Сарнер С. - Химия ракетных топлив (1049261), страница 81
Текст из файла (страница 81)
11.20. ИМПУЛЬСНАЯ БОМБА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТОПЛИВ Для оценки удельной тяги в лабораторных условиях был разработан метод баллистической бомбы [251 Бомба (фиг. 11.10) '1См. также Доббннс, Кранко, Глассмян, Ракетная техника и кос иояаетика, .% З, !57, !963! Ас о б б н н с, там же, 22!. — Прил. рсд. 1!. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ 4зб состоит из камеры, крышки и головки, в которой размещены необходимые устройства для заправки (жидкими компонентами), воспламенения, измерения давления и выпуска газообразных продуктов сгорания.
Давление измеряется пьезоэлектриче- Ф и г. 11.1О. Импульсная бомба. ским датчиком, сигналы которого поступают на оспиллоскоп и регистрируются кинокамерой '1. " Далее Сарнер излагает метод оценки удельной тяги и других параметров при помощи импульсной бомбы следующим образом. В процессе испы. тания измеряется максимальное давление в бомбе По нему определяются значения р)е при постоянном объеме и' (ХТТе) р при постоянном давлении. По величине !ЙТе) „и выбранному постоянному значению показателя адиабаты расширения продуктов сгорания в сопле можно найти удельный импульс дав. пения, коэффициент тяги и удельную тягу рассматриваемого топлива, воспользовавшись уравнениями течения одномерного потока, при выводе которых применялось выражение Т Т, Р (Ъ 1УЪ р гп — !ИЪ Ре Ре Этот метод применим ко всем топливам, кроме самовоспламеняющихся двухкомпоиентных жидких топлив.
Однако он может служить лишь для экспериментальной проверки вычисленных значений параметроа продуктов в камере сгорания при условии, что известны потери, обусловленные теплоотдачей от газа к стенкам бомбы, неполнотой сгорания в бомбе и т. п Но даже при точном определении этих потерь экспериментальные данные вряд ли будут точнее расчетных, определенных по надежным значениям термодинал!ических свойств компонентов продуктов сгорания н исходно!о топлива. Поэтому применение данного метода оправданно только в том случае, если неизвестны надежные тсрмодпнал!ические свойства части компонентов. Рассмотренный метод не применго! для определеняя экспериментальных значений удельной тяги, удельного ил!пульса давления и коэффициента тяги, так как он не позволяет определить экспериментальное значение показателя адиабаты расширения продуктов сгорания в сопле.
Следует отметить, что даже использование точного значения у! приводит к существенным ошибкам результатов вычислений удельной тяги. удельного ичпульса давления и коэффициента тяги !см. стр. 50).— ПРилл. Ред 425 Н МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ 11.21. УДАРНАЯ ТРУБА Ударная труба представляет собой устройство, в котором при внезапном истечении газа с высоким давлением в газ с меньшим давлением образуется плоская ударная волна.
В то же время в обратном направлении в газе с высоким давлением движется волна разрежения (со скоростью звука). В идеальном случае температура газов внезапно увеличивается во фронте ударной волны, сохраняется постоянной вплоть до поверхности контакта между двумя газами, быстро падает в этой точке до величины, меньшей начальной температуры, и медленно растет в волне разрежения до начальной температуры. Методы с использованием ударных труб имеют много областей применения, включая определение термодинамических свойств веществ и скоростей реакций при высоких температурах, исследование процессов истечения и ионизации. Описание конструкции ударных труб и методик эксперимента выходит за рамки настоящей книги.
Более подробные сведения можно найти в работах [20, 21[. 11.22. МЕТОДЫ ПРЕКРАЩЕНИЯ ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Проблема прекращения горения твердых ракетных топлив является относительно новой. Важность этой проблемы возросла в связи с расширением области применения топлив для двигателей с импульсным режимом работы. В последние годы в этом направлении проведены большие работы. Наиболее удовлетворительна методика испытаний, разработанная Сиплачем [8 — !О]. Топливо воспламеняется в камере сгорания с небольшим сменным соплом. Размеры сопла можно менять, используя различные сопловые блоки, и тем самым регулировать начальное давление. После установления стационарного горения с помощью пироболта освобождается крышка, Открывающая значительно большее отверстие, и давление в камере сгорания резко падает.
Абсолютная величина и скорость падения давления регистрируются. Изменяя эти два параметра путем изменения количества топлива и размера начально~о отверстия, определяют условия прекращения горения исследуемого топлива. Этот простой и быстрый метод облегчает разработку ракетных топлив, горение которых требуется прекратить. П. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ 427 11.23. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (11.15) и аналогично — средняя величина тяги Ц ~ "с)ь ср (! 1.1б) В конечном счете характеристики ракетного топлива должны определяться по результатам испытаний натурного ракетного двигателя. Поэтому правомерность результатов любых лабораторных испытаний зависит от того, насколько хорошо они согласуются с данными огневых испытаний натурного двигателя.
Однако результаты испытаний двигателя до некоторой степени зависят от методов обработки данных, полученных в виде осциллоскопических или осциллографических записей, и представления их в виде параметров ракетного двигателя. Следовательно, необходимо тщательно выбирать стандартную методику обработки данных, чтобы получить внутренне согласованные результаты. Ниже описывается мстодика, которая признана удовлетворительной и используется в настоящее время при обработке результатов испытаний двигателей твердого топлива со стандартным зарядом диаметром 127 А1м, имеющим центральный канал [47]. При анализе работы различных типов двигателей возможны незначительные изменения методики, позволяющие учесть индивидуальные характеристики каждого двигателя, однако в целом она одинакова для всех двигателей. Обычно производятся двухканальные записи измерений давления и тяги, чтобы застраховаться от возможных неисправностей измерительной аппаратуры.
Если результаты записи по обоим каналам достоверны, то результаты измерений усредняются. Определяется максимальная величина давления и задержка воспламенения как время от начала отсчета (нажата кнопка пуска) до момента, когда давление достигает 10ьгь максимальной величины. При этом пренебрегают пиками давления. Время горения 1ь определяется от момента достижения 10ьгь максимальной величины давления до момента выгорания свода заряда, соответствующего точке, в которой давление начинает падать. Время работы двигателя 1, определяется как интервал времени между точками 10ьгь максимального давления на восходящей и нисходящей ветвях кривой давления.
Затем вычисляется средняя величина давления 423 П. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ Скорость горения вычисляется по толщине свода заряда и времени горения. Для определения параметров ракетного двигателя вычисляются интегралы, в которые входят тяга и давление. Они вычисляются по интервалу времени работы, чтобы исключить влияние больших времен спада во время горения при низких давлениях. Удельный импульс давления вычисляется по фор- муле А, ()'ли). ~л л (11.17) а удельная тяга — по формуле (11.18) Экспериментальное значение коэффициента тяги СР равно (11.19) !!.24. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ К.
П. Д. Для получения характеристик натурного ракетного двигателя желательно использовать метод, дающий по возможности наименьшую погрешность. Различные методы определения поправок к экспериментальным данным, т. е. приведения их к стандартным теоретическим условиям, в которых используются уравнения, основанные на уравнении адиабатического процесса р/рт=сопз1, дают большую погрешность из-за грубых допущений, принятых в этих методах. При выводе указанного уравнения адиабаты использованы предположения, при которых выбранное значение у справедливо только для конкретных условий, в частности, степени расширения. В действительности «истинная» величина у изменяется в зависимости от темпера- В двигателях ббльших размеров полное время также определяется как время между началом роста давления и моментом падения давления до нуля.
Затем это время и интегралы 1'рлт и 1 Е а! можно также использовать для вычисления параметров ракетного двигателя. И. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ 429 туры, давления, состава продуктов сгорания и степени расши- рения '). Имеется более точный метод определения характеристик натурного двигателя, в котором применяются более точные уравнения. Этот метод заключается в расчете теоретических характеристик по условиям огневого испытания и в сравнении их с экспериментальными результатами. Поэтому для каждого огневого испытания проводят полный теоретический расчет при экспериментальных значениях давления в камере сгорания, Удельную тягу вычисляют для геометрической степени расши- рения сопла и давления окружающей среды, имеющих место в условиях эксперимента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
