ЧИСЛЕННО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СТУПЕНЕЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ГИБКИХ УДЛИНЕННЫХ КУМУЛЯТИВНЫХ ЗАРЯДОВ БЕЗ ОБРАЗОВАНИЯ ОСКОЛКОВ
K. S. Kumar1, A. Chakraborty1, S. Srinath2, I. Srikanth1, R. Srinivasan1, M. B. Talawar3
1Advanced Systems Laboratory, DRDO, Hyderabad, India
2Department of Chemical Engineering, National Institute of Technology, Warangal, India
3High Energy Materials Research Laboratory, DRDO, Pune, India
evergreendrdo@gmail.com
Ключевые слова: система разделения, эффективность проникновения, гибкий линейный кумулятивный заряд (ГЛКЗ), металлическая струя, гидрокоды, явная динамика, лагранжев решатель, эйлеров решатель
Страницы: 156-156
Аннотация
Разделение ступеней является критически важным событием для многоступенчатых аэрокосмических аппаратов и требует высокой точности, надежности и исключения образования осколков. Гибкие линейные кумулятивные заряды (ГЛКЗ) стали достойным решением этой задачи благодаря высокой режущей мощности, малому весу и способности адаптироваться к структурным интерфейсам. В данном исследовании представлено комплексное численное и экспериментальное изучение механизма разделения ступеней на основе ГЛКЗ с акцентом на оптимизацию качества резки, минимизацию осколков и с валидацией результатов моделирования по результатам испытаний. Были смоделированы три различные конфигурации с использованием гидрокодного программного обеспечения: базовая установка с плоской пластиной (случай А) с ГЛКЗ массой 8.4 г/м; модифицированная геометрия с выточкой радиусом R8 для управления трещиной (случай B); конфигурация с уменьшенным зарядом (4.2 г/м) для минимизации ударного воздействия и обеспечения резки в одной плоскости (случай C). Моделирование осуществлялось с помощью сопряженных эйлеровых и лагранжевых решателей, продвинутых моделей материалов и встроенных контрольных точек для описания физики детонации, формирования кумулятивной струи и структурного отклика в микросекундном временном масштабе. Случай B показал значительное улучшение в снижении количества осколков, в то время как случай C позволил достичь чистого реза в одной плоскости без образования осколков. Окончательная конфигурация была реализована и испытана экспериментально на образце в виде плоской пластины. Результаты тестов близко совпали с прогнозами моделирования, показав точное разделение ступеней, сохранность крепежных элементов и отсутствие разлетающихся фрагментов, что подтвердило эффективность оптимизированной с помощью гидрокода конструкции. Данная работа подчеркивает потенциал гидрокодного моделирования для руководства экономически эффективным, оперативным и экспериментально подтвержденным проектированием систем разделения ступеней на основе ГЛКЗ. Полученные результаты предлагают практические способы, которые можно использовать при разработке механизмов разделения ступеней следующего поколения для космических и ракетных отраслей, где точность и безопасность имеют первостепенное значение.
DOI: 10.15372/FGV2025.9583 |
