Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1980 г. (1241533), страница 71
Текст из файла (страница 71)
33) ч а где г'„гок — энтальпии компонентов топлива при температуре подачи (Дж/кг); !», !а — энтальпии индивидуальных компонентов продуктов сгорания (!ч) и продуктов испарения !а окислителя в Дж/моль при температуре Т„; рок — молекулярная масса испаренного окислителя. Состав продуктов испарения окислителя может быть определен в результате конкретного рассьщтрения. Например, если окнслителем является четырехокнсь азота 14аОь та происходит диссоциация при нагревании и испарении, так что продукты аспарспия содержат 1ЧОа. Если прн этом происходит частичная диссоциация ЫОа по схеме 1 гчю ч-гчО + —, О, то продукты испарения окислителя могут содержать 1ЧОз.
НО н Оз. При дальнейшем нзгреве продуктов происходит практически полная диссоциация НОа. 1 1 Разложение образующейся окиси азота НО ~ь На+ — Оз в условиях га- ~ 2 2 зогеиератора является медленным процессом. Поэтому для расчета концентраций необходимо использовать уравнения химической кинетики (см. гл. Х1).
При известном составе продуктов испарения окислителя уравнение (24.33) содержит лишь одну неизвестную — коэффициент избытка окислителя в газогенераторе а„. После его расчета можно вычислить распределение компонентов по зонам газогенератора (24. 34) Удельная газовая постоянная генераторного газа равна йж=а — '+(1 — а) — ' ° (24.
35) Р! Рок Для расчета двухзонного газогенератора при а„4."1 на основе модели «замораживанияэ можно использовать аналогичную мето. дику, видоизмеиив соответствующим образом расчетные формулы. По приводимым в литературе сведениям, для целей газогенерации применяют рассмотренные ранее двухкомпонентные топлива, такие как керосин, аммиак, водород с жидким кислородом, диметилгидразин, гидразин с четырехокнсью азота и др. 24.7. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЪ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ГАЗОГЕНЕРАНИИ От эффективности системы подачи топлива не в малой степени зависят важнейшие показатели летательного аппарата. Для данного аппарата наиболее эффективной можно считать такую систе- лг ~п ',дж/се рнс.. Р«8. териоиинаннсесиаа в8вреативиосгв раеаиснии ссикобов гавогеиерання му, которая при обеспечении необходимой работы Ед, г обладает наименьшей массой гпсао Критерием зффективности системы, следова- г,ш тельно, может быть величиНа ! иапо.и.
яп Основную часть массы , з системы подачи составляет масса рабочего вещества. ПоэтомУ п8ссг сУщественно зависит от критериев эфективности рабочих тел или КТ„. На рис. 24.8 приведены ориентировочные значения (сгГ)„ и Т, при различных способах газогенерации (давление 1О МПа). 5ти результаты получены термодинамическим расчетом в предположении химического равновесия. Рассмотрены следующие способы получения генераторного газа (порядковые номера соответствуют обозначениям на графиках). 1.
Горение топлива 08+На при болыпих а „=9,0... 7,0. ' 2. Горение топлива 08+Нр при малых а =0,05...0,!. 3. Горение топлива типа 08+керосин при больших ао„=!О ... 6. В вариантах 1 — 3 температура и удельная работоспособность генераторного газа изменяются в зависимости от пои. 4. Разложение перекиси водорода в присутствии твердого катализатора: диапазон концентраций 0,7 — 1,0. 5. Разложение гидразина: «степень разложения» аммиака 0,1 — 1,0. б.
Нагрев и испарение водорода в тракте охлаждения камеры. Следует отметить, что значения !гу„не характеризуют полностью совершенства способов газогенерации, однако они могут использоваться при сравнительной оценке различных систем. Гласи ХХУ СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ 25Л. ПОНЯТИЯ О СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ Двигатель является исполнительным органом системы управления ракетой, и режим его работы может изменяться в результате управляющих воздействий.
Кроме них на двигатель действуют разнообразные возмущающие факторы, которые нарушают стабильность его работы. Проектируются двигатели на конкретные внешние условия. Эти условия принято называть номинальными. В процессе эксплуатации и испытаний внешние условия изменяются в тех или иных пределах.
Эти изменения, поступающие в двигатель извне, называют внешними возмущающими факторами. данных, необходимых при расчете системы регулирования двигателя. Наиболее универсальными являются две эксплуатационные статические характеристики ЖРД. 1. Зависимости тяги (и удельного импульса) от давления окружающей среды при постоянных давлении в камере сгорания и соотношении компонентов топлива (при постоянном режиме работы двигателя). В применении к двигателям летательных аппаратов такую характеристику называют обычно высотной, поскольку давление атмосферы однозначно связано с высотой.
2. Зависимости тяги (и удельного импульса) от давления в камере сгорания при постоянных соотношении компонентов топлива и давлении окружающей среды (высоте). Эту характеристику называют дроссельной. Высотную и дроссельную характеристики камеры рассчитывают по уравнениям для тяги и для удельного импульса. Величина секундного расхода т из этих уравнений исключается с помощью выражения для расходного комплекса (1, зачем используется соотношение ро„— — агрм Таким образом получгюг уравнения =М,ч,р„КР„', .— ЄЄ; / — Т Ром) (<р яфю ~ и ) Р~лн (25. 2) 4РсРн Дла камеРы постоанной геометРии значениЯ КР, ', ()эчо. )зм ~Рв. ~р„пч в этих уравнениях обычно принимают постоянными для всех режимов. Это допущения расчета, не приводящие к ошибкам свыше 1 — ЗЪ. При расчете высотной характеристики единственной переменной в выражениях (25.2) является рп, при расчете дроссельной характеристики единственная переменная — р,.
Если проварьировать обе переменные в возможном диапазоне, получим семейство характеристик данной камеры. Характеристики двигателя могут отличаться от характеристик камеры более сложными зависимостями Р(р„рн),!г(р„. рп) в связи с возможным расходом вспомогательного топлива в системе газогенерации (при а)0) и из-за наличия нескольких камер, используемых в определенном сочетании.
Влияние других факторов по сравнению с выделенными основными (давлеиие в камере сгорания р„давление окружающей среды рп) менее значительно, а сложная количественная оценка этого влияния возможна лишь для конкретного двигателя и аппарата, когда детально известны траектория полета, характеристики систем питания и регулирования и др. Тал. ВЫСОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Для расчета высотной характеристики необходимо знать зависимость атмосферного давления от высоты — Рп — — 1(о). Ее обычно принимают по данным стандартной атмосферы (СА). Так как высотную характеристику рассчитывают при р =сопзг, изменение тяги и удельного импульса по рп (или по Н) имеет одинаковый характер. Если строить характеристику в относительных координатах 18/1гп, Р)Рп, то обе зависимости изображаются однрй прямой в функции рв или одной кривой в функции Н.
На рис. 25Л показана высотная характеристика двух камер, работающих в одинаковых условиях, но имеющих различные относительные площади среза сопла Ри (1 — 7,=10; 2 — Р =50) Каме- 0Р,а 7,0 0,0 0,00 0,05 ' 0 га га 50дви 0 )0 )5 00 Га Рис. ти.п зависимость валипиим ЬР пт д с топливо М,О +(Снт)спина а „=0.8 Рис. 88.). Вымпиаи аиравтвристииа аа- ивр: топливо типа )Ос)м+исросии: р с- -)о мпа ра 2 на малых высотах работает в режимах перерасширения с отрывом потока внутри сопла (точка А на кривой 2 — начало отрыва, линия 8 — гипотетическая безотрывная характеристика). Значения тяги и удельного импульса при отрывном течении определяют по рекомендациям гл.
Х)). Полезно оценить относительное увеличение тяги и, следовательно, удельного импульса в диапазоне от Земли (Рп — — Ро) до космоса (рн=0). Эта величина составляет ~р Р Ро гаРо 0Ро Рп ' Рп Гу.п Рпс Как видно из формулы и как показано на рис. 25.2, значение 1~Р увеличивается линейно с ростом Р„а при Ё =сопя( — возрастает на пониженных Режимах (малые Рос или Расходы). Как известно, сопло постоянной геометрии имеет лишь один расчетный режим р =рп; на других режимах его характеристики ухудшаются.
Для поддержания расчетного режима с увеличением высоты полета площадь среза сопла следует непрерывно увеличивать. На рис. 25.3 условно показана высотная характеристика камеры с таким идеально регулируемым соплом (1т,щ). Там же приведены зависимости 10=1(Н) для двух камер с различными Р . Очевидно, что первым шагом к регулированию по высоте 1 (н, следовательно Р) может явиться применение двухпозиционного сопла 2, площадь среза которого меняется скачком на высоте Нпч,,пи. Преимущества двухпозиционного сопла перед соплом 1 сказываются в области Н>Нп,р„и,, преимущества перед соплом вперена ле Рно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
