Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В остальных случаях следует пользоваться поправочным множителем К((3, ф), Как будет показано далее, пспользование вместо иьп практически равной ей величины й,. или й,К((1, Ч ) существенно упрощает решение задач баллистического проектирования. 4. 2. СВЯЗЬ РАБОЧЕГО И РАСЧЕТНОГО ДАВНЕНИИ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ КРЛ С ПАРАМЕТРАМИ ЗАРЯЖАНИЯ Прп увязке основных конструктивных характеристик КРД с его тяговымп параметрами на э~вне баллистического проектирования исходят из среднего рабочего давления в камере егора. ппя двпгагеля р,.„полагаемого постоянным по объему камеры. Величина р„на стационарном режиме работы двигателя опРеделЯе1са Расходом газов чеРез сопло 64, площадью кРитического сечения сопла )тки и характеристиками продуктов сгорания топлива — Л, То.
)и Расход газов через сопло равен: а,=-лр,.у-., (4, ! !) 1796 где коэффициент истечения у( определяется пз выражения 2 )ь — у '2А (:уммарпьи хгассовый расход газов может быть представлен также в виде „/ то», ~а О» ';4. !3) А,э»п»р где ч =- 6»»»!6,» -- коэффициент, учитывающий подачу жидкого компонента в предсопловой объем, за зарядом. Если двойной впуск пе примепясгся, »г=-1, Введем следующие обозначения: ϻŠ— = х. Р» — --у г'»р Используя эти обозначения, =-6»(! — ф), получим а также учигывая, что 6„,= (4. 14) Полученное уравнение выражает взаимосвязь между рабочим давлением, соотношением расходов компонентов п геометрическими параметрами двигателя при заданных харгнстерпстиках топгшва. В действительности давление по длине камеры непостоянно: наиболее высокое значение его наблюдается в передней части двигателя.
Перепад давлений по длине заряда будет тем больше, чем вьппе скоросгь газового потока в конечном сечении заряда. Это обстоятельство должно учитываться прп определении расчетного давления, по которому рассчитывается потребная толщина степки каме()ы, а танисе. при расчете заряда на прочность. Для того чтобы определить максимальное давление в камере сгорания у ес переднего дннща, рассмотрим изменение газодинамических параметров потока вдоль заряда па участке, ограниченном его торцовыми сечениями «гэ (головная часть) п «сэ.
Лля капала постоянного сечения полный импульс газового потока постоянен: 6вч-рг =-сопз1, !02 6:» 6», - и ໠— 6»,. —;л о,(! „йп,а. :,4. 12) Г!рправпивая правые части уравнений (4.!! ) н (4. 12) н используя зависимость (4.9), пол»»шем следующее выражение для коэффициента ф: Это равенство можно представить в виде Оо — '-рог . — =-сопА ли г (2,) 4. )б) а — ! — ! где г (1)= ', — табличная газодпнамическая функция; ! ч-гя гг ), = — — оезразмерная скорость; ам, г ~,а=:-=.
) ' — г~Т„; и — показатель адиабаты; Я вЂ” газовая постояшьая; Т,-- температура торможения газового потока в рассматриваемом сечении. Используя преобразование Б. М. Киселева, равенство полного импульса потока для двух крайних сечении заряда можно записать в виде аг+ ! "с ! где з)гс) =).+— Разделив обе части равенства на комплекс прп г().„), после элементарных преобразований получим гсс ~г + ! 'гг ~д.г г Коа!Плакс термодинами %сках характеристик при в)г.г) п)эи решении газонинамической задстчи полагается известным, поскольку этп характеристики являются результатом термолпнамического расчета двигателя. К рассмотренным зависимостям необходимо добавить уравнение расхода для конечного сечения заряда, прелставленпое в виде У !).с) Рс г ! а,=-)г с,) — ' — )= 1 га+!!— )с тле у!'). )=-1 + .
'с! гг — ! г'с 'с !4. )7) — табличная газолпнамнческая функция. !ОЗ Расчет давления в передней части двигателя с использованием приведенных выше зависимостей производим в следующем порядке; 1зг ( ! 7,7 1засчет сильно упрощаета7 777 770 агг аз аа 7, ся при ис1юльзоваиии таб- С лиц газодииамическпх функ- Рис а 3 зависимость атнас1пелы1ого ц1зи 1121.
аарг1ььга лаалгапй аа .шпиг камеры Изменение безразмерной гтарааав !'рд 1 пвврввяара и с ора- скорости ), в цилипдриче- 1 агавам гм '1»1 зш а и: ском канале заряда, аписы1с и,-.игоа -ых1 и,-иша а- васмое зан11симость7О (4.16), Ыго Н„НО. аО, является результатом двух видов воздействия: тепло- 1 'и'О, иы!зажаех!Ого Отиои1сиисм тсм1шратур Tаг117аг, и расходиого, выражаемого отиошеиием расходов 6г176„которгге при идпосто- ропией подаче жидкого компонента равно 17'(! — ф). 1(а рис.
4.3 представлена зависимость относительного пере- ПаЛа Даяпеппй ПО ДЛИИС ЗаРЯДа ПРИ фИКСИРОВаиИОМ ЗиаЧЕПИИ 7.г. расс имапиого для грех топлпвпых пар. Тои,и1виая пара 7 характеризует топливпые композиции ГРД ирямои схемы с малым содержанием твердого компопеита. В атом случае проявляется практически только температурное воздепсгвие и отпосительпое измеисиис давлеиия не превышает 25-:-28 "а от сто величины в прсдсопловом объеме. Топливная пара 3 характеризует топливные композиции ГР! обрам1ой схемы. В атом случае температурное воздействие дополняется высоким расходпым воздействием на поток, вслед- ствие чего перепады давлений в рассматриваемом диапазоне г,г возрастагот до 42а."а.
!04 !. Прппимая давление в прсдсопловом обьеме и 7в коне пюм сечеьии заряда равным заданному рабочему давлеишо рв. из ) рависния (4. !7) по заданной всличипс расхода 6г и принятой ИЛОШалп Напади Гв ИаХГЗДИМ ЗИИЧСИИЕ ГааилпяаМИЧЕСКОП ф)ПК- ции 77(72г), а затем по таблицам втой функции определяем соотВетета)1ОЩЕЕ Сй ЗпаЧЕИИЕ аРГУМСИта 1.г. 2. 11з уравнения (4. 16], при известных тсрмодипамических характеристиках продуктов 1тур сгорания топлива и продуктов газификации жидкого компонента, по найденному зпачепшо з()а) рассчитывасм всличииу в(/г) и по ией затем определяем зиачсиие хг п г(7г).
3. Из уравиеиия (4. 15) г находим давление в передисй части двш атсля, равное 71„=-- р„— - — ' . (4. 181 1 (!г) г (!а) !хривые дл11 топлпВпой пары 2, характерпзующсй топтиви!яе композиции ГРД прямой схемы с высоким значением ~1.. занимают на графикс промежуточное положение. Прн простешпем ~~д~~д~ к опрсделепн1О прочности корпчса камеры расчетное давление Определ11етс~1 так; диаса = ГРРРг где гг — коэффициент запаса прочности. СЗ.
ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ЗА ЯДОВ ДЛЯ КРД И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОГРЕССИВНОСТИ Заряд твердого компонента должен иметь форму, обеспечи~ающую необходимое изменение газопрнхода во время работы двигателя, с тем, чтобы получить закон изменения силы тяги, требуемый заданным режимом полета летательного аппарата. При выборе формы заряда в ГРД следует иметь в виду. что скорость газификации большинства твердых компонентов топлива невелика и составляет в обычных для ГРД условиях 1н 5 мм,1с. Вследствие этого заряды ГРД имеют небольшую толщину горящего свода и развитую поверхность газификации.
Другим важным обстоятельством, которое необходимо учитывать при выборе формы заряда, является необходимость теп.Товой защиты стенок камеры сгорания, что проще всего достигается применением зарядов, скрепленных с корпусом камеры. При этом газификация твердого компонента пропсхо пп- только по поверхности внутренш1х каналов заряда. Необходимо также, чтобы форма заряда исключала образование дегресснвпых остатков, остающихся после газификации основной массы заряда, т. е. после выгорапия толщины сво1а е„ прсдставляи1щей собой кратчайшее расстояние от внутренней до наружной поверхности заряда. Заметим, что в 1РД влияние геометрии заряда па рабочис характеристики дВигатсчя Оказывается более сложным, чем в РДТТ, где оно сводится в основном к изменению поверхности горения твердого топлива.
В РДТТ характеристикой прогрессивности формы зарягш ЯвллетсЯ О=о/5а -- отношение текУп1его значеинЯ плошади ГОРС- ння к начальному. Это отношение, независимо от харакгернст11к топлива, опреде,тиет прогрессивность горения заряда. Согласно зависимости 1-1. 1Т1 характер изменения давления в камере ГРД и соотношеши расходов компонентов а. Во время рабо~ы опрсдсляегся геометрическим комплексом 11,7.
г"".Р,'. '; ~ к аа 11СЗ Огпс$сптстш1$$е изх!С1$спис Этого Комплекса во времеви гсрп Е01 =с1П1К( выражается характсрпстик0$! где и~О Д~ 0 !1,.0, У,,.0 зпачшшя параметров, соответствующие началу горения. Характеристикой Г учитывается влияпис отпосительпого измепсния во времени как поверхности газификации, так и плошали проходного сечения, влияющей через удельпый массовый расход па скорость газификации. Следователю!о, в ГРД хара!ыеристпка прогрессивпости наряду с геометрическими параметрами заряда включает в себя показатель степени б, отражасоп1пй свойства топлива и особеипости процесса горения. Если величипа !' возрастает по времени раб51$ты двигателя, то это означает.
что па режимах постоянного давления илп постояш1ого расхода жидкого компонента соот1$ошеияс рассодов компопс!пов, реалпзукццееся в процсссе горения, смещается (прп спсугствпи лвс11!!!ого впуска) в сторону увелпчс!шя расхода твердого компопспта. 11ри рассмотрепнп характеристик прогрессивности заряда в качестве условпого масштаба времени целесообразно припять $$сличпп) -=е/С1, гдс с -- п1лщпиа слоя, подвергшаяся газификаппп к лаппому момеп.гу врсмсии; е! — толщина свода, т. е.
мпппмальпый размер заряда, опрсделя1оший время газификации осповпой массы твердого компопе1па. Т11кпм Ооразс5м, фх пк!ц!Опзльпм! Завпспз!ость еюлпчппы Г от г является важпсйпп!м критерием при выборе формы заряда для ГР;.1. (Х зарядам второй камеры РДТТ раздельного спаряжсппя (РДТТ РС) прсльявляются тс же трсбовапи5$, что и к зарядам лля Г'Д, Это пзбавсшст сл необходимости рассматри$$ать формы 1акпх заря:ов отдсльпо.
Что касается зарядов первой камеры Р;1ТТ РС, то они по форме соответству1от зарядам РДТТ, характеристики которых весьма оос1оягельпо изложены в литературе по л13п1 зтсл510! ЗтОГО типа. 1)п$кс рассматриваются свойсп1а некоторых форм зарядов, пр ..!ставляющих иптерес для КРД.
4. 3. 1. Заряд с осевым цилиндрическим каналом 1с осповпым дс5сто$1$$ст!$$10! такого заряда следует отпести просготу сго $5!раб5отки и изготовления, полпу1о защиту с!спок $ов камеры от пагрева в течение всего времеви работы двигателя, а также микит!а,запое !состичество г3!и'рессивиых остатков. Рассмотрим характеристнку Г для зтого заряда. Для всго з3,,-"- Пс/; Ус,,:.- — ''; Г==-Ы'-е', стелт юг го игал "а!аеь! !'4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
