Хомяк В. О. Удосконалення пневмогідравлічних систем живлення рушійних установок для підвищення їх енергомасової ефективності та експлуатаційної безпеки

Хомяк В.О. Удосконалення пневмогідравлічних систем живлення ру-шійних установок для підвищення їх енергомасової ефективності та експлуатаційної безпеки. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціа-льністю 134 – Авіаційна та ракетно-космічна техніка у галузі знань 13 – Ме-ханічна інженерія. – ДП «КБ «Південне», Дніпро, 2026. У вступі обґрунтовано вибір теми, актуальність дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі дослідження, показаний її зв’язок з існуючими науковими програмами і темами, розглянуто наукову новизну і практичну цінність одержаних результатів. Наведено дані про особистий внесок здобу-вача, апробацію роботи та публікації. Зміст роботи розкривається в чотирьох розділах. Перший розділ присвячений огляду стану пневмогідравлічним системам (ПГС) живлення РУ та її підсистем, зокрема підсистемам попереднього та основного наддування паливних баків. Наведена загальна характеристика ПГС живлення РУ та функціональний склад її підсистем за призначенням. Виявлено актуальні питання проектування. Розглянуто найрозповсюдженіші типи систем наддування паливних баків РН – як однієї з головних підсистем. Наведений досвід українських ракетобудівників, а також досвід деяких світо-вих компаній, спрямованих на покращення енергомасових характеристик. Показані переваги та недоліки цих систем, а також виділені характерні етапи та особливості розробки. В другому розділі проведено дослідження вибору початкових парамет-рів та показано похідні впливу на енергомасові характеристики РН в цілому. Автором зібрано та показана статистична залежність «подушок» баків від по-вного їх об’єму для РН розробки підприємства. Експериментально обґрунтовано принципи побудови СПН впорску-ванням основних компонентів палива АТ-НДМГ, з урахуванням режиму впо-рскування, конфігурації екранів та їх вплив на основні параметри роботи. Показано межі застосування СПН впорскування основних КП. Також для РН «Дніпро» розроблено комплексно-аналітичний метод підвищення енергома-сових характеристик ПГС живлення РУ шляхом оптимізації початкових па-раметрів. Автором зібрано та оброблено статистичні дані початкових газових об’ємів та температур заправки КП під час стендових відпрацювань та льотної експлуатації РН. Отримано залежності початкових газових об’ємів від температури КП для різних умов експлуатації (взимку-влітку). Впровадження запропонованих заходів дозволило збільшити масу корисного навантаження на приблизно 5-10% (в залежності від КН). Третій розділ присвячено напрямкам покращення працездатності систем та елементів ПГС в цілому. Одним з ключових елементів СН, що визначає її основні параметри являється розпилювач газу наддування, проаналізовано близько 50 видів конструкцій розпилювачів РН розробки підприємства, виділено характерні їх особливості. Продемонстровано ефективність впрова-дження нових підходів математичного моделювання для проектування з ви-користанням програмного продукту ANSYS Fluent. Удосконалено методику розрахунку взаємодії СГ з «дзеркалом» КП, отримано графічні залежності для перерахунку імпульсу СГ з базових на штатні умови експлуатації ракетно-космічної техніки. Ще одним важливим елементом ПГС живлення РУ слугують газові компенсатори, їх застосування має широкий діапазон і потребує окремого пі-дтвердження працездатності, тому під час експериментального відпрацювання таких вузлів, як правило виконують технологічні операції продувкою з імітацією штатних умов експлуатації. У зв’язку з цим, удосконалено методику оцінки працездатності газових компенсаторів, показано можливість заміни штатного газу гелію на більш прості та доступні гази повітря, азот. Четвертий розділ присвячено експлуатаційній безпеці відпрацьованих ступенів (на пасивній ділянці польоту після вимкнення РУ), як методам бо-ротьби з утворенням КС. На сьогоднішній день КС носить загрозу для нових місій, космічних апаратів та супутників, які вже виведені з експлуатації. Роз-глянуто активні та пасивні заходи боротьби з КС, показано основні тенденції розвитку та прогнозована їх ефективність. В рамках виконання міжнародних норм і стандартів з виведення корисного навантаження, запропоновано та впроваджено до складу ПГС живлення РУ нову підсистему – систему паси-вації відпрацьованого ступеня для РН сімейства «Зеніт» і «Циклон». Розгля-нуто передумови створення таких систем та досліджено внутрішньобакові процеси. Дані системи за участю автора захищені патентами України. Пока-зано результати експериментального відпрацювання системи пасива-ції/скидання тиску з баку окиснювача відпрацьованого ступеня РН «Зеніт».