Главная » Просмотр файлов » Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева

Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186), страница 137

Файл №1014186 Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева) 137 страницаОсновы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186) страница 1372017-06-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 137)

/(Мтр)— — коэффициент, характеризующий степень конструктивного совершенства системы подачи топлива, чувствительность к увеличению массы системы подачи из-за увеличения р,. Чем более совершенна система подачи топлива и чем меньше увеличивается ее масса с ростом давления подачи, тем меньше ее коэффициент конструктивного совершенства. Используя ссютношение М«с + М, = М,(1 + Ч р«.п) = Мду Мк+арм, получим 678 Мт/Мду = (1 ™ +.р./Мду)/(! + Рс и) Тогда, умножив левую и правую части этого выражения на 1,р, имеем л/Мду = 1у.ср (1 Мк+арм/Мду)/(1 + Рс.м).

(17. 10) На рис. 1?.3 представлена типичная зависимость величин, входящих в (17.9) и (17.10), от давления в КС при заданной начальной массе ДУ. га мла м М= аиду ра/р;-салаг Рис. |7.3. Зависимость / /М от давлении в КС дла вытесни- в ду тельной системы подачи топлива Относительная масса камеры малых тяг М„,арм мало изменяется с ростом давления р„, поэтому при построении графика считали, что М„,а = сопз(. Чтобы увеличить давление в камере, необходимо повысить давление подачи р топлива.

Исходя из прочности толщина стенок топливных баков должна увеличиваться, поэтому растет масса баков. С по.вышением давления подачи р увеличивается масса системы генератора газа за счет увеличения потребного запаса рабочего тела и массы его конструкции. В результате растет масса системы подачи, а запас топлива М, уменьшается. Из рис.

17.3 видно, что вначале 1у с ростом рк(р, = сопз!) увеличивается очень интенсивно и значительно перекрывает потери в импульсе /а за счет уменьшения запаса топлива. В результате растет 1а/Мду. По мере увеличения давления (степени расширения) интенсивность роста удельного импульса уменьшается и с некоторого оптимального значения прирост удельного импульса не компенсирует уменьшения запаса топлива, суммарный импульс уменьшается, уменьшается отношение 1т /Мду. Дальнейшее увеличение давления в КС, несмотря на рост удельного импульса, нецелесообразно, так как в этом случае ЯРД будет сообщать ракете меньший суммарный импульс и дальность ее полета будет уменьшаться.

Следовательно, лишь при оптимальном отношении (1т/Мдь) ракета с М, = сопз! будет иметь максимальную конечную скорость или заданную конечную скорость при меньшей начальной массе. Для вытеснительной системы подачи 679 топлива яовышают 1а/Мцу за счет уменьшения массы топливных баков путем применения новых материалов и улучшения массовых характеристик средств генерации сжатого газа. Так, применение вместо АСГ жидкостного или твердо-топливного ГГ позволяет за счет большей работоспособности (117) 1 кг газа уменьшить массу системы газогенерации рабочего тела.

В результате зависимость 1х /Мду с жидкостным газогенератором идет выше аналогичной зависимости с АСГ при большем значении оптимального давления р„. Так же как и для АСГ, имеется свое оптимальное давление р„для ЖРД с ЖГГ, ТГГ и др., после которого нецелесообразно повышать давление в КС. й 173. РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ПРИ НАСОСНОА СИСТЕМЕ ПОДАЧИ ТОПЛИВА Для насосной системы подачи топлива преобразуем уравнение (17.10) с учетом специфики работы ЖРД с ТНА.

При вытеснительной системе подачи топлива весь расходтоплива проходит через КС и удельный импульс камеры является одновременно удельным импульсом ЖРД. При насосной системе подачи для ЖРД без дожигания часть тоцлнва расходуется на генерацию рабочего тела турбины, тогда удельный импульс 17 д Р (гпв + тлт т) 17/(1 + 1) (17.11) Из уравнения (17.11) видно, что с ростом 1 удельный импульс ЖРД уменьшается. Причем чем совершеннее ЖРД, тем больше относительный расход топлива на привод турбины.

Последнее обьясняется тем, что увеличение удельного импульса камеры сопровождается ростом давления в КС. Для подачи топлива в КС насосы должны создавать все большие и большие давления подачи, что требует повышения мощности турбины и расхода топлива на нее. На рис. 17г4 изображено изменение удельного импульса камеры 1 и относительного расхода топлива 1 от давления в КС (р, = сопз1) и удельного импульса ЖРД. Из рисунка видно, что до определенного давления в КС уменьшение расхода топлива через камеру в связи с ростом 1 компенсирует увеличение расхода топлива на привод турбины — удельный импульс ЖРД возрастает. После определенного давления, когда 1 менее интенсивно растет, уменьшение расхода топлива через камеру не компенсирует !да увеличение расхода топлива на турбину, и удельный импульс ЖРД уменьшается.

Дальнейшее увеличение удельного импульса с турбонасосной системой подачи топлива за счет повышения давления в КС возможно при улучшении КПД насосов, турбины, повышении температуры Рис. 17.4. Зависимость / и 8 от рабочего тела турбины, т. е. за счет давления н камере сгорания " снижения 1. К сожалению, наиболее 680 эффективный путь снижения ! (и,,) — повышение температуры газа перед турбиной — трудноосуществим ввиду большой конструктивной сложности создания охлаждаемых лопаток и отсутствия приемлемых для этих условий материалов лопаток турбины ЖРД.

Указанная трудность и ограничивает для ЖРД без дожигания рост давления в КС и дальнейшее повышение удельного импульса ЖРД. Найдем применительно к турбонасосной системе подачи топлива зависимость /п /Мду. В ДУ при насосной системе подачи топлива начальная масса Мду = М„-1- М + М„ где Ме.п = Мтил + Ме.п + М + Мб„,', Мтил — масса турбонасосного агрегата; М,, — масса системы подачи топлива для генерации рабочего тела турбины; М, — запас топлива для генерации рабочего тела турбины; Мб,гг — масса топливных баков с системой наддува баков. Первые три члена в Мг п относятся к ЖРД. Тогда /х/Мду = 1„,,„(1 — М.+.,„/Мду)/(Ц+ р,.). (17.

Гй) Зная аналитическую или опытную зависимость /„,,р.д, массы камеры и системы подачи топлива от давления в КС, можно по уравнению (!7.12) построить зависимость /х/Мду от давления и найти оптимальное давление в КС. На рис. 17.5 видно, что с ростом давления р„отношение /а /Мду вначале интенсивно растет и достигает максимального значения, а далее плавно уменьшается. Давление в КС, при котором достигается максимальное значение /а /Мду, является оптимальным. Дальнейшее повышение давления в КС нецелесообразно. 7, йлр Й-— Гт Р1„„ р„/р;-сала| Рис.

!7.8. Зависимость / /М от данлеиия н КС х ду для турбонасосной системы подача топлива: 1 - гааогенератор ва основных хомпоневтах; à — гааогевераторна вспомогательных вомповеятах; а — жрд с Ломвга- ввем рабочего тела ттрбвмм а КС Сравнивая характер изменения 1 /Мдг для вытеснительной и насосной систем подачи топлива, замечаем, что для насосной системы зависимость 1з/Мду изменяется в районе оптимума более плавно, что позволяет без большого ущерба для 1 /Мдг несколько варьировать в выборе р„исходя из других соображений, например из проблемы охлаждения камеры и др. Как видно из рис. 17.5, имеется дальнейшая возможность повышать удельный импульс камеры за счет увеличения давления в ней (р, = сопз().

Чтобы использовать резерв повышения удельного импульса КС с целью увеличения 1 /Мдю идут по пути совершенствования рабочего процесса ТНА и снижения массы системы подачи топлива. Например, можно улучшить турбонасосную систему подачи за счет генерации рабочего тела турбины из основных компонентов топлива с питанием ГГ от основных насосов вместо применения третьего компонента, например перекиси водорода, со специальной системой подачи в газогенератор.

В этом случае появляется возможность улучшить работоспособность 1 кг рабочего тела (уменьшение «); уменьшить массу системы подачи топлива (нет баков для вспомогательного топлива — используются основные, нет специальной системы подачи топлива в газогенератор — используются основные насосы и др.), уменьшить массу системы наддува топливных баков за счет использования выхлопных газов турбины (не требуется специальных емкостей для системы наддува) и др.

Применение более совершенной системы подачи топлива позволяет повысить основную характеристику 1з/Мдю максимальное значение которой достигается при более высоком значении р„, по сравнению с менее совершенными системами подачи топлива (рис. 17.5). Несмотря на возможность дальнейшего совершенствования ЖРД без дожигания для увеличения 1 /Мду за счет совершенствования системы ТНА, этот путь ограничен и не позволяет существенно улучшить 1„/Мду.

В то же время возможности увеличения удельного импульса за счет повышения давления (степени расширения) в КС весьма большие. Выходом из этого положения является применение ЖРД с дожиганием, у которых продукты газогенерации ТНА с неиспользованным запасом химической энергии дожигаются в КС прн з,ю. На рис.

17.5 показан характер изменения 1 = 1 д и 1з/Мдг от давления в камере ЖРД с дожиганием. Из рисунка видно, что отношения 1 /Мду достигают большей величины, чем для ЖРД без дожигания. Применение ЖРД с дожиганием особенно выгодно при высоких давлениях р„для ЖРД больших тяг. й 17Д. ВЫБОР ТИПА СИСТЕМЬ$ ПОДАЧИ ТОПЛИВА Для определенной ракеты выбирают ту систему подачи топлива которая при заданном суммарном импульсе будет обеспечивать луч шее отношение 1з/Мдю Для этого при оптимальном давлении для вы В82 теснительной и турбонасосной систем подачи топлива определяется значение 1 /Мдю Опытному конструктору, как правило, заранее ясно, какую систему подачи топлива нужно выбрать для ракеты в зависимости от 1 . Заранее известно, что оптимальной системой подачи топлива для баллистических ракет среднего и дальнего действия, межконтинентальных ракет, ЗУР и т. п., т. е.

для ракет с большим суммарным импульсом 1, выгоднее турбонасосная система подачи топлива. В этом случае уточняется величина давления, допустимого для данного типа ЖРД с учетом современного состояния ракетного двигателестроения. Для ракет с малым суммарным импульсом более выгодна вытесни- тельная система подачи топлива. В случае когда по величине суммарного импульса проектируемая ракета стоит на границе применимости той или иной системы подачи топлива, следует провести вышеуказанный анализ и определить, при какой системе подачи топлива достигается большее значение 1 /Мдг, учитывая, что ранее разработанные рекомендации могут быть устаревшими в связи с развитием и совершенствованием того или иного типа системы подачи топлива. На выбор типа системы подачи топлива могут оказать влияние не только величина суммарного импульса, но и условия работы ракеты, в которых эта величина должна быть получена.

Если ракета работает в плотных слоях атмосферы, то добиться роста удельного импульса можно за счет (при прочих равных условиях) повышения степени расширения при одновременном росте давления в КС, а для двигателей, работающих в вакууме, можно добиться высоких удельных импульсов при низких давлениях в КС за счет понижения давления на срезе сопла. В этом случае может оказаться более выгодной для определенных значений суммарного импульса вытеснительная система подачи топлива, так как можно в топливных баках держать низкое давление подачи топлива. Системы подачи топлива и параметров ' ЖРД выбирают после анализа отношений 1.

Характеристики

Тип файла
DJVU-файл
Размер
7,11 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6430
Авторов
на СтудИзбе
306
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее