Лекция 9 (Электронные лекции)

Лекция 9

Особенности конструкции сопловых блоков РДТТ

Сопловой блок предназначен для создания тяги путем преобразования тепловой энергии, выделяемой при сгорании топлива в кинетическую энергию продуктов сгорания.

Сопловой блок является одним из основных блоков РДТТ и параметры соплового блока оказывают влияние на габариты, энергетические и прочностные характеристики двигателя.

Сопловой блок: сопло и вспомогательные системы, расположенные на нем.

Стенки сопла подвержены интенсивному тепловому, химическому, скоростному, эрозионному и силовому воздействиям.

Раздел 9.2. Классификация сопловых блоков РД

Назначение:

– основные

– вспомогательные

2:

– регулируемые

а) предстартовое регулирование (для компенсации температурных изменений скорости горения. Методы: сменные вкладыши, устройства типа груши).

б) регулирование в полете

• пассивное – такое регулирование, когда закон изменения тяги в полете не изменяется. Реализуется за счет разгара критического сечения;

• активное – закон тяги может быть скорректирован в полете. Методы: регулируемая критика, двигатели изменяемой геометрии (насадки).

– нерегулируемые – профиль которых в течение всего полета остается неизменным (небольшие тактические ракеты).

3:

– односопловые блоки

Преимущества: простота, надежность. Масса ТЗП существенно меньше. Для поворотных сопел для создания одного усилия угол поворот существенно меньше.

– многосопловые блоки.

Преимущества: существенно уменьшают длину.

Недостатки: большая масса ТЗП. Неравномерный разгар сопла, особенно когда присутствует К-фаза -> не используются большие степени расширения. Суммарная масса больше.

4:

– подвижные

– неподвижные

Основные геометрические соотношения

Основные факторы, определяющие конструкцию и геометрию соплового блока:

1. Параметры двигателя из ТЗ (тяга, удельная тяга, давление, температура, время работы).

2. Ограничения, накладываемые на массу, длину и диаметр.

3. Назначение ракеты определяет выбор системы управления вектором тяги, полетные нагрузки и изменение внешних параметров.

Для верхних степеней масса соплового блока может превышать массу камеры.

Угол  – 30-60°. С его увеличением резко возрастают тепловые нагрузки и масса ТЗП. Меньше – длинное сопло.

Входная часть:

r_вх = (0.5-2)r_кр

чем больше r_кр, -> 0.5

чем меньше r_кр, ->2

r_скр = (0.5-3)r_кр

Утопленные сопла

Глубина погружения – расстояние от входной кромки сопла до точки пересечения соплового днища с осью сопла

Относительная глубина погружения:

Утопленные сопла используют, чтобы при тех же габаритах втиснуть большую массу топлива.

Главная задача – попытаться снизить массу ТЗП, для этого увеличивают дельта, увеличить соотношение между площадью входа и площадью критики (1.6).

М_ТЗП – ; F_вх/F_кр (1.6 – рациональное соотношение)

Недостатки:

Профилированные

В РДТТ часто используют приближенные методы: замена спрофилированного на дугм окружности или параболы.

Обычно _а = 5-7.5°.

Сопла с внешним расширением

Преимущества:

– обладают способностью к саморегулированию;

– при прочих равных условиях имеют меньшую длину;

– большой свободный объем.

Недостатки:

– наличие пилонов.

– сложность охлаждения.