Основные установки экспериментальной базы ЦТА

Аэродинамические трубы переменной плотности (установки У-3М и У-4М)

 

Назначение

 

Исследования аэродинамических характеристик изделий ракетно-космической техники при до- , транс- и сверхзвуковых скоростях.

 

Внешний вид аэродинамической трубы

переменной плотности.

 

Низкий уровень фонового шума установок позволяет проводить уникальные исследования аэроакустики и бафтинга.

 

Основные характеристики

 

Число Маха 0,2...6,0 
Число Рейнольдса, м-1 (0,8...90)×106
Размеры рабочей части,м 0,6×0,6×2,8
Выходное сечение сопла, м 0,6×0,6
Размеры модели 
 - Диаметр, м до 0,1
 - Длина, м до 0,1

 

Задачи

 

Определение:

  • аэродинамических характеристик ракет-носителей и спускаемых аппаратов;
  • распределений и пульсаций давления (в т.ч. с моделированием струй двигательных установок и при разделении ступеней);
  • характеристик динамической устойчивости;
  • шарнирных моментов, действующих на сопла и аэродинамические органы управления;
  • характеристик воздухозаборников;
  • характеристик моделей в свободном полете.

 

Модель перспективного возвращаемого аппарата и спектр её обтекания (М¥=3,95, a=9,8°).

 

Реализация

 

Отработана аэрогазодинамика и улучшена форма аппаратов, совершающих спуск в атмосферах Венеры, Марса и посадку на их поверхности.

 

Установлены аэродинамические особенности гиперзвуковых летательных аппаратов и их нелинейные эффекты.

 

 

До- и трансзвуковая аэродинамическая труба переменной плотности (установка У-21)

 

Назначение

 

Исследования аэродинамических характеристик изделий ракетно-космической техники при до- и трансзвуковых скоростях.


Внешний вид установки У-21.

 

Основные характеристики

 

Число Маха 0,2...1,4; 1,8
Число Рейнольдса, м-1 (0,04...100)×106
Размер рабочей части,м 1,4×1,4×5,6 

Размеры модели, Диаметр, м

до 0,4

 

Задачи

 

Определение:

  • аэродинамических характеристик ракет-носителей и спускаемых аппаратов;
  • распределения давления, характеристик пульсаций давления и бафтинга;
  • характеристик динамической устойчивости;
  • шарнирных моментов, действующих на сопла и аэродинамические органы управления;
  • влияния струй двигательных установок на аэродинамические характеристики;
  • характеристик моделей в свободном полете.

 

Слева - открытая рабочая часть установки с подготовленной к испытаниям моделью спускаемого аппарата «Пенетратор».
  Определение аэродинамических характеристик спускаемого аппарата «Пенетратор».
 

Реализация

  • Исследованы аэродинамические характеристики ракет-носителей, в том числе «Союз», «Космос», «Зенит», «Энергия», «Ангара».
  • Проведены работы по программе «Морской старт».
  • Отработана аэрогазодинамика спускаемого аппарата «Союз» и его модификаций.
  • Определены аэродинамические характеристики спускаемого аппарата «Пенетратор» по проекту «Марс-96» и возвращаемого аппарата по проекту «Фобос-Грунт».
  • Проведены исследования по отработке спускаемого аппарата «Mars Microprobe» (США).

 

 

Крупномасштабная сверх- и гиперзвуковая аэродинамическая труба (установка У-306-3)


Назначение

 

Исследования аэродинамических характеристик и функциональная отработка изделий ракетно-космической техники при сверх- и гиперзвуковых скоростях.


Внешний вид установки У-306-3.

Основные характеристики


Число Маха 3...8
Число Рейнольдса, м-1 (0,1...200)×106
Температура торможения, К 250...650
Диаметр рабочей части, м 2,5
Длина рабочей части, м 6,5
Выходной диаметр сопла, м 1,2
Диаметр модели, м до 0,5
Длина модели, м до 2
Продолжительность испытания, с до 300
 

Задачи

 

Определение:

  • аэродинамических характеристик ракет-носителей и спускаемых аппаратов;
  • распределений и пульсаций давления (в том числе с моделированием струй двигательных установок и при разделении ступеней);
  • характеристик динамической устойчивости, аэродинамических характеристик моделей при больших углах атаки;
  • характеристик сверх- и гиперзвуковых диффузоров;
  • распределения температур и тепловых потоков по поверхности модели.


Исследования модели пилотируемого корабля нового поколения

и ИК-измерения теплообмена на его лобовой поверхности.

 

Реализация

 

Отработана аэрогазодинамика ракеты-носителя «Союз», спускаемого аппарата «Союз» и его модификаций на гиперзвуковом участке полёта.

 

Определены аэродинамические характеристики спускаемого аппарата «Пенетратор» по проекту «Марс-96» и возвращаемого аппарата по проекту «Фобос-Грунт».

 

 

Газодинамическая вакуумная камера (установка У-22)


Назначение

 

Исследования газодинамического и теплового воздействия высотных струй двигателей на элементы конструкции изделий ракетно-космической техники.

 

 
Газодинамическая барокамера установки У-22.

Основные характеристики

 

Число Маха струи на срезе сопла модельного двигателя 1...10
Число Рейнольдса струи, м-1 103...107
Давление в камере модельного двигателя, МПа 30
Давление в барокамере, Па 0,13
Диаметр камеры, м 8
Высота камеры, м 20
Объём камеры, м3 1000
 

Задачи

  • Изучение струйных течений при различных внешних условиях (в т.ч. высотных).
  • Изучение процессов разделения, стыковки и расстыковки.
  • Изучение процессов посадки с использованием двигателей.
  • Реализация различных технологических процессов в условиях вакуума и высокого давления.

 


Реализация


Рекомендации учитывались при проектировании системы управления мягкой посадкой космических аппаратов на поверхность Луны, при разделении ступеней РН, при стыковке и расстыковке аппаратов и др.


 

Исследование на модели процесса отделения космического аппарата

от ракеты-носителя.

 

 

Электродуговые газодинамические установки (У-15Т-1, У-15Т-2, ТТ-1, ТТ-2)


Назначение


Отработка высокотемпературных материалов и теплозащиты изделий РКТ


С 1954 г. наземная отработка тепловой защиты всех изделий ракетно-космической техники проводится на электродуговых установках предприятия. ЦНИИмаш обладает уникальным комплексом газодинамических установок с электродуговыми подогревателями газа.


На этапе разработки новых теплозащитных материалов (ТЗМ) определяется их тепловая эффективность, даются рекомендации по их внедрению. Исследуется работоспособность отдельных конструктивных узлов и крупномасштабных фрагментов теплозащитных покрытий.


На ЭДУ ЦНИИмаш проводились исследования теплозащитных материалов и покрытий для ракет-носителей и космических кораблей «Восток», «Союз», «Молния», «Энергия-Буран», межпланетных космических станций серий «Марс», «Венера», «Луна», «Фобос-Грунт», а также баллистических ракет.


 

Внешний вид установки У-15Т-1, на которой отрабатывались

образцы теплозащитных материалов

и фрагменты конструкций КА «Буран».

 

Образцы, испытанные в ЭДУ, в том числе

натурный фрагмент КА «Буран»,

испытанный в ЭДУ У-15Т-1.

 

Внешний вид установки У-15Т-2, на которой проводятся испытания крупномасштабных образцов углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) и теплозащиты боковой поверхности для современных гиперзвуковых летательных аппаратов.

Исследование влияния свободных колебаний НТУ аппарата «Марс-96» на теплостойкость его ТЗП.



Аэрогазодинамическая установка с высокочастотным индукционным нагревом газа (У-13 ВЧП, или ВЧ-плазмотрон)


Назначение


Исследования теплообмена и теплозащиты изделий РКТ, в том числе аппаратов планирующего спуска.


Основные характеристики


Мощность, кВт 1000
Энтальпия потока химически чистой плазмы, МДж/кг 5...35
Давление на модели, Па 500...50000
Размер модели, мм до 200
Продолжительность испытания, мин до 100

 Задачи

  • Исследование неравновесного теплообмена в высокотемпературных газовых потоках.
  • Исследование каталитической активности теплозащитных материалов (ТЗМ) и термостойкости противоокислительных покрытий.
  • Исследования «старения» ТЗМ, ресурсные испытания ТЗМ.
  • Исследования радиофизических характеристик плазменного потока и влияния на него магнитного поля.
  • Модифицирование материалов под воздействием высокотемпературного диссоциированного газа.
  • Исследования по нанотехнологии.

 

Внешний вид аэрогазодинамической установки с высокочастотным индукционным нагревом газа (У-13 ВЧП).

 

Испытуемые образцы в потоке чистой плазмы.

Реализация


Участие в отработке теплозащитных материалов для изделий:

  • МТКК «Буран» (НПО «Молния», РКК «Энергия»),
  • «Союз-ТМА» (РКК «Энергия»),
  • «Фобос-Грунт» (НПО имени С.А.Лавочкина),
  • НТУ (НПО имени С.А.Лавочкина),
  • «Гермес» (Dassault Aviation, Франция),
  • «Хоуп» (Mitsubishi, Япония).



Крупномасштабные поршневые газодинамические установки (ПГУ) многокаскадного сжатия


Назначение


Исследования теплообмена и аэродинамики изделий РКТ при гиперзвуковых скоростях.


Основные характеристики


Число Маха 4...18
Число Рейнольдса, м-1 (0,2100)×106
Выходные диаметры сопла, мм 0,4; 0,8
Температура торможения газа, К до 3500
Давление торможения, МПа до 250
Размеры модели, Длина, мм до 1000

Задачи


Изучение аэрогазодинамики, акустики и теплообмена на крупномасштабных моделях:

  • с моделированием струй двигателей;
  • при разделении ступеней изделий РКТ;
  • аппаратов сложной конфигурации, спускаемых в атмосферах Земли и других планет.


Использование термовизионной техники позволяет обеспечить очень высокую информативность измерений теплообмена.


ПГУ-11 и ПГУ-7 относятся к самым крупным в мире импульсным установкам.



 Внешний вид установки ПГУ-11.  Модель ОК «Буран» в рабочей части ПГУ-7.


Реализация


На ПГУ ЦНИИмаш проводились исследования теплообмена моделей космических аппаратов:

  • «Буран» (Россия),
  • «Гермес» и демонстратор «Pré-X» (Франция),
  • Зенгер (Германия),
  • ASLV и PSLV (Индия),
  • ВА «Шеньчжоу» (Китай),
  • «Mars microprobe» (США),
  • «Хоуп» (Япония) и других.
 


Модель гиперзвуковой летающей лаборатории

«Игла» в рабочей части ПГУ-11.


Реализация


На ПГУ ЦНИИмаш проводились исследования теплообмена моделей космических аппаратов:

  • «Буран» (Россия),
  • «Гермес» и демонстратор «Pré-X» (Франция),
  • Зенгер (Германия),
  • ASLV и PSLV (Индия),
  • ВА «Шеньчжоу» (Китай),
  • «Mars microprobe» (США),
  • «Хоуп» (Япония) и других.



Многоцелевая модельная баллистическая установка (МБУ)


Назначение


Моделирование высокоскоростного удара и экспериментальные исследования по обеспечению защиты космических аппаратов от воздействия осколков космического мусора и метеороидных частиц.


Основные характеристики


Калибр ствола, мм 12,7; 13,7
Диаметр метаемых частиц, мм 2...13
Масса метаемых частиц, г до 5
Скорость метания, км/с 4...7,5
Суммарная длина баротрассы, м ~ 20
Диаметры камер баротрассы, м 0,8 и 1,5 
Давление в баротрассе, Па 1,5×102...1×105

Задачи

  • Отработка экранной защиты и определение её баллистического предела.
  • Исследования нештатных ситуаций, сопровождающих пробой или высокоскоростную деформацию оболочки гермоотсека, и определение параметров ударно-волнового процесса в атмосфере гермоотсека.
  • Экспериментальные исследования по отработке бортовых систем оперативного определения места удара или пробоя гермооболочки.
  • Определение стойкости различных элементов конструкций КА (иллюминаторов, радиаторов СОТР, солнечных батарей и др.) к высокоскоростному удару.  

Внешний вид многоцелевой баллистической установки. Вид со стороны легкогазовой пушки.

Натурная панель экранной защиты служебного модуля МКС и второй экран защиты после сертификационного испытания на МБ.


Реализация

  • Отработана бортовая система оперативного определения места удара или пробоя гермооболочки.  
  • Проведены моделирование и исследование аварийных ситуаций при воздействии осколков космического мусора на гермоотсеки Международной космической станции (МКС) и космических аппаратов.  
  • Отработана экранная защита служебного и многоцелевого лабораторного модулей МКС.

Справочная информация

 

 

Контактная информация

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш)

Россия, 141070, Московская область, г.Королёв, ул.Пионерская, д.4

т. (495) 513-59-51
ф. (495) 512-21-00

e-mail: corp@tsniimash.ru
© 2000-2017 ФГУП ЦНИИмаш
На печать Карта сайта На главную