Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 99
Текст из файла (страница 99)
Еслгг нагрузка и про шасть распределены па иормалыюму закову, то плотности их рзспределения запишутся в следуюШехг вила: ! в = — --- схр~ Г-':, (х — ))) е)'з (14.29) г -=) — =; — ехр 17-» е гле в„я- дисперсии и)и!))зки н яро ишсти; иг„гия математические ожилании иаг)зУзки и иРочпости.
,!(исперсии определи~осси по зависимосзяхг (14,28): ' Л )е ре 'Я~% ( )'ы ')" Е)(,)Е!г з ~~(,)е) (14.30) глс " -я~|рис!Лизи па!замсгоав, аи!зслслясхгая статистичсскаи Обино))твой лаииых псиыз'апигг. Законы распределения ( ! 4.29) и условие надежностип (14.27) можно ил- ( люсгрпровать графиком ! ! рис, !4.12 (заштрихаваи- ! ( ная плоШалка характери! зует вероятность отказа злемеагта). ! у(лег суперпозпции двух У,ге нормальных законов рас- Лье ИРЕЛЕЛЕГГИЯ, УЧИтмиаи !За- РИЕ.!4$2. Захм)Ы рагирЕЗЕЛЕПИя Пра)пге век) зво (14.28), мо.кна га- тп и ппгртзкп ппсатги Л1, = л!, ия — — я — гез; (14.81) (14.32) 509 Г!олставив заканьг распреле.зенпя (14.29), (! !.81) и (14„32) в )равнение (!4.28), после несложных иреабразоваиий полу огм формулу лля определения вероятности исправиой рабагы (20, 27( .Р(9>0)=,г, + 1(,), где Ф(д) — -табличпал функция; = — параметр вероятности, который опредслясз ся следующим образом; (14.
34) Если зависимость между нагрузкой и прочностью отсутствусз или очень мала, т. е, рв,=О, го уравнение (!4.34) перепишется в виде 2= ( И.35) э~алч в о1поси1сльпыс величины: статический коэффициент запаса прочности; коэффиииеит изменчивости нагрузки; ведем вы "и О1л коэффициент изменчивости прочпости.
Учитывая огносптсльигле вегшчииы, уравнение (1:1.35) можно записать след! ющим образом: (14.36) ч' ч" + ч )/ь' Уравнение (14.36) позволяет определить вероятность р Ю-»«р Р Рис. !4.!а. Зависимость нахеж- стических разбросах нагрузки ности ет запаса авечвести и прочности. Можно решить а ооратную задачу: при заданных вероягиостлх исправя И рабогы и статистических характеристиках прочио~1п и иаг!О иги опргегелвть требуемый коэффлцишп запаса прочности. Г)а рис.
14.!3 показала зависимость вероятпости исправной работы от коэффициента запаса прочности и изменчивости нагрузки и про ~ности. Лиализ урависиил (14.36) пока, ываст, что шатистическлй разброс прочности оказывает болыиее влияние иа вероятность исправной работы, чем разброс пагрузки. Следователыю, чтобы обеспечить высокую надежность двигательных установок, иеобхо;щхм предъявлять высокиг требоваиия к характеристикам ь иютрукциоииых маге!мп1лов и к их коитрол!о. 570 4 14л. мнтоды повьнниния нддгжности 1ребовании, предъявляевгые к надежности двигательных установок 11изкая надежность двигатгльпых устзповок приводит к увеличению эксплуатапионных расходов, гибели дорогостоя1пп, копструкпип, папесенгпо ггорялы1ого у!нерпа, т. е, к понижспи!о боевой эффективности. Такпг! иоразог1, ва к1и!сть рггвяемых задач и бол!Иная стоиг10!'11 таких 01лл'ктов тргб110т пх г1ысокой надежности Сопргигипос гос1ояппе паук! и тех- инки иозвогясг пзгогяплнва1ь дппгягегьпые гггап!Игкп.
И»г»рые пчск1г пысокув НЯ:гежПОСтгь ОлиаКО ПРИ ЭтОг! ! Н *ЛП10агн ГГЯ ИХ ВГС, ВРСМЯ огрпб»1кп и стоимость. О ивидпо, 1ю.зп мпожесгва показате.1ей двпгательпьи' установки должны пггеть некоторую опм1чалыгу10 на- дежносты Т а б л и ц а 14.3 Таблица распределении показателей надежности 7;, 1«] Пз«авва«апв! сстроасзв 290 483 290 0,995 0,997 0,993 воевав часть Корпус ракеты Двигательная установка Стоимость проектирования, изготовления и эксплуатаппи двигательной установки зависит от надежности грпс.
14,14). ВУ1 д Зя Крит!'рнн ОитиыаЛЬ. Рис. 14.14. Зависн»ость стоимости от ности принимается максн- надежности мальная боевая эффективность, которая зависит от точности, живучести п надежности. Высок!19 точности можно достичь, усложняя днигательные установки и устанавливая специальные сисгеггы регулирования. Усложнение аппаратуры прпводиг прп прочих равных условиях к снпженгио надежности. Поэтому, чтобы получить г!аксимальну!О эффективность, необходимо разумно устанавливать соотйопгение между точностью и надежностью.
В качестве примера в табл. 14.3 приведены требуемые значения вероятности исправной работы отдельныхустройств ракеты 160). Просктпропяпие и изготовление пысокопадежпых систем тр(б)ет дополнительных средств, так как увеличивается время на отработку специальнои те.нологии изготовления и при))еняются дорогостоящие материалы и т. и. В то )ье время высокопадежныс сис)смы удсшсн.шюг экс. пл) атяцшо, )юскольку требуется мепыпе запасных частей, и ши рап!я)от ~ц)ело нысококналифппировяп)ино (и»л,жпняю- !П()О П(Р«(п(ЯЛЯ.
С.т(.)()ст О)м(зипо что ошп)нпым показа)ельм бо(ной эф(!)(ктиниости ряк(т, и о«обепио ряк«т-поен)(с)()й и)ю»()«я )щ/и'Ж П О С) 1 . Рассмотрим некоторые методы повышения надежности. Уменьшение интенсивности отказов О Ии)Й пз г.)1)нных пр)п)пн нозникпОяення проб)и мы пад( )нос!и яя.)и('1(и и«к.но)п)(.1),пяи с.)оя.п»с)ь дип)а!(л),иых а !«гапонов и пйопес«огк пйоис- ходящпх в них. н=! Упрощение «: е)(ы, рацио- нальпьш выбор элементов п 0,0 — 10 обоснованное паапа')снпе режпмоя рабо)ы явля)отея главнымн паправле))иями повыше- 0,0 ния надежности.
И !4 15 прив('(сп!1 з 1- виспмостн верон)посгп нспряв- 0,7 вой рабопа спс)(мы ог чп«ла эл(ментов п и( пад«жпостп 100 дли случая экспон ппиальпо- го закона отказов !3((]. Л) Из рпс. 14.!5 видно, что, 0Д0 0«0) ЧЕ 1 ПращЕ СХЕМП, тЕМ ВЫШЕ Рис. !4.!В. Зависимость оахсжяо- ИаДЮКНОСТЬ, ПР)ШСМ ЭГОГ Эфсти ся))«чм от чи«.ы э)счси)ов и фскг усилпвасгси с уменьшеах палс)хяосго пи« м падсжпосм) элемен гов Тепденци)о упрощения кон. сгрукции можно проследить на примере модификаций двига- 1«ля «Н-!» ракеты «Сатурн», Г!рототппо»1 двигателя «11-1» был двигатель «5-30», Пугеы упрощения схемы запуска,смазки, установкой гурбопасосного агрегата непосредственно на ка))еру сгорания и других мероприятий общее число деталей двигательной установки сократилось более чем в 10 раз [55).
Одним из методов умепьшщ)ия интенсивности Отказов являются приработочные испытания элементов и двигательных установок в ц(лом. При таких испытаниях оудут выявляться дефекты производства и конструкции н устраняться при по- СЛЕДУ)О)ЦЕй ДОР;)бо.)КС. 572 Разповпдпостшо прпработочпых исш ггаппй яп.тяготея граничные испытания. Граничные нспьыания заключаются в экспериментальном определении области надежной работы агрегатов прк воздействии яа них различных возмущающих факторов. Такие испытания позволяют определить оптимальпсяе режимы работы и допуски па их изменения.
,/!юбой параметр двигательной установки являстси фупкниеи мпюгпх пе[)сменных, в связи с эач1м эксш'1п!ме!Ггильпос определение областей надежной рабо~ы по этому параметру сводпгся к тому, чтобы графп- ~ яс чески посгропть некоторую область в многомерном простршютве. Г!олурить эксперимепгально и посгронгь 1рафпчсс кн п-м.рну|о область пракгп нч кп невозможно, к сому же, если учесть, что всея переменных не являются независпмымп.
Поэтому при ~рани и ных нспы~зппях стараются определись надежность прн изменении только одного из инс. 14лв. Овластн надежной рапараметров при фиксирован- соп' ду ных значениях остальных нешвпспмых переменных. 11апрпмер, пзвессно, что надежность камер дш1гптеля в основном определяется высокочпстспнымп колебаниями, ко~орыс вь~зывактгся разлпчиымп причгшамш Основными факторами, влияющими на колебания давления в камере сгорания, являются сочетания соотношения компонентов топлива и давления [34) Таким образом, граничные испытания камер двигателя проводят прп вариации только параметров йа и К и определяю г области устой'юности (рнс. 14.16), Разрабатывая двигательную установку, необходимо обеспечить такие режимы работы соответствующей настройкой, чтобы ди п К находились в области устойчивости, Влияние тяги и времени отработки на надежность камер двигателя Надежность камер двигателя зависит от давления, тяги и времени, затраченного па ее отработку. 1(амеры двигателя с меньшей тягой можно отработать до заданной надежпос ги значительно быстрее, чем двигатели с большои тягой, Время отработки в свою очередь зависит от количества пспьпзний, проведенных в период создания двигателя.
11з опыта отрзбо|кп двигателей известно, что прп создании камер мальл 573 тяг испытапия практически па !ииа!отса олповременяо с получением заказа, в гы г~реа!я как прп создании камер !вп!ателя больпеих тяг между мо1ссптами полу !еппя заказа и пачалом пспытасгяй проходке гп сколыко ле! !35, 40]. в л 77 и;р 74 ва з' Рис. !4,!7. Завясимвсть яалелсввстя ка- меры лвига селя ат пасла исвытаяив Зависимость вероятности исправпой работы от числа испытаний можно определить по эмпирической зависимоста [40) и (14.37) а садас га 4Д вб аа 7И Дгп Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
