Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Б действительности характер изменения параме- рк тров при запуске более слож ный, чем показан на рисунке Характер изменения давлс нпя в камере сгорания при запуске зависит от схемы двига- арк. — ° уаг тельной установки, вида топ- ат лина и расчетной тяги, Различают три вида выхода на установившийся режим работы. г 1.
Медленный выход на режим прн котором давление в Рис. 9д. зависимость р,,=рв(т) при мсдзеииом запуске камере сгорания изменяется плавно, скорость изменения давления переменная (рис. 9.2), Продолжительность такого режима может доходить до 2 сск. Рис.
9Л. Зависимость р, = =р (т) при быстром запуске Рис. 9М, Зависимость р,— р. (т) при пушечном запуске 2. Быстрый выход на режим (рис. 9.3), при котором око. рость изменения давления в течение примерно половины всего времени запуска постоянна. Продолжительность такого режима запуска сосгавляет примерно 1 сек. 399 3. Г1ушечный выход на режим (рис. 9.4) характеризуется гл. очень быстрым нарастанием завления при," =сопз1; время запуска составляет десятые и даже сотые доли секунды.
Общее время запуска двигательной установки, которое определяется временем с момента подачи команды на запуск до момента, когда давление в камере сгорания достигнет заданной величины, больше времени выхода на режим камеры двигателя. Весь процесс запуска двигательной установки можно расчленить на несколько этапов, основными нз которых являются: срабатывание топливных клапанов и управляющих цепей, заполнение компонентами топлива магистралей, раскрутка турбонасосного агрегата, подготовка топлива в камере сгорания к горению, сгорание топлива и установление химического и теплового равновесия, От продолжительности и сочетания указанных этапов зависит общее время запуска и характер изменения давления в камере сгорания.
Режим 11 — установившийся режим, при котором параметры двигательной установки постоянные и должны быть равны расчетным (номинальным). На установившемся режиме двигательная установка работает наибольшую часть заданного времени, которое определяется назначением ракеты. На этом режиме в основном создается потребный импульс тяги,. нсобходимый для доставки полезного груза. Следует отметить, что в действительности двигательная установка не имеет установившегося режима работы, когда параметры постоянныс. Вследствие влияния различных случайных возмущений, действующих на систему, параметры рабочего процесса будут изменяться.
При установившемся режиме, параметры изменяются незначительно, а среднее их значение остаегся примерно постоянным. Для стабилизации установившегося рсити ма применяется ряд мероприятий, основными из которых являются настройка и регулирование двигательных установок. Основные требования, предьявляемые к установившемуся режиму работы: воспропзводимость параметров, а это значит, что во всех двигательных установках независимо от возмущений параметры должны иметь одинаковые значения, равные номинальным.
Режим 111 — неустановшнпийся режим — соответствует выключеншо двигательной установки. При вьислючении двигательной установки прекращается подача топлива в камеру двигателя. Тяга двигателя уменьшается до нуля. Режим выключения, так же как и запуск, является сложным и трудно управляемым. Вследствие влияния различных возмущающих факторов характер изменения 400 тяги при выключении не остается постоянным для всех дви. гательных установок.
Возмущения режимов работы На режимы работы двигательной установки воздействуют различные возмущения, источниками которых являются конструкция и внешние условия. Все возмущения можно разбить на две группы; внугренние и внешние. Внутренние возх1ущающпе факторы определяются конструкцией двигательной установки и включают: — технологи ~вский разброс размеров элементов конструкции, появляющийся в результате наличия допусков на изготовление; — разброс коэффициентов гидравлического сопротивления магистралей; — разброс коэффициентов полезного действия насосов и турбин; — разброс давлений на входе в насосы и др.
К внешним возмущающим факторам, независимым от конструкции двигательной установки, следует отнести: — разброс температуры окружающей среды от пуска к пуску; — разброс удельного веса и химического состава компо. нентов топлива; — изменение давления окружающей среды во время по. лета и др. Все перечисленные возмущающие факторы изменяют ре* жим работы.
й В.2, ПОНЯТИЕ О СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ Статическими характеристиками называются аналитиче. ские иля графические зависимости, связывающие между со. бой параметры двигательной установки при работе ее на установившемся режиме. Статические характеристики позволяют установить взаимное влияние агрегатов при совместной работе для конкретных конструктивных характеристик элементов, компонентов топлива и внешних условий. Анализируя статические характеристики, можно решить следующие задачи: 1. Определить зависимости тяги и удельной тяги от расхода компонентов топлива, давления в камере сгорания и высоты, на которой работает двигатель. Указанные зависимости яазываются тяговыми характери.
стиками. 401 2. Определить зависимость основных параметров от конструкз явных особенностей н геометрических разме))ов эле. ментов двигательной установки, физических свойств компонентов топлива, температуры окружаюцтей среды. Указанные зависимости позволиот оценить возможные отклонения параметров двигательной установки при работе в различных условиях. 3. гтастронть двпгательнун> установку на заданный установившийся режим работы. 4. Определить зависимость времени районы днпгагсльчой установки при заданных весе н характернсгнках компонентов топлива от температуры окружающей среды.
5. Получить исходные данные для расчета систем регулирования. Анализ статических характеристик можно произвести двумя методами: аналитическим и графическим. Для применения аналитического метода необходимо иметь уравнения работы отдельных агрегатов и элементов двигательной установки. Ввиду того что уравнения агрегатов являются сложными и нелинейными, для их решения применяются счетные быстродействующие машины. Аналнтнческпй метод позволяет получить численные значсння любых параметров двигательной установки прп заданных конструктивных размерах элементов, характеристик топлива и возмущающих факторов.
Графический метод позволяет построить графики (номограммы), наглядно характеризующие связь между параметрамн агрегатов, и определить их взаимное влияние, Следует отметить, что графический метод в настоягцее время применяется только для качественного анализа взаимозависимости рабочих процессов в агрегатах на стадцп эскизного проектирования двигательных установок, особенно новых схем. Для количественного анализа указанный метод, как правило, пе применяется вследствие небольшой точности и громоздкости построения номограмм. й 9.З. ГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК Для применения графического метода псходнымп даннымп являются схема двигательной установки и графические выражения связей между параметрами отдельных агрегатов, которые получены в результате нх испытаний илп построены по аналитическим зависимостям.
Графический метод аналцза статических характеристик рассмотрим применительно к двигательной установке открытой схемы. 402 Прежде всего строятся статические характерпгтпки агрегатов. Статической характеристикой камеры двигателя является зависпмоспь ут, =-ут, (l„, Р„, 6). Аналитическое выражение характеристики имеет вид ~л Р«= —— ~ «р где /р — удельный импульс давления. Рис. 9.6,3«вясямость ЛР=ЛР(б) Рис.
9Л. Зяяп ««юсть хявлеяия в камер«стор«я«я от рягхоля Графичепгос изображение р«=р«(6) имеет вид, показан. 7я ный на рпс. 95, где ч;=асс)д — '. Для каждой камеры дви- Е« гателя будет конкретное значение а, определяемое плошадью критического сечения сопла и удельным импульсом давления. Статической характеристикой магистрали является зависимость псрепада давления ат расхода. Под магистралью понимается гидравлический тракт, включающий трубопроводы с арматурой, автоматикой и форсунки. В общем случае статическая характеристика маги' страли определяется зависимостью Ар=тс6-', где тх' — коэффициент гидравлического сопротивления, который зависит от удельного веса топлива, конфнгурации и размеров магистрали.
Графическое изображение характеристики Ар(6) представлено иа рпс. 9.6. Статическими характеристиками насогов принято считать зависимогги ря=-р„~6, и) и Аг«=М„~п) (рис. 9.7 и 9.8). И наконец, статической характеристикой турбины считается зависимость У,=АГ,~п, 6„«) (рис 9.9), где 6,т расход топлива через турбину. 403 Все указанные статические характер;истикп множно опрелслять расчетом пли в результате испытаний агрегатов. Имея статические характеристики насосов и ииагистралсй, можно построить завпспхиость павлония на концах магистралей от расхода компонентов прп разныс числах оборотов и коэффициентов гпдравлиических сопротивлений. гиь к лк» Рис.
9.7. З»иис»иость р =рк(б и) Рис. 9.8. З»»»сик1ос1ь М =. = ук (И) Для этого воспользуемся завис ~мосгяьпп Рок == Рк. к Рок) Р. = — 'Рк. т — -тр» (9.1) т де р„и, р,— давления на концах магистралей. (.овмешая графики рис. 9.6 ит и 9.7 и используя уравнения (9.1), получиихи номограмму, представленную на рис. 9.!О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
