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 15

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) 15 страницаОсновы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186) страница 152017-06-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Последнее объясняется тем, что с повышением давления в КС доля тяги, получаемая с внешней поверхности камеры, по сравнению с тягой, получаемой с внутренней поверхности камеры, уменьшается. В пределе, когда давление в КС стремится к бесконечности, значение ее тяги стремится к значению тяги в пустоте, т. е. влияние статического члена РнР, будет пренебрежимо малым. Большой выигрыш в тяге давала бы камера, если бы безразмерная площадь сопла при изменении давления в КС соответствовала расчетному режиму сопла.

Осуществить расчетный режим работы сопла очень сложно. Если для двигателей ракет, у которых траектория полета проходит в среде с Р„) О, в принципе такие сопла можно создать, то для ракет, работающих на части траектории с Р„= О, и тем более для ракет, у которых по всей траектории полета рн = О, сделать регулируемое расчетное сопло нельзя, так как в нем должна быть достигнута бесконечно большая площадь выходного сечения, что невозможно осуществить. 6 3.4. УДЕЛЬНЫИ ИМПУЛЬС Отношение тяги камеры к массовому расходу топлива называют удельным импульсом тяги ЖРД, т. е. (3.22) Одним из важных путей совершенствования ЖРД и ракеты в целом является повышение уделыюго импульса ЖРД.

Рассмотрим В дальнейшем под расходом топлива будем понимать секундный массоаый расход топлива. 68 факторы, влияющие на удельный импульс, и способы его увеличения. Разделив левую н правую части (3.10) на массовый расход топлива т, получим удельный импульс ~у, внут Рннутг т ппа + РаРаг т (3.24) В случае отсутствия скачка уплотнения в сопле из-за влияния внешнего противодавления рн удельный импульс, получаемый с внутреннего контура, равен удельному импульсу в пустоте, т. е. г у.нвут ~у,н ° Большое значение прн повышении удельного импульса имеет первый член (3.23), или удельный импульс, получаемый с внутреннего контура камеры. Решающим фактором повышения удельного импульса, получаемого с внутреннего контура, является повышение скорости истечения: , = )ггг — а„т„'р' — ( г' ) зависящей от рода рабочего тела (К „Т„и й) и степени расширения газов в сопле р„,гр,.

Чем больше произведение К„Т„и степень расширения газов в сопле, тем выше скорость истечения. Следовательно, для повышения скорости истечения, т. е. увеличения удельного импульса 1.„„, нужно применять при всех прочих равных условиях (см. дополнительные требования к топливу в гл. 18) топлива с высоким значением К Тн и увеличивать степень расширения газов в сопле. Для заданного тонплива увеличить скорость истечения газов из сопла можно лишь повышением степе- ииии г ни расширения газов р„/Р,. Последний способ повышения пг, и 1 широко распространен в практике. гппа Увеличить степень расширения газов опле можно путем понижения дав- гппп ления на срезе сопла, оставляя постоянным давление в камере сгорания, мйллп,'лгапсил нли путем повышения давления в камегапп ре сгорания, оставляя постоянным давление на срезе сопла, или, наконец, ис- йгппгп пп пользуя оба пути, учитывая назначение ЖРД.

На рис. 3.9 представлены теоре- рнс. Зль Ваннснмость гу = тические значениЯ Удельного импУльса =-1(Р„.~Рв) н от Рода топлива па пп ~пав ри аа УУ вЂ” — Рант,~т — Р,„1т =- (ш, + Р,Г,!т) — рнГ 1т . (3,23) Из (3,23) видно, что величина удельного импульса зависит от параметров внутрикамерного процесса и давления окружающей среды. Максимального значения удельный импульс при заданных параметрах камеры, как и тяга, достигает при р„= О. Тогда удельный импульс полностью определяется внутрикамерными параметрами: на расчетном режиме в зависимости от степени расширения газов в сопле р„/р, для нескольких топлив. В зависимости от назначения ракеты используют то или иное топливо с реальным удельным импульсом / = 3500 —: 4500 м/с.

Ранее были рассмотрены пути повышения удельного импульса, снимаемого с внутреннего контура камеры, которые широко используются для ЖРД вторых и третьих ступеней ракет, а также для ЖРД, работающих в среде, где р„> О, но с некоторой спецификой. Из формулы (3.23) видно, что при р„, отличном от нуля, удельный импульс определяется не только удельным импульсом, снимаемым с внутреннего контура, но и отрицательным членом р Р,/т. В случае работы ЖРД при р„» 0 (ЖРД одноступенчатых ракет, ЖРД первой ступени многост пеичатых и т. п.) нельзя произ- составляющие тяги камеры с у вольно уменьшать давление на срезе сопла для увеличения степени расширения с целью повышения скорости истечения.

Если давление на срезе сопла ниже давления окружающей среды, то увеличение удельного импульса, снимаемого с внутреннего контура камеры, не компенсирует отрицательного влияния члена р Р,/т. Здесь, так же как и для тяги, расчетный режим ря = р, является оптимальным, однако следует учитывать все замечания, которые были сделаны в отношении тяги при расчетном режиме. грал л Л рлллр :~5~ й З,З. ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ТЯГИ КАМЕРЫ И МЕСТО ИХ ПРИЛОЖЕНИЯ Ранее были даны расчетные зависимости для определения тяги, создаваемой всей камерой.

Конструктору для анализа работы отдельных частей камеры, расчетов на прочность, определения наивыгоднейшего места крепления камеры к двигательной установке, оценки путей улучшения характеристики камер необходимо знать, какая доля тяги снимается с той или иной части камеры и какие имеются дальнейшие возможности увеличения тяги, получаемой с 1 кг топлива, т.

е. увеличения удельного импульса. Для анализа составляющих тяги и места их приложения удобнее тягу представить так, как показано на рис. 3.10. Не в ущерб существу дела проведем этот анализ для идеального процесса в камере, считая, что камера сгорания изобарическая, т.

е. давление в камере сгорания равно давлению торможения. Как и ранее, тяга камеры определяется уравнением (3.12). Первый интеграл уравнения можно представить в виде (3.25) где р„р„р — неуравновешенная сила, приложенная к головке каме- 70 ры сгорания; ЬРл,„р — сила, возникшая за счет большего „среднего давления, действующего на кольцевой элемент головки (Р„ — Р„р), по сравнению со средним давлением, действующим на докритическую часть сопла той же площади; ЬР„вр — сила, действующая на закритическую часть сопла.

Второй интеграл в (3.12) определяет силу, возникшую от давления окружающей среды на внешний контур камеры, равнуюйр Р,.1 Тогда тяга Для количественного анализа составляющих тяги„, снимаемых с внутреннего контура, целесообразно преобразовать уравйение (3.15) следующим образом: Рыр тил + Р,Р = р,Р (1+ и т/(р Р )). Далее, используя равенства т = р,ш,Р;, р~,lр, =~ РТ,1 М = и,~(м1гТ,), где й — показатель изоэнтропы, получим Р,„„= р.Р. (1+ йм.'). (3.26) Разделим и умножим правую часть выражения (3.26) на р„р„р, тогда Р =(р /р )(Р /Рвр)р Р р(!+АМ~) ° (327) Введем понятие о коэффициенте тяги камеры ке я = к..

. = Р, /(ЄЄ ), (3.28) который определяет, во сколько раз тяга, снимаемая с внутренней поверхности камеры, больше тяги, приложенной к головке камеры на площади, равной диаметру критического сечения. Разделив левую н правую части уравнения (3.27) на р„р„р, получим к*. ьвте = — ' (1+ /аМа) = Є— (1+ /аМ,), (3.29) Ри кр ь где Р,— безразмерная площадь сопла; е — степень расширения газов в сопле. Формулу (3,29) можно преобразовать к удобному для анализа и расчетов виду, если все входящие в нее величины выразить или через число М„или через коэффициент скорости А„или через отношение р,/р„.

Г1осле простых преобразований получаем ,„„=( ' ) ил"+ч'[Оеьмям)Л~~'— 'м,")~, (з.зо) (3.31) 71 ,,„,=2( л ) л )Гг! — ( — ') х (3.32) Проведем количественный анализ составляющих тяги. Из (3.30)— (3.32) видно, что коэффициент тяги к,,ну, зависит от степени и показателя процесса расширения. Поделив все члены (3.25) на рнрнр, найдем Кт. внут Кт внут1+ Кт.

внут! + Кт. внутв л (3.33) где кт,вну,! — — Рнр„р/(рнрнр) =- 1; к,,внуа = араон,/(рнрни)л к... а = г»Р „р/(р„рнв), что позволяет оценить роль отдельных эллементов камеры в создании тяги. Для определения доли тяги, снимаемой с докрнтической части сопла, рассмотрим камеру без закритической части сопла. Положив в (3.30) выражение М, = 1 или в (3.3!) значение Х = 1, получим коэффициент тяги камеры без закритической части сопла: кт. внут у=1 = 2 (2/(/г + 1)) (3.34) В ЭТОМ Сдуиао Кг,внугу=! = Кг,внут! + Кт.внутт. Коэффициент тяги к, „!. 1 зависит только от показателя процесса расширения, так как при наличии докритической части сопла отношение давления в камере сгорания к давлению в критическом сечении — величина постоянная: чем доля р„рнр.

Следует подчеркнуть, что доля тяги, которую создают сопла, непрерывно будет возрастать, особенно для ЖРД второй, третьей и более высоких ступеней многоступенчатых ракет. Развитие ракетной техники связано с непрерывным ростом удельного импульса ракетного двигателя. Один из эффективных путей роста удельного импульса — повышение степени расширения газов в сопле. Уже сейчас имеются камеры ЖРД, у которых степень расширения газов рн/р, )~ 500 —; 4000. Поэтому доля тяги, снимаемой с сопла, непрерывно растет и может превысить величину основной составляющей тяги р„р„р. Естественно, все больше внимания будет уделяться совершенствованию сопловой части камеры. Поэтому необходимо знать, какую долю тяги в пределе могут дать сопло камеры в целом и закритическая часть в отдельности.

Характеристики

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

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
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
6367
Авторов
на СтудИзбе
310
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее