Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 68
Текст из файла (страница 68)
25. Назначают геометрические углы установки лопаток направляющего аппарата на входе яы и выходе аз„. Обычно принимают гч„= а, Н (1 —; 3)', где аа — угол выхода газа из лопаток перв1й ступени. 26. Определяют скорость выхода газа из направляющего аппарата С,' = Сзф„„ где с,— скорость поступления газа в чежлапаточный аппарат, равная скорости выхода газа пз лопаток первой сгупени; коэффиписнт ф„, определяется, как и для рабочих лопаток.
366 27. Рассчитывают потери в направчяющем аппарате и пьрзмегры газа на го выход: АС~2 Ьн, = — ~1 — 7,'„), й7 на 7'„„= т,„+ йт„;, т»7 гн» 2 на Гг 28. Задаются козффициентом стеснения потока йана =- =-1,06 —:1,07 и определяют высоту лопаток направляющего зпиирага на выходе Ото н»"гггв 2»а »нйсг гтн вгн» Далее проводится расчет рабочих лопаток второго ряда, четодика которого не отличается от методики расчета лопаток первого ряда, изложенной выше. Параметры газа при входе на лопатки определяются парачетрачи его и иоменг выхода из лопаток направлягщцего аппарата.
В результате расчета второго ряда рабочих лопаток устанавливается их высота. !1аходят потери гг, и lг„после чего определяются потери на трение и вентиляцию йтв и на утечку тггт и рассчигывается КПД турбины тгае тгнетгм где ае — ас — ет» — етн» вЂ” «н — Вв — атв — ттгт Лы Особенности расчета реактивной турбины Расчет реактивной турбины проводится, в общем, по той жс методике и в такой же последовательности, которые были изложеиая для активных турбин. Особенности расчета заключаются в следующем: — кроме величин, которые задаются 1или выбираются) при расчете активной турбины, в данном случае должна быть выбрана степень реактивности р.
Эта величина связана с КПД турбины и составляет в большинстве случаев й =-0,2 —;0,4; — если турбина предназначается для УКРД заникнугой схемы, то, как указывалось выше, еще до расчета проточной части гурбины окааывдег:и нийд»ниии и расхос рабочегг тела (газа); 367 и — при выборе параметров турбины используется х =-- —, а пе х= —. Окружная скорость и 1п соответственно диас, ' метр ротора) подбирается так, побы х оыл оливок к х,„,=- =0,5 †: 0,6; — сопла турбины, как правило, выполни~отея суитивакзшичися с углом наклона к плоскости ротора а~,,=18 —:25", т.
е. с углом, ббльшим, чем для активной турбины. Учнтывиетея 1гол отклонения струя в косом срезе, и угол наклона струи газов опрс ~еляг гся кик аы- аи 1 3,; — - р икгивиия турбина ьып лняи1ся ооычно и в=-.1; — ко~ффиииеиг сгосиения рабочих лопигок приничаегся большим, чем тля активной турбины; й-.!,йч-1,',1; — - относиз'сльиия ~ коросгь гази на выходе из рабочих лопаток рассчитывается с учетом срабатывания части тепло- перепада на лопатках а — — р ) ', + — л 2Л вЂ” угол установки лопатки на входе 5о, пр1шима~от близким к углу ихода потока 81 (31 находится из треугольника скоростей).
)гик и у активной турбины, угол установки лопатки на выходе р,и должен быль таким, чтооы Ьи. ~ ~1ы. ГЛАВА У1И ГАЗОГЕНЕРАТОРЫ И АККУМУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ Неотъемлемыми элементами систем топливоподачи ЖРД являются агрегаты, вырабатывающие газ для привода ТНА и наддува топливных баков. В двигателях с насосной подачей топлива эти агрегаты называют газогенераторами, а в двигателях с вытеснительной подачей топлива — аккумуляторами давления.
Основная функция газогенераторов и аккумуляторов давления одна и та же: приготовление рабочего тела (газа) требуемых параметров и в необходимом количестве. Для этой цели обычно используются одни и те же источники энергии и рабочего тела Однако рабочий процесс и расчет газогенераторов и аккумуляторов давления имеют свои специфические особенности, зависящие от характера использования энергии вырабатываемого газа и требуемых значений его параметров. Поэтому изучение этих вопросов производится раздельно, Рассмотрим сначала рабочий процесс и расчет газогенераторов. й 8.1.
ОБщие сВедения О ГАзОГеиеРАТОРАх Величина тяги ЖРД, как известно, является линейной функцией секундного расхода топлива. Секундный расход топлива для каждого конкретного двигателя с насосной системой подачи зависит от мощности, развиваемой турбиной. Мощность турбины полностью определяется секундным расходом и параметрами рабочего тела на входе в турбину, т. е. па выходе из газогенератора. Поэтому газогенератор является устройством, задающим режим работы всей двигательной установки. Это обстоятельство и определяет особые требова. ния к данному звену системы топливоподачи (помимо обгцих требований, предъявляемых ко всем агрегатам ЖРД, вне за. висимости от специфики их работы). Эти требования сводятся к следующему.
Зб9 13 — 2854 1. Высокая стабильность работы. Это значит, что газогенератор па пгсх режимах раб~ли двигателя дочясси возможно точнее обеспечивать заданный секуиднып расход газа и при этом значения параметроя ~ аза (состав, давление, температура и др.) нс должны выколоть за определенные (допустимые) пределы. т1ем стабильнее работа газогенератора, тем меньшие нагрузки испытывают н полете системы управления работой двигателя, а это поьгяшает надежность двигателя и точность стрсльбы. Особенно важна стабильность работы газогещратора для ракет с щ регулируемыми ЖРД и ракет, управление дальностью полета которых осуп~ествляется только по скорости полета и конце активного участка траектории.
В последнем случае отклонение координат конца активного участка траектории, вызванное отклонением тяги двш ателя от расчетного значения вследствие нестабильной работы газогенератора, целиком перейдет в отклонение точки падения ракеты от цели. 2. Простота управления рабочим процессом в широком диапазоне изменения его параметров. Это требование также обусловлено регулирующим воздействием газогенератора па двигатель и необходимостью изменения режима работы двигателя в процессе одного запуска (прн регулировании тяги во время старта и в полете, при переходе с главной ступени тяги па конечную и т. д.).
3. Высокая работоспособность генераторного газа, обусловлпвакнцая либо минимальную затрату энергии (н соответственно минимальный расход топлива) па привод ТНА, либо повышение монн~ости ТНА. Это требование выдвигается в связи с тем, что действительная (эффективная) удельная тяга двигателя определяется отношением тяги ко всему секундному расходу отбрасываемой массы. В понятие же «отбрасываемая масса» входят как продукты сгорания топлива ь камере, так и отработанный после турбины газ.
Для ЖРЛ, у которых этот газ вгябрасывается в атмосферу и развивает удельную тягу меньшую, чем продукты сгорания топлива, истекающие из камеры двигателя, решаюгцим условием повышения экономичности двигателя является уменьшение расхода топлива иа привод ТНА. Для ЖРД с дожиганием генераторяого газа главное — увели'юппе мощности ТНА, так как это позволяет увечпчить давление в камере и при заданном р„повысить степень расширения отбрасываемых продуктов сгорания, т е. увеличить термический КПД камеры. Уменыпение расхода топлива на привод ТНА и увеличение мощности ТНА зависят от количества энергии, отдаваемой турбине одним килограммом рабочего тела.
Эта энергия равна. как известив, произведению относительного эффективного 370 КПД турбины т!.„па рвсн!ма! аемый аднабатнчсскнй теплопсршц!;! /!в. Из выра кения для /!в (см. формулу (7.9) видно, что газогенератор может влиять ня эту величину в основном через работоспособность газа И7," Наноольшее допустимое значение температуры !азз на входе в турбину 7„ограничено жаропрочностыо материалов, из которых пзготавлива!отса детали турбины. Огшода с.!сдует, !то увели!ение газовой постоянной /Г [!або'и'го тела является одним из ос$ювных срслш!в !нэпы!нсция эффективности рабогы газо! енсратора н двигателя в целом. Заметим также, что при задаппыл значениях х1„е туронны и расхода рабочего тела увели !ение работоспособности последнего позволяет сннзи!ь (беэ уменьшения мо!цности турбины) давление свежего газа р,, Сипжсоне р,,„поэволяет в свок> очерс!г! уменьшить толщины стенок газогецсратора, магистралей н других элементов двигателя, т. е.
уменьшить его вес. Таким ооразом, рабочий процесс газогенератора следует организовывать так, чтобы получать гзз с максимальной работоспособностью и хорошей стабильностью параметров. 7Келательпо также, чтооы генераторный гаэ не содержал твердых частиц, которые могут разрушать лопатки и засорять сопла н межлопаточные каналы турбин. Основу классификации газо!еператоров составляет способ получения генераторного газа.
В настоящее время распространены три способа газогенерации. 1. Разложение (с помощью катализаторов или без них) вещества, способного после внешнего инициирующего воздействия к дальнейшему устойчивому самопроизвольному распаду, сопровождающемуся выделением значительного количества тепловой энергии и газообразных продуктов разложения. Таким веществом может быть как компонент основного топлива двигателя, так и специальное средство газогенерации, запагепное только для этой цели на борту ракеты.
Газогенераторы, в которых реализуется этот процесс, называются однокомпонентными. В дальнейшем их различают главным образом по виду разлагаемого ве[цества (перекисеводородные, гидразиновые, на твердом топливе и т. и.). 2, Сжигание жидкого топлива, состоящего из двух компонентов. Лучше всего использовать для этой пели основное топливо двигателя, так как при этом существенно упрощается его подача в газогенератор и улучшаются условия эксплуатации ракеты.
Газогенераторь! этого типа назывзются двухкомпонентными. Так квк при соотношении между компонентамн, близком к А„„., топлива 7КРД развивают высокую температуру, то в 3?1 газогенераторе их используют прн других (далеких от стехиометрнческого) соотноц~епиях между компонентами, чем в камере двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
