Испытания модельного блока Ц (М 1:10) на специальной установке ЭУ-360 с подачей воды, имитирующей условия стендового испытания блока Ц, не показали снижения уровней пульсации на днище модели: снижение уровней давления на боковой поверхности кормовой части блока Ц составляет примерно 4 децибела, а в районе межбакового отсека доходит до 6 децибел в начале движения.
Таким образом, обобщая результаты всех проведенных испытаний с учетом особенностей каждого вида испытаний, можно было сделать вывод, что в условиях реального старта при начале движения подача воды в факел двигателей ракеты приводит к снижению уровней пульсации давления:
- на днищах блоков А и Ц на 0-2 дБ;
- на боковой поверхности кормовой части блоков А и Ц на 2-4 дБ,
- в районе межбакового отсека на 4-6 дБ.
Анализ результатов проведенных крупномасштабных и маломасштабных модельных исследований показал, что при штатном подъеме ракеты над стартом на высоту до 20-30 м уровни пульсаций давления на поверхности ракеты остаются практически постоянными, а при нештатных ситуациях могут возрастать на 2-3 дБ.
Подача воды приводит к снижению уровней пульсации давления только на участке до 20 м, влияние подачи воды уменьшается по мере подъема ракеты и практически прекращается при достижении высоты 15-20 м.
По результатам совокупности всех видов исследований сделан вывод, что подача воды в факел работающих двигателей создает щадящий режим для ракеты при воздействии нестационарных газодинамических потоков, но при выходе из строя системы подачи воды нагрузки не превысят допустимых для ракеты. Снижение акустических нагрузок важно для орбитального корабля и может быть необходимо для полезного груза ракеты.
Опыт создания ракеты-носителя Н-1 говорит о важности проблемы нестационарного газодинамического нагружения. Величины нагрузок для таких мощных носителей, как Н-1, в ряде случаев оказывались критическими для конструкции. Близость отсека полезной нагрузки к маршевым двигателям - основным источникам акустического шума, приводящего к пульсациям давления на поверхности, а также высокие требования к ресурсу конструкции, которые диктуются многоразовостью использования, все это вместе делает необходимым тщательнейшее изучение этих нагрузок на этапе проектирования и экспериментальной отработки.
Поскольку такие нагрузки не поддаются расчету, основным инструментом их исследования является проведение испытаний модельных установок различного масштаба с дальнейшим пересчетом данных на натуру.
В первую очередь с проблемой нестационарных газодинамических воздействий мы должны были столкнуться при первом пуске ракеты без орбитального корабля со стенда-старта.
При старте ракеты, в процессе выхода на режим двигателей, возникают ударно-волновые нагрузки, действующие на донную и хвостовую части. Эти нагрузки являются основными при расчете на прочность конструкции хвостовой части блоков А и Ц, так как перепады давлений на оболочке хвостового отсека могут составлять 0,4-0,5 атм. Определить расчетным путем эти нагрузки с достаточной степенью точности не представляется возможным ввиду сложности картины течения в каналах стартового сооружения, обусловленной трехмерностью и нестационарностью процесса.
Надежное экспериментальное определение величин ударно-волнового воздействия, прежде всего, зависит от полноты моделирования основных параметров:
- градиента нарастания давления в камере сгорания;
- температуры и газовой постоянной в камере сгорания;
- состава и параметров среды в стартовом сооружении.
Моделирование указанных условий потребовало создания газодинамических моделей с высокими параметрами. Особенно следует отметить, что в модельных условиях необходимо было обеспечить нарастание давления в камере сгорания в десятки раз большее, чем в маршевых двигателях "Энергии" при их выходе на предварительный и номинальный режимы работы. Одновременно ставилась задача о разработке мероприятий по снижению ударно-волновых давлений. В основном велись исследования на маломасштабных (М 1:72) моделях, а на заключительном этапе - и на крупномасштабной (М 1:10) модельной установке. На моделях М 1:72 в качестве рабочего тела использовались продукты взрыва кислородно-водородных смесей, на крупномасштабной модели - продукты сгорания твердых теплив.