80

Лекция 2.

Раздел 2.1. Классификация РДТТ

	РДТТ
Лабораторные	Вспомогательные	Маршевые
Ракетные тележки	Ускорители	Боевых ракет
Технологические двигатели	Управляющие	Исследовательских ракет
	Газогенераторы	Экспериментальные
	Тормозные двигатели	Ракетоносители космических аппаратов
	Системы аварийного спасения	Ракетопланы
	Системы ориентации, стабилизации, коррекции	Торпеды
		Космические

Маршевый двигатель – основной двигатель ракеты, который обеспечивает разгон изделия или поддержание каких-либо характеристик на траектории.

Тяга – от доли килограмма до 100 тонн.

Время работы – от доли секунды до 100-120 с.

В качестве примера маршевых боевых ракет можно привести американский «Титан-3»

P = 540 т, V = 1.6 км/с.

Маршевые исследовательские ракеты используются при исследовании Земли.

Преимущество: стоимость

Маршевые космические:

Недостаток: удельный импульс

Используются в шаттловских системах.

Маршевые торпеды:

Преимущества: – самостабилизируется; если поставить сопла под углом – вращается.

Вспомогательные ускорители

Вспомогательные газогенераторы:

Лабораторные тележки используются для испытания каких-либо объектов.

Взаимосвязь характеристик РДТТ и ракеты

Если _к меньше е, то большее влияние оказывает она.

I_уд можно повысить за счет:

– добавка металла (Mg, Al);

– давление в КС (но при этом должна быть больше степень геометрического расширения);

Повышение _к:

– переход от металлических корпусов к пластику;

– схема заряда – цельноскрепленные заряды, которые в процессе работы воспринимают нагрузку, т.е. являются конструкцией.

Конструкция РДТТ должна удовлетворять назначению этого двигателя и тактико-техническим характеристикам двигателя.

ТТХ:

1) Тяга, удельный импульс

2) Масса топлива, конструкции, двигательной установки

3) время работы суммарное, время выхода на режим ₁, время отсечки тяги ₁, закон изменения тяги.

4) органы управления вектором тяги.

При сдаче изделия в эксплуатацию всем этим характеристикам дается эксплуатационный разброс для определения  производственной отработки двигателя.

Лекция 3.

Основные закономерности внутренней баллистики РДТТ

Под внутренней баллистикой понимаются процессы, происходящие в РДТТ

Основная задача – получить кривую зависимости p_к = f(t), P = f(t).

Раздел 3.1. Уравнение Бори *

Допущения:

1. Влияние воспламенителя не учитывается.

2. В начальный момент топливо воспламенилось по всей поверхности.

3. * U = U₁pⁿ – закон горения топлива.

4. p_к/p_a > p_кр (т.е. отношение больше критического).

5. *

6. – уравнение состояния.

7. Свободный объем – объем в КС, который не занят топливом. В ней температура и давление постоянны.

8. Скорости в свободном объеме не высоки, и полное давление равно давлению в КС p*=p_к.

– количество вещества, которое попадает в КС при данном перемещении фронта горения.

Предполагаем, что m_с =1

Т.к. t = const, то

_{– уравнение неразрывности}

– параметр заряжания

_{– уравнение Бари}

Определение времени выхода на режим

Полагаем:

V_св = const

F_г = const

RT = const

Определение максимального рабочего давления в КС

p = 0.99p_m

Время рабочего режима

e – свод заряда

Время спада

e = 0

Лекция 4 РДТТ 09.03.05

Раздел 4.1. Система уравнений движения продуктов сгорания в канале твердого топлива.

Допущения:

1. Продукты сгорания считаются идеальным газом.

Уравнение состояния

Энергия газа пропорциональна температуре

2. Течение одномерное.

3. Стандартные допущения (продукты сгорания - газ невязкий, нетеплопроводный, неизменного состава; теплообмен с окружающей средой отсутствует).

Вывод уравнений

независимые переменные (неизвестные):

Скорость V, давление p,температура T, плотность , площадь канала F.

Рассматриваем элементарный кусочек канала.

1. Уравнение сохранения массы

Количество вещества, поступающего через площадь F_вх, F_вых и через горящую поверхность:

2. Уравнение сохранения количества движения

3. Уравнение энергии

РИС++фото

4. Уравнение состояния

Уравнение горения

Раздел 4.2. Квазистационарное течение

Квазистационарный подход предполагает, что мы можем пренебречь производными по времени.

Положения:

1. Если скорость течения в канале существенно меньше скорости звука.

V<<a

2.

Если

то можем применять квазистационарный поток.

F – изменение площади канала за время, за которое проходят канал продукты сгорания.

Система уравнений, описывающая квазстационарное течение в канале:

Лекция 5.

Раздел 5.1. Проектирование зарядов РДТТ

1. Выбор формы заряда

Форма заряда должна обеспечить:

• требуемый закон изменения тяги P = f() (в 90% случаев P = const);

• заряд должен не только обеспечивать тягу, но и обеспечивать теплозащиту стенок;

• максимальный коэффициент заполнения

;

• реализацию общей конструктивной схемы двигателя, то есть удобное расположение воспламенителя и органов управления вектором тяги;

• максимально возможную простоту изготовления и технологичность.

Классификация зарядов РДТТ

1. Заряды свободно вложенные

1. Заряды прочноскрепленные (в основном смесевые топлива, заливаемые в камеру. Для образования канала используются формообразующие стержни)

Обычно на поверхность наносится теплоизоляционный или бронирующий состав.

Заряд является естественной теплозащитой стенок

Типы зарядов:

1. Заряд торцевого горения

2. Одношашечный заряд (свободно вложенный)

3. Многошашечный

4. Телескопический

5. Звездообразный

6. Щелевой заряд

7. С коническим компенсатором

8. Шаровой

1. Торцевой заряд

Преимущество:

• обеспечивает практически постоянную тягу при наибольших длительностях работы.

• коэффициент заполнения максимален

Недостатки:

– коэффициент массового совершенствования

так как по мере выгорания топлива обнажается практически вся поверхность – надо изолировать и, следовательно, увеличивать толщину стенок

– невысокая тягавооруженность (малая поверхность горения).

Особенности торцевых зарядов

1. Коэффициент заполнения топливом камеры _V максимален.

2. Отсутствие эрозионного горения.

3. Сложность теплозащиты из-за оголения всей поверхности.

4. Изменения центра масса в процессе работы.

5. Малая тягавооруженность

Увеличение тяги за счет:

• увеличения диаметра КС;

• применения топлив с большей скоростью горения

• изменения плоского фронта так, чтобы возрастала поверхность горения (за счет нагрева проволоки, с ее помощью можно также регулировать двигатель; за счет токопроводящей пленки).

Расчет торцевого горения

Исходные данные:

Неизвестные:

1.

2.

4.

5.

Эрозионное горение

V_П – пороговая скорость, если V>V_П, заряд начинает разгораться.

Недостаток – разгары не всегда соответствуют расчету и могут существенно менять давление и тягу.

Поэтому надо стараться, чтобы скорость была меньше пороговой.

Критерий Победоносцева

Чем выше критерий Победоносцева, тем ближе к эрозионному горению.

2. Одношашечный заряд

Исходные данные:

Неизвестные:

Возможность реализации постоянной тяги и, кроме того, большой тяги (небольшой свод).

– существенно для тяговых характеристик двигателя

3. Многошашечный заряд

Применяется на стартовых двигателях, так как свод очень маленький, а тяги большие. Кроме того, применяется в системах артиллерийского огня.

Формулы те же, но с N.

Лекция 6

Раздел 6.1. Прочность зарядов твердого топлива

Общие понятия:

Прочность – способность тела под воздействием нагрузок не разрушаться.

Жесткость – способность тела под воздействием нагрузок минимально деформироваться.

Пластичность – способность тела под воздействием нагрузок менять форму без разрушения.

Смесевое топливо – горючее – полимер (не твердое тело, посередине между ним и жидкостью). Ему присущи свойства пластичности и т.д.

Для жидкости:

– релаксационный модуль

– определенное через минуту после приложения нагрузки