньому, у період запуску і подальшої праці двигуна.
Однією із систем, що ефективно забезпечують подачу компоненту палива на вхід до рушійної установки без наявності в ньому газової фази, та можливість її багаторазового запуску в умовах невагомості (мікрогравітації), є капілярні засоби забезпечення суцільності палива.
Основним функціональним елементом таких систем є капілярний розділювач фаз, функціонування якого заснована на використанні сили поверхневого натягу рідини. Існування капілярного перепаду тиску при переході через поверхню розподілу фаз забезпечує утримання палива у визначеному місці баку.
Найчастіше роль основного, або допоміжного капілярного розділювача фаз у різних типах капілярних забірних пристроїв виконують металеві ткані сітки з чарунками мікронних розмірів, які у цьому випадку називають – сітчастими розділювачами фаз.
До основного проектного параметра сітчастого розділювача фаз належить капілярна утримуюча здатність. Вона відповідає за максимальний перепад статичного тиску, за якого не відбувається проникнення крізь чарунки сітки газової фази. При проектуванні капілярну утримуючу здатність намагаються максимізувати, але таким чином, щоб гідравлічні втрати тиску при протіканні компоненту палива крізь сітчастий розділювач фаз, навпаки, були мінімальними.
У космічних літальних апаратів з тривалим терміном експлуатації під впливом дії агресивних палив, що перебувають в паливних баках, наприклад: азотного тетроксиду та несиметричного диметилгідразину, капілярна утримуюча здатність сітчастих роздільників фаз може змінюватися. Причинами цього є зменшення діаметрів дротів сітки, утворення на поверхні дроту плівок, гелів, опадів внаслідок корозійних процесів. Це призводить до того, що при тривалому впливі агресивних палив та їх парів на конструкційні матеріали сіток відбувається зміна геометричних розмірів дроту та чарунок сітки, а також можлива зміна величини контактного куту змочування палива з матеріалом сітки. В сукупності все це може сприяти критичному зниженню капілярної утримуючої здатності.
Пори дрібночарункових сіток мають дуже складну форму, що не дозволяє визначити капілярну утримуючу здатність сітчастих розділювачів фаз розрахунковим шляхом. Перспективним напрямком у підвищенні досконалості, ефективності, та надійності експлуатації конструкцій капілярних засобів забезпечення суцільності палива є визначення впливу тривалого зберігання сітчастих розділювачів фаз у компонентах та під парами рідких ракетних палив: азотного тетроксиду та несиметричного диметилгідразину на зміну їх основного проектного параметру – капілярної утримуючої здатності шляхом її експериментального дослідження.
Таким чином, встановлення закономірностей зміни проектних параметрів сітчастих розділювачів фаз в залежності від терміну дії на їх конструкційні матеріали компонентів рідких ракетних палив: азотного тетроксиду та несиметричного диметилгідразину і створення методики їх розрахунку та проектування, є актуальною та своєчасною науковою задачею.
