Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Такой метод не является оптимальным и требует затрат материальных средств и времени. На стадии проектирования можно аналитически определить закон изменения параметров двигательной установки при зап)ске вариацией пиклограммы раоогы элементов во время пуска и выбрать ее опзимальногь В этом сл) чае экс. перименталы~ая отрабоз ка уг данг;мелей апачи ге.н ио со- кратится. гг Для аналитического расче- та должна быть задана схема Рис. Ы.в.
Свеча заполненнч маги- двигательной установки н составлены уравнения всех ес агрегатов и элементов. При расчете запуска используются нелинейные уравнения (10.8) —. (10.66) . Составляя уравнения, необходимо учитывагь особенности работы двигательной установки при запуске. Одной из таких особенностей является постепенное заполнение магистралей, полостей насосов, головок камеры двигателя и газогепера.
тора компонентами топлива. Прн выводе уравнения магистрали (!0.56) предполагалось, что коэффициенты гидравлического сопротивления Й и инерционности )с' постоянны во времени. При запуске, когда магистраль заполняется компонентом топлива во времени (рис. 11.6), указанные коэффициенты переменпы и будут зависеть от объема, заполненного жидкостью, который изменяется во времени, т. е. (с=,.ух(п); й'=Д'(и); и =о(х), П 1,8) Кроме того, необходимо также учитывать возможное повышение давления в магистрали за счет газификации жидкости, когда применяются пцзкокипягцие компоненты топлива. Зависимости )х =- Й(о) и Й'=Й'(о) определяются эксперимента.тьно прн проливках магистрали. Учет заполнения магистралей дополняет систему уравнений новой переменной о, для которой можно записать зависимость (11,9) Таким образом, вместо уравнения (!0.56), учитывая за нолнение магистрали компонентом топлива, при расчете .
а 482 пуска необхо:игмо испо:пжовать два уравнения — (1! 8) и (1 !.9) . Следовпте.1ш1о. Вля расш:тя запуска исходшами уравпсниями являлотся (!08) — (10.ьоб), (11.8) и (1!.9), которые записываются применительно к конкоетной схеме двигательной установки. Кроме шл темы уравнений задаются граничные условия, которыми являются начальные и конечные значения пяоаметров дпигатег1ьпой установки. Так как с неге"ма л равнений сложная, то рас чгт можлю произвести только пя быстродействующих вычислизсльиых машинах дискретного или непрерывного 71ейгтпия.
р,,О, 1 О Ол ОЯ ОО О4 О5 ОВ 07 ОВ ОВ 1 Рпс. 11,7. 1!зчепеп~ е перпчетяпп ДУ епп запуске В результате расчета определяюгся зависимости рп(с), лг(е), и(-.) и другие прп различных начальных условиях, таких, как время открытия клапанов, длины магистралей и т.д. Ня рис. !!.7 показан результат расчета гипотетического двигателя с насосной системой подачи. Некоторые частные задачи запуска можно решить, не привлекая всей сложной системы у!равнений. К таким зада- рясчег выхо;гз на помипялш1ый (зе>лсилл турбопасогиого агрегата и расчег потребного запаса твердого топлива д.ля пиростяртера, расчет изменения давления н камере сгорания для двигателей с малыми тягами.
й 11Зь !'АСЧИГ р,,1сЛ ПРИ ЗАПУСКЕ. Длн .1пигзтелей, применяемых в качестве органов управ. пения космических аппаратов, необходимо знать закон изменения давления и камере сгораянн и импу.1ьс тяги, создаваемый пю1 каж 1ом пк.1кшеиип. Тш 1и нлизтели опля,лпкп малой тягой и имеют прсктей- шуло сиггсмл ни,1пчи с неюх1ьшнми длинами ма1исгралей. В этом глучае можно пренебречь инерппо~шостью магистралей и определись закон пзмыгепии да~,кпня в кам рс сто. раппа, использ! я только дна уравнения: уравнение камеры двигателя и уравнение магистралей.
Уравнение камеры двигателя ик ИР, — — -О + О.— О. кк к Расход ~аза нз каморы О=;;рк, где (1!.11) Г!риход компощ птов топливо в камеру двигателя О;=!»l';~ 2((т; Гхр,!ь- -р, Подставив выражения (1!.!1) и (! !.!2) в уравнение (1! ЛО), получим =,Р' =А$"ра-- р„— 1»р, к или Рк вк ( РР» ЙХ'к,) Л Г' Р:р — Рк ГР» а (11,!З) Интеграл (!1.13) можно привести к табличному дующим образом. Введя относительные величины получим виду слер»== Рк Рк Рк ить Ь вЂ” Рк — Рк (11.14) Г!ринпмая !»,т'-'; и' 2~~,. =-- к, постоянной величиной и пРи оДинаковом Давлении полачи, т. е.
Рк»,„=-Рз,,=Раз полУ- чим О„+ О, = А1хр4 р„ (11.12) где А = а„+ к, =— 6 1 РФ вЂ” Рк ! где а=-— Если сделать замену переменных Ь вЂ” рк=р, то получил! таб- личный интеграл и его решенно з ~Рк Р 2гиу — — !г! ~уз + глн — тл) + а — Рк Рк П,В ВД гнат ВВ да ВВ дВ ЬВ !В 14 1В 1В ВВ Г»А Рис. ! !.8. Зависимость безразмерного давлелгли в камере сгорании от безразмерного ерелмнн Возврапгаясь к старым переменным н взяв пределы инте- гРпРованиЯ О и Рн, окончательно полУчим «012Т, "«Рк Раз 2= Рк Ре Рк а а '- 2у — Р' а'-' + 46 +, —. !п — -" ~'~-'.т И +2уя ~~ а«-! 46 Рсл Рк Р» ° тт РФ Рк Рл< Рк Рк — 1 Рал 1 Рзл РФ Левая часть уравнения (11.151 представляет собой без!казмсрпос время, и правая часть зависит только от озпошеппп РФ давления =", Р~( График зависимости (11.15) при различных отношениях гФ показан па рнг.
1!.8. На этом же графике приведены Рк результаты испытаний импульснгях ракетных двигателей с поминальной тягой 2,3 кГ !26!. Анализируя график, мохкпо сделать вывод, что данные теоретического расчета согласуются с экспернмептальнымн. График (рпс. 11.Ы позволяег прн заданных поминальных парамеграх 6, й7', ра, р,!, определить зависимость ра(т), ГЛАВА ХИ ВЫКЛЮЧЕНИЕ ДВИГАТЕЛЬНОИ УСТАНОВКИ й !2.!. СХЕМА ВЫКЛЮЧЕНИЯ Выключение двигательной установки является ответственным процессом, от которого зависят выбор метода разделения ступеней ракеты, отделения полезного груза, рассеивание скорости и координат конца активного участка траектории.
Прн выключении дввгагельной установки сушсствует переходный процесс, в течение которого все параметры изменяются во времени от номинальных значений до нуля. Характер изменения параметров во времени зависит от схемы выключения, которая в свою очередь определяется методом управления ракетой, назначением двигательной установки и ее тягой па номинальном режиме расюты. Основным методом управления дальностью является выключение двигательной установки при достижении ракетой заданных скорости и координат конца активного участка траектории. Следовательно, чтобы выбрать момент выключения, необходимо с большеи то'шостью определить скорость ракеты. Очевидно, что, чем меньше гага и ускорение ракеты, тем меньше будет ошибка в определении момента выклю ~синя двигательной установки и расссппание то ~ек падения. ))сходя из этого требования, двигательные установки могут вьпчлючзться в одну или две ступени.
Если двигагслы,ая )ствновка имеет незначительную тягу, то онз выключаегся в одну ступень. В этом случае подается команда па закрытие топливно клапанов, прекрашается подача компонентов топлива в камеру двигателя и тяга падает от номинальной величины до нуля. В том случае, когда двигательная установка имеет большую тягу, то выключение осушествляется в две ступени.
Вначале двигательная установка переводится па режи л пониженной тяги (конечная ступень). Прп эгом тяга эмепьшаегся до велпчнпы Р„, =. —. ! й,! —: й. 5) Р, Величина тяги иа конечной ступени определяется предельным дзьлы!пем в камере сгорания, при котором обеспечивается устоичивая работа. Время работы па конечной ступени !рис. 12.1) определяется исходя пз требований системы управления. Прп достижении заданной скорости подается главная кол!аьда, по кото)юй гоп,пивные клапаны закрываются и двигательная р установка выключается.
Р В том случае, когда ступень ракеты кроме основной двигательной установки имеет рулевые двигатели, ркс тяга которых намного мепьп!е, чем у основных, выклю !ение производится по . с ьме, показанной па рпс. 12.2. По предварительной команде выкл!очается основная двигательная устар ловка в отцу ступень, а по глзвной команде — рулевые двигатели.
В двигательных установках, состоящих нз нескольких камер двигателл или Р блоков, которые применяются для первых ступеней ратпм .-г кет-носптелей, выключение гт производится последовательно, группами камер сгорания. Например, первая ступень ракеты «Гатурп» имеет восемь двигателей, пз пих ге к тг.л Рис. !2.!. Хпр, ктер нт»ененин тяги ДУ прн вь!ксир!енин Рнс. !ЗД. Изменение тяги ЛУ прп внкзютсппн с рулсвьшн двнгвте. линн четыре неподвижных (централ! пых) и четыре рулевых (внепппгх) .
Чтобы уменьшить тягу, возмугцення при разделении ступеней, сшюпть вибрациопныс силы и отрицательныс перегрузки и сохранить уьрэв.!яемо и, ш!ключенпс производигсл в такой послстонптельности. По п)те!и!зрит етьнгн! !го»зиле выклнтчзнмсл зсе цент)тал!- ные дни! в!стн, По главной ко»инде выключаются рулевые двигзте.тп. Моп!сит под.гщ кп»ап,ты пз выклю'гение рулевых двигателей определяется рсдс врет!спи или датчиком уровней топлива в баках. При израсходовании одного из компонентов топлива подастся кок!аида на выключение, такзя схема обеспечивает полное израсходование топлива. $12.2, ИМПУЛЬС 1ТОСЛЕДЕИСТВИЯ ТЯГИ После закрытия топливных клапанов в двигательной установке за счет инерционности магистралей, клапанов и камеры двигателя спад тяги происходит пс мгновенно, а в течение некоторого промежутка времгни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
