Расчет параметров и эскизное проектирование турбонасосного агрегата двигателя 11Д58У (Проектирование ТНА двигателя 11Д58У)

УДК 641.4

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТУРБОНАСОСНОГО АГРЕГАТА ДВИГАТЕЛЯ 11Д58У

К.Ю. Арефьев

Студент, кафедра «Ракетные двигатели», группа Э1-81

Научный руководитель: С.Ф. Максимов,

кандидат технических наук, доцент кафедры «Ракетные двигатели»

Целью работы (НИРС) являлось разработка ТНА многоразового запуска типа 11Д58У на следующие требуемые параметры:

1. Схема ТНА – с предкамерной турбиной

2. Компоненты O₂/керосин

3. Частота вращения вала ТНА

4. Насос окислителя - одноступенчатый,

• напор ,

• расход ,

• КПД не менее

1. Насос горючего - двухступенчатый;

Первая ступень

• напор

• расход

• КПД не менее

Вторая ступень

• напор

• расход

• КПД не менее

1. Турбина

• перепад давлений

• расход

• номинальная температура

• КПД не менее

После проведения поверочных расчетов и исследования аналогов для заданных параметров была сформирована компоновочная схема ТНА. В нее вошли радиально – осевая турбина, шнекоцентробежные насосы окислителя и горючего. Вторая ступень насоса горючего представляет черпаковый насос, вращающийся корпус которого служит местом расположения пусковой турбины. Преимуществом предлагаемой схемы является высокий КПД второй ступени насоса горючего (ввиду оптимального коэффициента быстроходности для черпакового насоса), уменьшенные массогабаритные параметры и облегченная технология сборки.

В ходе работы составлены алгоритмы расчета параметров радиально-осевой турбины и черпакового насоса на основе методик [1], [2]. Расчет шнекоцентробежных насосов проводился в программе «TPP». Полученные алгоритмы позволяют вводить параметрические зависимости в расчет радиально-осевой турбины относительно ее степени реактивности с целью оптимизации КПД и осевых сил.

В ходе эскизного проектирования особое внимание было уделено механизму разгрузки осевых сил на валу турбины (на номинальном режиме 50-60 кН) и конструированию уплотнительных узлов системы. Рассмотрены различные схемы сборки и реализации уплотнительных узлов черпакового насоса. Расчет уплотнений проводился по методике [3].

Результатом работы является проект ТНА с расчетным КПД: турбина – 66%, насос окислителя – 63%, первая ступень насоса горючего -62%, вторая ступень насоса горючего – 31%. Разработаны машинные алгоритмы расчетов радиально-осевой турбины и черпакового насоса с возможностью оптимизации параметров.

Литература

1. Овсянников Б.В., Боровский Б.И., Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей.: М «Машиностроение», 1986, 376 с.

2. Спасский К.Н. Шаумян В.В. Новые насосы для малых подач и высоких напоров.: М «Машиностроение», 1973, 158 с.

3. Уплотнения и уплотнительная техника. Под ред. А.И. Голубева, Л.А. Кондакова.: М «Машиностроение» 1994, 446с.