Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Поэтому обычно ви;шале устанавливаюг суммарные потери удельной тяги в сопле, потери на трение и непараллельность истечения, а за~ем уже оценивают рси, применяя формулу (2.87), Для суммарной оценки внутренних потерь удельной тяги в сопле используе>ся та же самая формула, что и для оценки потерь в камере сгорания, т. е.
'хуа 'Гв~я определяет качество процессов, протекающих только в камере сгорания. В этом случае 'тук. экс. пс ~тп. экс~р )тук. теор )гп. теортр где )ттул „„„-,— действительная удельная тяга двигателя в пустоте без учета потерь в камере сгорания. Отношение Р уа. экс. пс Кл. экс Р ,с "ул.
теор Кл, теор (2.86) (2.8?) . с = сртр Оасрск. Связь же хгежду коэффициентами срр, ру, и пт,п очевидна: Ру,,кс Дл. экстр акс ч "ут. т ор Кл, т о~его т ор (2.88) У современных Ж(УД среднестатистическое значение Зт,=б,йт —:О,М И Ээет„=О,84 —:О,йб. Коэффициенты согласования теории с опытом Как уже отмечалось, расчеты характеристик камеры по формулам ~ '2,2 имеют недостаточную точность. Для того что.
бы повысить ее, вводят коэффициенты согласования теории с 136 называю~ коэффициентом полноты тяги в пустоте или коэффициентом сопла. Коэффициент соо определяет внутренние потери удельной тяги в реальиом сопле. Значение оэ, для данного двигателя является постоянной величиной, не зависящей ии от давления в камере, ни от давления в окружающей среде. Коэффициент сос, так же как и сор, устанавливается сопоставлением резульгатов теоре1ичсского рас'шта и данных огневого испытания двигателя. При этом теоретическос значение Кп(Кп „,р) должно определяться по данным термодинамического расчета (см.
последний раздел ф 2.2) или (что менее точно) может быть вычислено по одной из зависимостей (2.31), (2.33) илп (2.34), а экспериментальное значение К„(К„,,„,) находится по формуле (2.35). Чтобы установить значение ус при огневом испытании двигателя, не требуется постановки никаких измерений, кроме измерения основных параметров (ро, Р, Р,р, Ра, р ) Связь между пэ, и коэффициентами учета отдельных видов внутренних потерь удельной тяги в сопле устанавливается следующим приближенным, но достаточно точным для практических нужд соотношением !С к.аж = !осте.о. теорэ где с!,— среднестатистическое значение коэффициента сопла для двигателей данного класса. Ожп!аемая !дельная тяга двигателя в пустоте !Рте.о.к .!т.о, о тр о.к = 'Зс~рй .
еэ р/рт ор И 1 Д Используя коэффициенты с! и р„х!Ожно установить значения коэффициентов согласования и по другим параметрам внутрикамерного процесса, не измеряемым при огневых испытаниях дзига~елей. Например, из-за неполного сгорания топлива действительная (но не измеряемая в опыте) температура продуктов сгорания в камере Т„„, будет меньше температуры Токе.р, определяемой термодинамическим расчетом, -)то у'меньшение х1!зжно Оцени ь коэффи!01ентох! сниже ния температуры вт! срг =. (2.89) Чтобы определить срг, следующем виде: ~р экс оэр— 'р теор представим соотношение (2.80) в астор )т ~тесло экс аэкс )т !реторт'о теор При снижении полноты сгорания топлива газовая по.
стоянная )с и величина Ь практически не изменяются. Поэтому о экс То теор откуда уг=~а (2,90) )ЗТ опытом, с помощь!о которых корректиру1от теоретические значения этих характсрисп!к. Вв!!дУ того что коэффицие!пы сэр и ссс легко и с высокой точностью определяются при огневых испытания:! двигателей, они (их среднестатистические значения) и являются основными коэффициентами согласования. Например, ожидаемый при проектировании камеры удельный импульс давления У„о будет равен произведению -; гр„„, где!р,„р теоретическое значение Тр, определенное для проектируемой камеры в результате расчета, а; — среднестатистическое значение коэффициента полноты давления, свойственное дви- ГатЕЛЯМ ДаНПОГО КЛаССа.
ЛННЛО!Пт!НО ОжнлаЕМЫй Козффнциент тяги в пустоте Таким образом, по экспериментальной величине коэффициента полноты давления в„можно расчетом установи~ь действительное значение температуры продуктов сгорания в камере сгорания. Подобным же оорззом ввозчгся и приближенно выражзюгся через у и а«коэффициенты согласования и по другим параметрам. Потери тяги и удельной тяги вследствие теплового сопротивления камеры Как известно, вследствие теплового сопротивления давление торможения газа по длине камеры сгорания падает от значения р„ =-гэ„ у головки до л, на входе в сопло, что прц г'„/Р„р<6 приводит к заметному умеиыцеиию расхода газа !и тяги двигателя), а прп ):„,/Г,,„<0- — и к падению удельной тяги, если двигатель работаег пе в пустоте. Для количественной оценки изменения тяги и удельной тяги из-за теплового сопротивления камеры сгорания используем известное из газовой динамики соотношение между давлением торможения газа у головки р,, "и давлением торможения на входе в сопло р,', установленное с учетом сжимаемости газа: и (1 + — Лт~~)' ' (1 + пЛ4~~) !2.92) * ч д« 1Х!+ — Л1,') !! + лмс) где М«и М,— значения числа М в сечениях «к» и «О» (рис.
2.1), т. е, иа входе газа в сопло и у головки соответственно. !!роведенные исследования !3), !68] показали, что величина Л1, цри любых возможных сочетаниях параметров впутрикамерного процесса ЖРД не превосходит 0,05, и если не учитывать ее, то это может вызнаешь ошибку в определении р,'/р', не превышающую всего лишь 0,005 (г. е. 0,5',~~). На этом основании й)„п ш„принимаются равными нулю, а давление торможения у головки р„' ото;кдествляегся со сга. тическпм давлением р„. 136 С учетом этого обстоятельства вырансение (2.92) примет вид а р' (1 + — М~~! (2.93) 1+ пМ„ Отношение ли ест ино о ределить сте пень влияния диаметра камеры на величину ее тепло- 441 вого сопротивления.
График функции а>=а>(~„) при дат и=1,2 изображен на рис, 2.20. йлгп Вначале (при малых 1,) 2 3 кривая круто поднимается вверх, а затем асимптотически прибли>кается к единице, Видно, что в предельном случае, т. е. при 1„=1 (у камеры с полутепловым соплом), потери давления торможения из-за теплового сопротивления составляют приблизительно 20% от ра. Но уже при )и 2 они равны -4% от де, а при )и=4 — всего лишь !% от ро. В камерах с (и)6 —:9 тепловые потери давления составляют менее 0,5% от р,, что лежит в пределах точности расчетов л погрешности измерений при испытаниях двигателей.
Следо вательно, при Р„эб —:9 изменениями давления торможения на входе в сопло, расхода газа и тяги двигателя из-за теплового сопротивленич можно пренебречь. При ~„<6 тепловые потери давления превышают погрешности расчетов и изме. рений. В этих сл)чаях необходимо аводчгь поправку в зиа. ' Иногда аг наамватот коэффициентом восстановления давлению Рис.
2.20. Зависимость коэффициента теплового сопротивления аг от lа=РвУна (2.94) называют коэффициентом те:гловых потерь давления или коэффициентом теплового сопротивления камеры '". Поскольку в докритиче- г ской части сопла между огносительной площадью по- дэа перечного сечения г(ги и числом М сушествует, как д~~ известно, однозначная зави- лев симость, можно установить функциональную связь меж- Дэа ду относительной плошадью Рээ камеры )к=-гс„/Ек„н величиной аг и тем самым ко- дза ч ве п ктрпГкр а ~~ кт, (2.95) Удельный импульс давления определится так: Ркркр та 1 Рl — г;, — к, (2.96) где !и — удельный импульс давления изобарической камеры.
Скорость истечения газа из сопла (при заданном значении ' ра) составит Влт!янРРС теплового сопротивлсння нд удсльнуРО тягу с качественной стороны рассмотрено в 9 2.3. Для количественной оценки потерь удельной тяги, вызываемых тепловым сопротивлением, сопоставим значения удельной тяги неизобарической и изобарической камер, работающих на расчетном режиме (при С, = сопз( и ра=сопзт). В этом случае Н„„= —,'"= ф„!!"', Нт,[ — (т к) на! р Р Р тар Ьк д и!— Рк Откуда (2.97) - Если же расс!!Р!трР!ааетсп намерз с заданной геометрической степенно РасшиРении сопла.
то !ак не запис~Рт от тет!Лоаого сопРотиалении. 140 чение давления в камере. Камера с (и<6 становится при этом эквивалентной изобарической камере с давлением, равным а,р,. Очевидно, что все характеристики неизобарической камеры необходимо рассчитывать, учитывая это уменьшение давления н ней. Например, секундный расход газа будет ра- вен Выражение (2.97) описывает приближенно н соотношение между удельнытн! тягамп в пустоте неизобарической и изобаричсской камер, нме!оших одинаковое р„т. е. д гт тт ь.' Величин! грг, которая характеризует уменьшение удельной тяги только пз.за теплового сопротивления камеры, называ!от коэффппнснтом теплоиых потерь удельной тяги.
Ввиду того что ег является функцией относительной площади камеРы 1и, а отношение рсре от (и не завпСПТ, КОЭфф!ЩПЕПТ 1г~ ТакжС токазывается функцией только 1и. 'г(а рис. 2.21 изображен график этой функции (при и, =-1,2), пз которого видно, что тепловое сопротнвлсппс камеры !гз удсггь- Риг. а.ан лииигииогть ипэфгрипиеити нуно тягу влиясг значптсгн - тспппимх потерь тпспьипн тяги Чг от но слабее, чем па тягу, и (и — -Риг!й, должно приниматься во внимание только при !и<3, а при )и)3 величина ге!=1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
