Eksperimentinė raketa: kūrimas ir tyrimas (Raketa)

 

Projekto nr.: P-MIP-17-519

Projekto aprašymas:

Raketinės technikos kūrimo, tyrimo ir praktinio panaudojimo veikla priskiriama aukštųjų technologijų sričiai ir yra vienu iš bet kurios šalies mokslinio ir pramoninio išsivystymo požymiu. Šiandien raketinė technika efektyviai panaudojama mokslinės ir ūkinės paskirties uždaviniams spręsti, o taip pat gynybos struktūrose mokymo ir koviniams tikslams. Taip pat labai svarbi mokslinio raketinio komplekso paskirtis – mokslinės aparatūros bandymai veikiant perkrovoms, vibracijai, slėgio ir temperatūros pokyčiams ir kitiems poveikiams bei mokslinės informacijos rinkimas ir perdavimas.
Atlikto mokslinių tyrimų projekto tikslas buvo sukurti eksperimentinės mokslinės ir gynybinės paskirties raketos, naudojant originalų ekologišką raketinį kurą, kaip sistemos su užduotais vidinės ir išorinės balistikos parametrais, teorinę ir inžinerinio konstravimo bazę, atlikti teorinius ir eksperimentinius tyrimus bei praktiškai sukurti? eksperimentinį raketos maketą, kuris būtų pajėgus išvesti į reikiamą nuotolį tam tikrą naudingą krovinį (pvz. mokslinę įrangą).

Projekto finansavimas:

Lietuvos mokslo tarybos parama moksliniams tyrimams, Mokslininkų grupių projektai

Projekto rezultatai:

Projektui vykdyti panaudoti teoriniai, kompiuteriniai ir eksperimentiniai tyrimo metodai. Pirmame etape suformuota eksperimentinės raketos, kuri gali būti panaudota artimojo ir vidutinio nuotolio oro gynybos sistemų taikiniams bei moksliniams tikslams inžinerinė koncepcija, pagrindiniai techniniai reikalavimai, sudaryta mokslinių tyrimų programa. Nustačius kuriamos eksperimentinės raketos pagrindinius techninius parametrus (korpuso geometrija, skrydžio greitis), atliktas korpuso aerodinaminio aptekėjimo tyrimas, kurio rezultate nustatytas oro srauto linijų, oro tankio ir slėgio pasiskirstymas korpuso atžvilgiu, kuris apsprendžia raketos korpuso aerodinamines apkrovas, atsirandančias skrydžio metu ir kurios turi būti įvertintos raketos korpuso ir skrydžio stabilizavimo sparnuotės mechaninio atsparumo skaičiavimuose; taip pat aerodinaminio aptekėjimo tyrimo rezultate nustatytos aerodinaminio pasipriešinimo jėgos ir koeficiento priklausomybės nuo skrydžio greičio, kurias būtina įvertinti atliekant raketos išorinės balistikos tyrimus. Įvertinant nustatytas aerodinaminio pasipriešinimo jėgos priklausomybes nuo greičio, sudarytos raketos skrydžio išorinės balistikos lygtys aktyviajai ir pasyviajai skrydžio fazėms bei gautos skrydžio trajektorijos, greičio ir pagreičio priklausomybės nuo laiko prie įvairių raketos paleidimo kampų. Atliktas raketos korpuso ir skrydžio stabilizavimo sparnuotės stiprumo, veikiant aerodinaminėms apkrovoms, tyrimas. Nustatyti reikiami kietojo kuro raketinio variklio traukos parametrai, išaiškintas traukai užtikrinti būtinas kuro kiekis bei reikalavimai kuro blokų gamybai ir geometrijai. Sudarytas raketinio kuro cheminės kinetikos modelis, kuriame pateiktos temperatūros, slėgio, entalpijos, entropijos, dujų pastoviosios ir kitų parametrų reikšmės variklio degimo kameroje ir išmetimo tūtoje. Pateiktas raketinio kietojo kuro variklio teorinis modelis, kuris pagrįstas fluidų dinamikos ir termodinamikos dėsniais, fluidų judėjimo Navier-Stokes lygtimis, šilumos perdavimo iš degimo kameros ir tūtos lygtimis, kieto kūno ir fluido sąveikos degimo proceso metu bei degimo greičio ir išsiskiriančios energijos lygtimis; modelyje aprašyti variklyje vykstantys fizikiniai procesai. Atlikti variklio projektavimo ir gamybos darbai ir eksperimentiškai ištirtos slėgio variklio degimo kameroje ir traukos jėgos charakteristikos. Atliktas skaitine analize pagrįsto modeliavimo ir eksperimentiniu būdu gautų slėgio variklio degimo kameroje ir traukos charakteristikų palyginimas parodė, kad gautos šių parametrų kitimo laike charakteristikos pakankamai adekvačios kiekybiniu ir kokybiniu požiūriais. Tai leidžia teigti, kad sukurtą metodiką sėkmingai galima panaudoti praktikoje kuriant raketinius variklius su užduotais vidinės balistikos parametrais. Sukurto variklio pagrindu, pasiūlyta naujo tipo daugiavariklinė kietojo kuro eksperimentinės raketos jėgainė ir jos valdymo būdas, pagrįstas pastovios traukos, bet skirtingos trukmės impulsų formavimu ir atskleistos dviejų tipų išorinės balistikos charakteristikų formavimo galimybės.
Atliktų tyrimų rezultate sukurta ir pagaminta dvigubos paskirties eksperimentinė raketa, kurią galima naudoti moksliniams tikslams – nano ir piko palydovų, kitos mokslinės įrangos ir bortinės aparatūros testavimui (dinaminių perkrovų, temperatūros, slėgio ir kt.) bei mokslinės informacijos rinkimui, o taip pat Lietuvos kariuomenės įsigytos vidutinio nuotolio oro gynybos sistemos NASAMS pratybų taikiniams bei kitoms reikmėms gynybos technologijų srityje.
Projekto vykdymo laikotarpiu buvo sėkmingai parengta ir apginta vykdytų tyrimų srities daktaro disertacija ir pasiūlytos trys doktorantūros tematikos, kurias pasirinkę doktorantai toliau tęsia šios tematikos tyrimus.
Projekto rezultatai publikuoti trijuose WoS straipsniuose, taip pat penkiose tarptautinėse konferencijose buvo skaitomi pranešimai ir publikuojami straipsniai pranešimų medžiagoje, gautas vienas Lietuvos respublikos patentas ir pateikta viena Lietuvos Respublikos patentinė paraiška.
Atlikti moksliniai tyrimai praplečia raketinės mokomosios įrangos teorinę bazę, o sukurta ir praktiškai įdiegta įranga prisideda prie Lietuvos ir NATO partnerių oro gynybos pajėgumų stiprinimo.

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2017-09-01 - 2020-09-30

Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas