Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 77
Текст из файла (страница 77)
М 1~ )~< о * о 1о о о о.> С3о о -о !Ыо о Ф С о е о ~о ~о ~о 'о 'ь 420 о оо о е ао о о о о о .о о о о И + !'с ;.~к ! Магистраль. Перепад давления нз мзгистрали слагается из двзх составляющих; потерь давления на трение Арта и иа че гпное сопротивление Лр„, Потери давления на трение определяются заниспмостшо йр.а =- /с — ', где !с= ~ Ъ~' вй тые 3 ~, — коэффициент трения; (г — д:шна 1ча тка зшг шгРзли; тГ,.
— диачетр чагпсграли. Коэффициент трения ). зависит от числа )хе, будем предполагать, что А = сопз!. Местные потери можно определить по следу1ощему уравнению: !9.41) 1 где 1= —,... — коэффициент местного сопротивления; Р— коэффициент расхода; г' — плогцадь сечения местного сопротивления.
Уравнение перепада давления на магистрали можно записать тзк: !9.42) лр = р., — р, = — 1тс + 8) — . Уравнение магистрали в отклонениях имеет вид: Вйр = па АЦ вЂ”; 3т АТ вЂ”,— 3з АЯ -~-31 А8; 1 19.43) Едр= па оа+ АТ„ВТ+ дз,8)т'+ д",„3Е 1 э 96. УРАВНЕНИЕ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ь!тобы составить систему уравнений двигзтельной установки, необходимо иметь принципиальную схему, знать номинальные парачетры раба пгх процессов в агрегатах и конструктивныс разчеры элечентон. Рзс чотрим метод решения уравнений для двигательной установки с насосной подачей топлива.
На рис. 9.21 показана расчетная сыча даипательной установки. Составям уравнения баланса расходов, давлений и мощностей и ззпшиеч их в отклонениях. 422 1, Уравнения баланса давлений по магистралям камеры двигателя: дРк. „+ йР„, я, =- ~Р„+ ддгт'; мРк. + вР,., = дР» + ЬЛР,', вок С,к Рис. 9.2Н Расчетная схема ЛУ 2. Уравнения баланса давления по магистрали гаэогене. ратора: 3.
Уравнения баланса расходов: ок = Сток+ ~ток~ йО, =- ЬО„' + Ь0,". 4. Уравнение баланса мощностей: ать = ~~~", йЛг„е 423 5. Уравнения агрегатов и магистралей: буг,= ~„„а," Л6;+,бег М(у=р,, ~„„~,); ббр,— ~ а, о )-~ бо, М,(г 0пу Т„)~то.), А(,Л0,', + Лга»У6,'+ Л»,Л0;, + Аг(»ХО" + А,,ул = — ~~В, Ь/; Аг(210;, + Ам56' + А2256'к + Ло(Л6; + Ло-,ьгг=-~'Во,(УУ', (9А4) А (Л6„, + А 2У6,'+ А 2Л0гог+ Л»»50 -) А(..бгг= — ВгугУЯ) Ао(»о6'к + Лот(26' + Агггг(г" -)- Ао('20' -~-Л„бгг=Во Ьй где гкУ'=Р, .„Р„„, Ток, т, и дР. ') 24 ггр — и ок (6' ) г 'г гу0".
гго о ~гг ЬЬР,"к = ~~ а, ' М -+ ~~ Ь,л" ЬУ! (г'= О,",; У'= Т„к г(т,,; Е,",); ЬЬр"=~~а,, "гуг+ ~Б "Ь/;(г'=с"; у'=Т„у(т", Е"); лЛгт = к гам (ггпу у а»т гу/; (г = 6, 6, л) т»= лгг лгг)) г =" у» ок тггг, ок Огг)» ЬЛгк,= ~~У~ а'У ггг+ ~~К, ЬУ';(г=-0„л; у'= Т,» г„, „г')„).
Таким образом, имеем 18 уравнений с 18 неизвестными (р„р„., 0„, 0„0,',, 6,', 0;, 6', р„„, рк „и, Лг„ и возмУ(гна(он[ив фа((тоРы )Р„, ок Р»,. г Ток '1» '»к гг 'г»т г( 'г д ) данную систему уравнений можно ре~п1(тоь относительно любой переменной величины. Систему уравнений ! — 5 можно привести к пяти уравнениям, подставив уравнения 5 в уравнения 1 — ), после приведения подобных членов получим: Систему (9.44) можно решить относительно любой переменной: А0,'д, Д0;, В0,',, о0", лл Решение будет иметь вид й0,',а = ~;с,.ду,' а,, Зу где уз= ок, г; т=,; сз= -'- (9.45) А — главный определятель системы, который записывается в следующем виде: Аи А„А,з А„А,з Аз, Азз Азз Азз Аз, Аз~ Азз Азз Азз 4зз А„, А„А„А„А,з Ам Азз Азз Аги Аим Ау' — дополнительный определитель, который получается из главного заменой столбца в нем, соответствуюгцего рассматриваемой переменной А0'," иа коэффициенты Вь стоЯщие пРи 7' возмУщепии.
9 97. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ ФАКТОРОВ НА ПАРАМЕТРЫ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ А0 ='«соа Ау) А0 =~,со,ду '«~ со,д; (9.4б) А0 =-,'«'СО'аА) Используя зависимости (9.45), можно определить откло- нения любых параметров, например; а А)<а==', А0у -- — ". А0; ~ — ад ~' г' г з 1 удй0 ср 0 а~ уд Рааса саоРа. 425 Решив систему уравнений двигательной установки, получим зависимости расходов и числа оборотов от возмущающих факторов В результате расчета строятся номограммы вида рис.9.22. Зная конкретные возму~наюпше факторы, по номограмме рис.
9.22 можно определить отклонение параметров (например, тяги) от номинального значения. Расчеты влияния внутренних факторов позволяют сделать рекомендации по назначени~о технологических допусков на геометрические размеры элементов, приводящих к минималь- 6'( Ти Рис, 9.22. Наиагриими ар=-рря) ным разбросая давления, тяги и соотношения компонентов топлива двигательной установки. 4 9.8. ПРЕДЕЛЬНОЕ ВРЕМЯ РАБОТЫ Предельным временем работы двигательной установки называется время работы ее до полного выгорания одного из компонентов топлива.
Это время зависит от конструктивных особенностей двигательной установки, физических свойств и температуры топлива. Предельное время определяет максимально возможную дальность, которую может обеспс штч ракета с запасом топлива. В 9 9.7 были получены уравнения для отклонения расходов топлива (9.46), Перепишем эти уравнсния в относительных величинах с учетом только изменения удельных весов и температуры компонентов в прссгположея1ш, что 7ии =.
г (9.48) 426 Удельный вес компонентов топлива связан с температурой следу«ошей завпс««т«остью: т,= ~,+р;(г — О. где В; — коэффициент обьсчпого расширения, Определив вариацию от; по уравнению (9.49) и подставив в уравнение (9.48), получим: 50, =-- А,оо, (9.50) где козффиппенты А; определя«отса следующим образом: ток тк! А = (с~о~ акк, т "г ) т+ с« ;ок г тк/ г' Уравнение весовой заправки топлива и ее вариации при постоянных объемах запишутся в следующем виде: 1'ок =--1 окТок, ~'о = 1',Тк, око,—— — Боко1; 61',=-Б„М, (9.51) где коэффициенты влияния определяются так: «'окИк« .
Б «'Фг~ ок 1 «ок «к Предельное время работы по окислителю и горючему со. ответственно равно: «ок т ок ок «г 'г ко Г Вариации предельного времени: око = о 1; — — ок1к, (9.52) Расчеты показывают, что Б; — А;<О. По уравнениям (9.53) можно постро«иь график, который показан парис. 921. 427 Подставив уравнения (9.501, (9.51) в выражение (9.52), получим ««к„, = (Бок — Аок) Ы; о-„= (Б, — А„) от. (9.53) Анализ графика показынаег, что предельное время работы опре.!елястся тсчпсратурой компонентов топлива.
При 1(1 время рагтоты двигателя Определяется запасом гор!очего, а при !>! — запасом окислителя При течпературах, отли~1акнцпхся от ночпнальиой, при выкл!очсппи двигателя в ба. ках остается иеизрасхо !Ованный компонгит топлива. Оста!ьи компонента топ:и!ва увеличивают конечный вес ракет и бменыиа!от ее скорость. )йоль'1сс!во оставшегося Таб компонента топлива зависит От соотношения компонентов.
СоотСг ношение компонентов, при котором заполнены баки, ооозначим через Кто а текущее соотношение — через К, Текущее соотношени- еие компонентов топ- 0 т'С,лнва в процессе рабо- ты двигательной устаРнс. 9.23. Заагггиг!оегь ереме!ш Работы от НОВКИ МОбнст ИЗМЕНЯТЬ. теч пер.п ! ры ся в пределах К, «( К«- К, Моткно определить минимальное количество оставшегося топлива в баках при пзмснснпи Л От К! ЛО Кь Все топлива в баке определяется по зависимости У= Кг -1- ! — — 1;а ггли !'=(К,-1- 1) 1'т, а расход компонентов из б К т.
1 баков (т = —. — К (т„, пли гт= (К+ 1) сто Предельное время по окислителю и гор!очему можно опре-. делить так: (9.54) Из уравнений (9.54) следует, что только при КС=К баки будут опоронсняться одновременно, т. е, т„а= .„. 11ри К(Кгь -„.(т„, количество оставшегося окислителя в бакс опрсделится по зависимости Лу„„= у„а — Сто,т,„= = у!(Кб — К), а при К>Кб, т„>.„, в баке останется горючее 428 ау На графикс рцг.
9.24 показан вил функции —, при различных значениях Кб ([31 При некотором зиа')сини Кб имеется минимальное количество оставшегося топлива. Это значение Кб можно опрсдсКб дить исходя нз ! о!'о, что Кб — — К! = 1 — —, откуда К К ° !К)+ )! [9г-! 1;г+ ! бб $99. НАСТРОЙКА ДВИ)АТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ НА ЗАДАННЫИ РЕЖИМ Задачи и методы настройки В процессе пропзвслства двигательных установок имеет место технологический разброс конструктивных размеров из-за допусков, козффициентов полезного действия насосов и турбины, гидравлических потерь в магистралях, а также разброс свойств и температуры компонентов топлива.
Все указанные возмушения приволят к разбросу параметров двигательной установки, которые мс)жно определить прп решении задачи о влиянии внешних н внутренних фзкторов. Следовательно, каждая лвнгатсльнзя установка лалсе одной и той жс серии бу,ссг нмсгь своп инлнвилуальныс параметры, которые могут выхолить зз допустим))е прслслы. Для того чтобь! обеспечить равенствс) основных параметров [Р, К) всех двигателей на номинальном режиме работы, производится их настройка. Настройка сводится к определенному воздействию на агрегаты двигательной установки, с тем )тобы привести их к одинаковым параметрам.
Такими воздействия!) и являю гся изменение коэффициентов гидравлических сонротш)лс«ий магистралей и наст- ,! ° ) с! Например, если соогиошецие компонентов топлцва изменяется в пределах от К,=-2,9 до К!=3,1, то оптимальное соотношение заправляемого топлива Кб=-2,948, а минимальное количество оставшегося топли- х ! бг ва — — =1,3")с, с! тобы умень!'„ з!' шить остатки компонентов топ- Рис вд4, зависимость — =! сК! )' лина при зыключеш)и двигательной установки, применяются системы одновременного опоролснсцпя оаков. Статистический метод настройки При любом методе условием настройки является равен- ствоЖ„, = 56' =- йгг,',=.зсг„'=О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
