Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Леоновым, стыковка космических кораблей и переход космонавтов из од- 29 ного корабля в другой и др. Автоматические же станции осуществили мягкую посадку на Луну, Венеру и достигли поверхности Марса. Величайшее достижение человечества — доставка лунного грунта на Землю автоматической станцией «Луна-16» и обеспечение автоматической станцией «Луна-17» доставки на поверхность Луны самоходного аппарата «Луноход-1». Успешное завершение программ автоматическими станциями «Луна-16» (сентябрь 1970 г.) и «Луна-17» (октябрь 1970 г.) определило начало качественно нового этапа в космонавтике, выполнение чрезвычайно сложных космических экспериментов с помощью автоматов. Решающим фактором во всех этих успехах было создание и усовершенствование в Советском Союзе многоступенчатых ракет, имеющих огромную мощность двигательных установок и исключительно высокую степень точности автоматического управления КА.
Выдающийся вклад в развитие практической космонавтики внес академик С. П. Королев — создатель первых в мире мощных ракетно-космических систем. Ракетно-космические системы разрабатывались им совместно с главными конструкторами двигателей, систем управления полетом и других бортовых систем, комплекса наземного стартового и контрольно-измерительного оборудования. Работы велись в содружестве с научно-исследовательскими институтами промышленности, Академией наук СССР. При этом основной вклад в развитие отечественного двигателеракетостроения внес выросший из ГДЛ коллектив ОКБ, руководимый академиком В. П. Глушко.
В 1954 — 1957 гг. разработаны ЖРД РД-107 и РД-108, значительно превосходившие по экономичности аналогичные ЖРД США. В 1955— 1957 гг. был разработан РД-214, а в 1958 — 1961 гг. — РД-119, имеющие наивысшую, экономичность в своих классах. Эти двигатели устанавливались на всех отечественных ракетах-носителях, выводивших на орбиты советские искусственные спутники Земли, Луны и Солнца, автоматические станции на Луну, Венеру и Марс, пилотируемые космические корабли «Восток», «Восход» и др.
Развитие ракетно-космической техники в СССР привело к созданию новых творческих коллективов, руководимых А. А4. Исаевым (1908— 1971), С. Л. Косбергок (1903 — 1965), А4, К. Янгелем (1911 — 1971), Г. И. Бабакиным (1914 — 1971) и др., специалистами которых разработаны ракетные аппараты. Основным типом двигателя во всех этих системах является ЖРД. Так, коллективом, руководимым А. М. Исаевым, созданы ДУ с ЖРД, которые были установлены на пилотируемых космических кораблях «Восток», «Восход», «Союз», автоматических межпланетн»ях станциях, осуществляющих мягную посадку на Луну, корректировавших сверхдальние полеты на Венеру и Марс (см. рис, 1.15).
Содружество этих коллективов, других научных и промышленных организаций нашей страны позволило достигнуть грандиозных успехов в деле освоения космоса. Решающую роль в этом деле сыграли высокий уровень промышленного развития Советского Союза, дости- 30 жения передовой советской науки и самоотверженный труд всего советского народа.
Крупным успехом явились полеты американских космических кораблей «Аполлон» с высадкой космонавтов на Луну и возвращением их на Землю. Первая посадка человека на Луну была осуществлена 20 июня 1969 г. на космическом корабле «Аполлон-11». Этот полет открыл новый этап в развитии космонавтики, в освоении других планет солнечной системы пилотируемыми космическими кораблями. Таким образом, современная техника решила первые задачи в освоении космического пространства, создав при этом новые отрасли промышленности и потребовав привлечения больших материальных и людских ресурсов.
Дальнейшее развитие космических исследований потребует еще большее привлечение материальных и людских ресурсов, поэтому главн»ям путем в достижении развития космических исследований является объединение усилий нескольких стран. Примером международного сотрудничества в космосе может служить принятая в 1967 г. программа «Интеркосмос», участницами которой являются десять стран социалистического содружества: Болгария, Венгрия, Вьетнам, ГДР, Куба, Монголия, Польша, Румыния, СССР и Чехословакия. Научные приборы и аппаратура, созданные, специалистами социалистических стран, используют на спутниках серии «Интеркосмос», на советских автоматических спутниках, пилотируемых кораблях и орбитальных станциях.
В 1978 г. начался новый этап в осуществлении программы «Интеркосмос». На советской орбитальной станции «Салют-6» с двумя стыковочными узлами работали интернациональные экипажи — космонавты Советского Союза и социалистических стран. За сравнительно небольшой срок развития ЖРД достигли большого совершенства. Созданы ДУ с ЖРД для ЛА самого различного назначения.
Разработаны двигатели, удовлетворяющие самым разно-образным эксплуатационным требованиям с различными системами подачи топлива, резко отличающиеся как по принципиальным схемам, так и по конструктивным элементам. Осуществлены ЖРД на различных топливных компонентах, как высококипящих, так и низкокипящих (криогенных). В настоящее время продолжается развитие и совершенствование ЯРД в направлении увеличения удельного импульса, уменьшения удельной массы и габаритов, повышениях их надежности как в условиях околоземной, так и в космической зонах эксплуатации ракетных аппаратов самого различного назначения. но.
мя Ве Зе че< но че тя на то1 ве щ! вь аь нс ш У1 ст Л1 М1 к а1 п Ш н н а и гллвл г ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В КАМЕРЕ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕИ й 23. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАБОЧИХ ТЕЛАХ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕИ КАК О ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ В ЖРД химическая энергия топлива преобразуется сначала в тепловую, а затем в кинетическую энергию вытекающей газовой струи. Цель термодинамического и газодинамического анализа — определение оптимальных условий преобразования энергий и расчет изменения параметров рабочего тела.
Эта задача весьма сложная, так как в качестве рабочего тела приходится иметь дело не с индивидуальными веществами в виде химически инертных жидкостей или газов постоянного состава, а с продуктами сгорания, в которых во время движения по трактам камеры непрерывно протекают различные химические реакции, изменяющие состав и свойства этих реальных рабочих тел. Поэтому, определив обычные термодинамические параметры р, Т, о и скорости потока гс, находят еще состав и термодинамические свойства реагирующих ПС.
Теоретический анализ явлений осложняется тем, что рабочие тела ~ движутся с большими скоростями. Время пребывания продуктов реакций в КС и сопле измеряется тысячными долями секунды. В результате могут не успевать устанавливаться равновесные состояния между термодинамическими параметрами и свойствами рабочих тел. Причем определение степени неравновесности — исключительно труд-. ная задача.
Поэтому при термодинамических расчетах допустимо счи.тать, что все процессы протекают равновесно. Однако для оценки влияния неравновесности часто проводят дополнительные термодинамические расчеты при допущениях о крайних предельных случаях полного отсутствия равновесия по всем или отдельным параметрам. Сравнивая результаты этих двух предельных расчетных схем, можно оценить, насколько сильно влияет тот или иной вид неравновесности, а сопоставляя расчеты параметров с данными испытаний двигателей, выбрать окончательную методику для расчетов.
Несмотря на сложность явлений, разработан доступный для инженерной практики метод проведения термодинамических и газодинамических расчетов, в, котором используют расчетные формулы, первоначально полученные ' для идеализированных нереагирующих рабочих тел. В основных закономерностях, используемых термодинамикой и газодинамикой (уравнения состояния рабочих тел, уравнения сохранения энергии, неразрывности и импульса сил), свойства разных газообразных тел учитывают небольшим количеством физических величин, к которым относят молекулярную массу р, газовую постоянную К, теплоемкости с„, с„отношение теплоемкостей ср/с„= й и скорость распространения звука а. Для идеальных тел одного и того же химического состава эти физические величины принимают постоянными.
Это же условие приближенно применяют и при реальных реагирующих рабочих телах с переменными физическими свойствами и изменяющимся химическим составом. Однако зта условность в значительной степени компенсируется тем, что в получаемых окончательных расчетных уравнениях оказывается возможным вновь ввести в рассмотрение переменные значения физических свойств, отражающих поведение реальных рабочих тел и ПС изменяющегося состава, что нозволяет довести точность расчетов до инженерных решений.
При описании поведения ПС считается, что во всей смеси каждый газ и конденсированные частицы сохраняют свою индивидуальность. Это допущение распространяется и на поведение ионизированных ПС, которые могут образовываться в случае применения перспективных высококалорийных топлив или наличия в составе топлива веществ с низким потенциалом термической ионизации.
В гомогенной газовой смеси, не содержащей конденсированных частиц, каждому компоненту индивидуально соответствуют парциальное давление р„молекулярная масса р1 или удельная газовая постоянная К1, значения теплоемкости С„и энтропии 5;. Однако в изучаемом молекулярном объеме температура Т и скорость движения ш считаются одинаковыми для всех составляющих компонентов. Состав такой механической смеси разных газов задается по массовым и молекулярным концентрациям: д, = т,/Ет;; (2. 1) с1 —— й/;/У, (2.2) а также по объемным концентрациям г;, представляющим собой безразмерное отношение числа молей (-го компонента к числу молей всей смеси (А/ = 2'й/1), т. е г1 = Нг/Н = (У1/У)р=сапм = (Р1/Р)о соим (2,3) Всей гомогенной газовой смеси соответствуют общие параметры: давление р = Хрм объем У = В Уо число молей всех газов в объеме А/ = ХФО температура Т и скорость ш.
Кроме того, вводится некоторая кажущаяся молекулярная масса Р = т/ г/ = ХР;г, = 2. Р,.р,./Р. (2.4) Универсальная газовая постоянная К„= 8314 Дж/(кмоль град) распространяется на всю гомогенную смесь, а удельная газовая постоянная смеси (Дж/(кг ° град)) К = Ки/Р = 83) 4р/Е/п,р,, (2.5) Энтропию Б, внутреннюю энергию (/ и энтальпию / всей гомогенной или гетерогенной смеси ПС вычисляют на основе аддитивности энергии: 2- 1Ы2 33 для одного моля для одного килограмма х5ю р Л = Х Яейе = — "' ' НР (2.6) (ер = Х (ерете ~ (7 = Х(у.д = РР (2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
