Бабкин А.И., Дорофеев А.А., Лоскутникова Г.Т., Филимонов Л.А. - Расчёт параметров и характеристик камеры РД, страница 3

В результате гээодинэмичеокого расчета определяют дэа размера: Р и р . Осс;-- к~у ау ные размеры камеры эыбирают на оснозэнии статистических дзньнх для двигателей данного класс» иаи рассчитыээшт яо эмпирическим соотношениям с учетоы опытно-конструкторских рекомендаций. О бычно и )(АА на кидксм топливе выполняет цилиндрическую камеру сгорсния о плоской голоэкой. Такая конструкция обеспечиэаэт раэномерность расходонапряиэнности ,Р=лс/р' яо сечению камеры (эдесь р - плошадь поперечного сечения камеры сгорания) и коэ4)ицнента избытка окислителя с' . В результате коэфрициэнт ф будет больше, чем, нэщщыер.

у сбернческих камер того ке объема У„ . Под обьемом камеры сгорания понимают ее объем до критического сечения, т.е. с учетоы доээукоэой чести сопла. Обь бьем камеры сгорания масно определить по времени пребыээвся сир- нли приведенной длине камеры сгорания р = --"-. л~ Я '~~- лр р которые находятся э прямо пропорциональной зависимости: б / э г„„я,./Ф Т и эазисят от рода топлиэа.

Яля различных топлив э сУшестэУющих 42А с„р 0,0016...0,006 с, пРкчем большим дазлениэм и камере соотэетстэуют меньшие значения с. и В о лр р табл. 2 даны статистические сэадения о приведенной длине каме)ьс сгорания с',~ для риде топлив, которые моано использоээть при расчете Р' э первом прибликении, Окончательно У выбирают на осноэании огнеэых испытаний по .«~ . Следует отметить, что 13 Таблица 2 15 для ДУ с докиганием, где один нз компонентов гаэифицироввн, не- обходи«е«й объем (' в 1„3..„ 1,8 раза меньше, чем в других двигателях.

Время пребывания г и приведенная длина с', не отрекают вяияния формы камеры и конструкции головки на пмребнмй У„ хотя такое влияние несомненно имеется. В работе [1) б и ' для всех топлив рекоменпуется опре- делять по формулам ', ' "Ф'ь.'..:l. Ф ~~.. где р — давление в камере„Па; а' - диеметр критического сечения, ьв«; ~ - приведенная длина, м. Площадь поперечного сечения иэобарной камеры Р мошно най- ти такие из соотношения Р у (3...6)Р . В работе [6) площадь поперечного сечения камеры Р„ рассчитывают, используя змпиричес- куш формулу для относительной расходонаяряиенности камеры сгора- ния, Я/Рэ (0,8...2,5) 10 кг/Н с, где ыеньиие значения относятся к ДУ без докигания. П о илн ванне озв козой части сопла.

йорма входной части сопла моает быть разной. В [1) приведен приывр выполнения ее по двум сопрякенным радиусам л', . а' и ~~ . Причем с повышением Р, радиус ««',, следует брать б«)львин, так как при меньшей кри- визне контуре пристеночный слой (завеса) болев устойчив, т.е. внутреннее схлааденяе будет болев эффективным.

радиус «з„, и длину входного участка сопла ~~ рекоменлу- ется определять по следующим соотношениям (П , = л',/(.- 0«25.10-6Р, ~а =ц у/Я~РГГ~з-[(Р- ф/Р„тЗ1 Сопло с коничееким входным. участком применяется реке [6~. По ок счета и пост ения в го ко а кзмв с 1. По известным тным Р„и «» ~, на основании приведенных выше соотношений, вычисляют геометрические перемет туы камеры: кl~кр ««я.«к А «г 2, Оп ел ред яшт координаты точек сопрякенил дуг окруаностей Р, и Я,, (рис. 2): 4/~ г/(г+Р~Ю ' /У «Л/гб )« ~ = ~~/а =н/~ ъ К н(~ 3.

Нахо дят длину цилиндрической части камеры сгорания , =(ь' — щ(~~ )/~' гдв л У - объем о вх дной части сопла с достаточной тсчнсст п: а у,' = . б ~[ЙР„у')4М„Я [(у'У~~)~/(б~ )1~ . 4. 3 адепт значения угла наклона касательной к контуру соп- ла в точке а.'2д 10...15о [Ц, ««а кр «„б и я иэ таб- 5. По известным значениям «« = «Г /«э' Сл лкц [.П находят значение угла„я и = — ~~а-( ..

2 . лелувт отметить, что существушт более полнйе таблицы, которыми пользуется конструкт шю. пла, которуш с удозлетДля построения закритической части сопла, воритвльной точностью мокно спрофилировать по параболе, из точки а под углом,А надо провести прямую аУ до пересечения сательной МУ . П М . ресечения с карямув У проводят под углом „б по каоательной к окрушностн радиусом гх , которым профилируется горловина сопи аУ на ...7 частей и соединив соответ- ая и б ет ствушщие точки пряными, строят огибашщув - парабол олу а, кото- р удет контуром сверхзвуковой части сопл . а. Пмыечание.

Профилирование и в«Я оптимал но пров и тИ-имевщейс аВО 6. Дозвуковую часть сопла и цилиндрический участок каме строят по рис. 2. ок камеры у ред тввлена камера с коническим соплом. ри построении закритической части сопла угол конусности 2.,т„ обычно выбирают в пределах 20...25с. В табл. 3 дени значения углов Е.б, при кото(мх коэффициент ~~ уп, ~'., раоочитипий по приведенным нюке Формулам, получается ойтимальным. В качестве параметра выбирашт степень раоширения сопла р, ~р„[1].

Таблица 3 Ппимечэниэ. На е еннего контура камеры наносят раэмеф Я(Ч(ЕЕНо ГЮС1( ГЮМГ1а рио. д приведена только схема по оения контура, а не чертшк сопла. 3. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ДРОССЕБЫВН И ВЫСОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИК В задание не курсовую работу входят расчбт и поотроение дроссельной и высотной характеркстик камеры.

9тн характеристики мошно также назвать характериотикзми двигателя, если эсе топливо поотуиает э камеру (при вытеснительной сиотеме подачи илг э Му о доиигаиием). В двигательных установках без докигания при одинаковых расходах через камеру тяга и удельный импульс камеры не равны тяге и удельноиу импульсу н двигателя, что вызовет некоторое отличие з их херактеристикэх. 3.1. Раохо ая ( оооельнзя ха кте истика Мроооельная хвр.лтвриотика показывает изменение тяги Р и удельного импульоа камеры ~у (или двигателя) в эазиоимости от расхода при постоянном соотйошении компонентов к, и давлении окрувмшлей среды о„ .

Поокольку давление э кемере р, прямо пропорцноыельно расходу нь и измеряется проне и точнее (кроме того, д„. задается), то на практике обычно графики зазиоимостей Р м У отроят от давления в кемере. На 'рио. 3 показана типичная дроооельная характеристике Р 3~ (Р~к) и ~~ Х<о~ ) . Необходимо обратить внимание на то, что харэктериотика зависит от рекима течения ПС е сопле. Еолм отрыве потока от отенок зоила нет, то тягу и удельный импульс определяют по следующим уравнениям: ~'~~ 'а ~Ра Рн) Р Рн~~ ~ 17 1б 3.2. Высотная ха кте истика Сна характеризует зависимость тяги г' и удельного импульса от давления окружавшей среды р„ (при постоянных значениях расхода топлива и соотношения комзонентоэ я„, ). При расчете зысотной характеристики используют те же соотношения, что и при расчете.дроссельной характеристики: "Рн а~ ' я =4~ -Ри а1"~.

Онн отличаются только постоянным множителем (расходом), поэтому совершенно идентичны. Выбирая масштаб, ыакно добиться слияния графикон. Высотные характеристики (рис. 4) строят для номинального рекима ( р, р,„„ ). Для безотрыэного течения (участок П)- это линейные зависимости. Рраницу мекку участками 1 н П, как и ранее, определяют из соотношения К / р ~р -(У+ — г~ ) (О,ЛУ+ЦУ3 М ).

Рис. 4, Высотная характеристика Кроме того, находят значение,о~ , при котором в сопло входит скачок уплотнения, Криволинейную часть графиков рассчитывают, как и для дроссельной характеристики. Результаты расчета вносят э таблицу аналогичную табл. 4. В этом случае давление окружаш- 20 шей среды,о, - переменная величина. Следует отметить, что при ГраФшческие зависимости дроссельных и высотных характеристик следует эыполнять на листе в достаточно большом масштабе. В пояснительной записке.

необходимо сопоставить характеристики двух камер, отличвюшихоя значениями выходного сечения сопла. Для второй камеры Р' 1,5 ~' . Для упргчения рвсчетоэ следует взять обе камеры с йоническими Воплэми и углом раскрытия 2„б„у 30о. Построение характеристик камер с углом раствора сопл 2,д < 30о п Д, ри наличии скачка улотнения щолно проводить с использованием бо— лее сложных зависимостей, приведенных э Щ. 4. РАСЧЕТ КСВИИЦ(ЕВТА СОПКА В первом прнблмкенин теоретическое значение коэФФмциента — . л Й го ° ", где ь~„~ - козФФкциент, учигываюший потери в сопле на трение; э' — коэФФшциент, хараккериэувший потери н:— за наличия радивльйой составлявшей скорости на выходе иэ сопла. дкя конических сопл У ~ 0,95...0,97, профклированныхф 0,98...0,995. Со пло разбивают на несколько участков по дяине (5...7) и для каждого определвзт осевуш соотавляюзйоз силы трения где с с — коэФФициент трения на ~' -м участке; и Г.

- боковая поверхность участка, которуш приближенно можно определять по Формуле с~к='лАо„г ~;. (здесь А~г, с,". соответственно значения среднего радиуса сечения сейла и длина с -го учестка); „бг - угол наклона контура к оси сопла; о ,~/ - скоростной напор для среднего на участке значения плошади поперечного сечшув сопла.

Как известно, „о; г~ —- р со(лг) , где осг~~,) - гаэодинзмическая функция «Ч л,) иэ (53. КоэФФнциент трения с =с (~+о,вр — "'м',) ', у 4 где с~ - коэФФяциент трения для несжимаемой жидкости (в среднем для технически гладких поэерхностей с 0 003, для полированных - 0 ° 0,002) . Суммарная сила трения й У' ~ о ~ тря ' Коэффициент трения определяют по формуле ' и лир .В~ Результаты расчета оформляют в виде табл.

В. Таблвк(а б В работах 11, 63 дани более точюе методы определения У Однако для их непользования необходимо знать распредеяенме по длине сопла температуры стенки, вязкости газа. В связи о этим в данном пособии приведен более упрощенный метод расчета. Отметим, что з'~, от ршкима работы практичеоки не зависит, а определяется в ооновном размерами поверхности закритической части сопла. Потери иэ-за непараллельнооти иотечения расочитывают по приблмкенной формуле у ~-со~Я, ы Коэффициент потерь в сопле Строго говоря, рассмотренные здесь коэффициенты 5~в характеризуют не потери .~„к , а полноту эаяериения того или нного процесса. Потери ке характеризуютоя ф', у- Ь~ Общие потери внутреннего удельного щзпульоа в вопле )с ~тр Р г ~~ и Рл;т Рпр э где еоответствующие коэффициенты Р, определяют потери в сопле с' на трение у,,, непараялельнооть истечения Р„., химическую неравновеонооть (:„ „ , потери из-за наличия конденсированной фазы Р ,, прочие потери д„, .