Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1980 г. (1241533), страница 94
Текст из файла (страница 94)
Р .Т Р("' (34. 15) (Ч(Гг,н уаР(() Ркт)н ЗиаУЕЦИЯ Р( ), (., 'н) И 1, ПОЛУЧЕНЫ В тЕРМОДИНаМИЧЕСКОМ РаСЧЕ- те. Из уравнения (32;27) можно получить значение 11/г: 1 —.е (3,4. 16) м откуда при известной величине Р определяют необходимую по- верхность горения.Р. В уравнении (34..16) параметр В соответствует температу- ре 7нш(н: Требуемая масса топлива составит пг„= абаз~~/7„. (84. 17) Прн торцовом горении количество топлива, используемого неэффективно в период выхода на режим и последействия, невелико, поэтому можно принять а-1.
Прн известных массе заряда и поверхности горения легко определить длину заряда, она равна у (ЭФ) т~ з (84. 18) ютп ъгуп Максимальные значения давления в камере сгорания определяют прн наибольшей начальной температуре заряда Т 34.3. Осовенностн РАсчетА ГАзОГенеРАГОРА Расчет газогенератора отличается от расчета камеры тем, что вместо тяги определяют требуемые значения секундного расхода, температуры и давления газа. Кроме того, оговаривается характер программы гп=1(т). Давление в газогенераторах на твердом топливе выбирают обычно в диапазоне 3,5 — 35 МПа.
Необходимая температура газа, используемого во вспомогательных системах, составляет 650— 2300 К. Максимально допустимая температура тем выше, чем меньше время работы системы, и зависит от ограничений, вводимых потребителем газа. Требуемый секундный расход газа ш задают исходя из значения суммарной работы, которую газ должен совершить во вспомогательных системах. Расход газа т определяют по методике, изложенной в гл.
ХХГЧ, с учетом изменения удельной работоспособности газа в магистрали от газогенератора до места использования. Заданный закон изменения секундного расхода газа по времени обеспечивают подбором конфигурации заряда. Чаще всего требуется постоянный расход газа по времени, в связи с чем обычно применяют заряды, горящие по торцу. Заданное давление должно быть гарантировано при наименьшей начальной температуре заряда и других факторах, определяющих наименьший газоприход; повышение давления прн Т„>Т ам И других отклонениях должно предупреждаться клапаном сброса давления. Заданное минимальное время работы, наоборот, должно быть обеспечено при самой высокой начальной температуре Т„ В газогенераторах с малым временем работы чаще применяют топливо с большой скоростью горения.
При большой длительности работы необходимо, наоборот, медленно горящее топливо. По сведениям зарубежной печати, разработаны топлива со скоростью горения, не превышающей 1 мм/с (рж7 МПа, Тя — — 288 К). З4.4. ПОДБОР ВОСПЛАМЕНИТЕЛЯ Назначение воспламенителя — прогреть поверхность основного заряда до воспламенения и в заданный промежуток времени поднять давление в камере сгорания до давления р„обеспечивающего нормальное горение основного топлива. Заряд воспламеняется при образовании прогретого слоя и нагреве поверхности до определенной минимальной температуры. Топливо воспламенителя обычно должно обладать следующими свойствами: высокой температурой продуктов сгорания и высокой скоростью горения, значительным содержанием конденсированных частиц, легкостью воспламенения в заданных условиях эксплуатации двигателя.
В настоящее время наибольшее распространение в качестве воспламенителей зарядов РДТТ получили пиротехнические устройства. В качестве воспламенительных составов применяются различные пиротехнические смеси в виде порошков, гранул, таблеток, блоков. Обычно применяют составы, содержащие черный порох, а также компоненты, включающие легковоспламеняемые металлы и минеральные окислители. Основными параметрами воспламенителя являются масса его заряда и время горения, обеспечивающие устойчивое воспламенение с плавным нарастанием давления. Необходимо установить соотношение между газообразоваиием заряда воспламенителя (та) и временем его горения (та), при котором обеспечивается надежное воспламенение.
Они могут быть выбраны на основе диаграмм «секундный расход т,— время т», построенных по экспериментальным данным. Пример такой диаграммы показан на рис. 34. 1. На этой диаграмме выделяют область устойчивого и плавного воспламенения и области, соответствующие тому или иному характеру нарастания давления. Область ! соответствует случаю, когда работа воспламенителя не вызывает воспламенения заряда РДТТ. Область 2 соответствует устойчивому воспламенению с плавным нарастанием давления: На границе между областями 1 и 2, в зоне, соответствующей большим расходам и малому времени гсрения воспламенителя, возможен случай затяжного воспламенения с большим временем задержки.
В области 8 может Ба~ 4~с иметь место нежелательное по- ~ъ вышение давления. Кривые а, дд Ь, с — линии постоянных значений массы заряда воспламе- 0 нителя. С помощью подобной диаграммы можно выбрать 1 массу заряда, расход и время 2 работы воспламенителя в зависимости от желаемого ха- д Ода 0 100 0 1л7 та,иГ/с рактера нарастания давления в камере сгорания.
Рас. ИЛ. Хаааатереые «саста еесаееаеаеааа Оценочный расчет заряда можно произвести, считая, что горение происходит при постоянном объеме, равном начальному сво бодиому объему камеры сгорания до минимального сечения. Это допущение оправдывается тем, что за короткое время воспламенения истечения газов пренебрежимо мало. Кроме того, обычно выход из сопла закрывается заглушкой, вылетающей лишь при достижении заданного давления.
Если начальный свободный объем камеры сгораНня раВЕН $'арб И ИЗВЕСТНО даВЛЕНИЕ ВОСПЛаменення ра, то р,Ь; =ттт,/~т,Т„ откуда масса заряда воспламенителя равна т,= р,)т', 'т(тс,Т,). С учетом потерь тепла в стенки камеры н заряда масса заряда воспламенителя вычисляется по формуле тр, ттг там та та ' т та та "са ° ат Раа.
М.К Иаабаааамам мааса аарааа аесааамааатьва в браамаа саабаамааа абъама мамарм лт, = р,р;мДЕо/~,Т„), (34. 19) где ~ч — мозффициент, учитывающий тепловые потери, определяемый опытным путем Дд(1). Как видно из формулы (34, 19), необходимая масса заряда воспламенителя прямо пропорциональна давлению, создаваемому воспла~меннтелем, и начальному свободному объему.
Зависимость массы заряда воспламенителя от свободного объема камеры, полученная на основе данных для большого количества зарубежных РДТТ, приведена на рис. 34. 2 1901. Значения т, могут существенно меняться в зависимости от природы топлива восцламенителя и основного заряда, места расположения воспламенителя в камере сгорания и от других факторов.
Гттаеа ХХХУ ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ И ЗАЩИТА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ за.т. ОсОБеннОсти теплООтдАчи К ЭЛЕМЕНТАМ КОНСТРУКЦИИ РДТТ Теплоотдача к Элементам конструкции РДТТ протекает в характерных условиях, из которых необходимо отметить следующие: нестацнонарность процесса; сложная структура потока; наличие разрушакацихся (аблируюших) материалов в конструкции; значи'тельное содержание конденсированных частиц в продуктах сгорания; многообразие геометрических форм заряда и проточной' части камеры сгорания; наличие щелей, ребер, внезапных суженнй и расширений и т. п. Введение новой перемен- нои — времени — при описании нестационарной теплоотдачи существенно усложняет расчеты и многократно увеличивает их объ- ем, При расчете выгораю- Рнс- бас схемы кюнпоновек вюлбвяоге блока з щнх или аблирующих поверхностей необходим учет вдува и химического взаимодействия между основным потоком и продуктами разрушения.
Геометрическая сложность тракта требует в каждом конкретном случае правильной оценки местных скоростей потока. При расчете конвектввного теплового потока выделяют следующие характерные зоны проточной части тракта РДТТ: переднее днище камеры сгорания; район щелевых компенсаторов топливных- блоков; предсопловой объем; сопловой блок, особенно район минимального сечения. При расчете коэффициента конвективной теплоотдачи в зоне переднего днища и в районе компенсаторов (рис. 35.1) для приближенной оценки местных коэффициентов теплоотдачи можно использовать критериальные зависимости, приведенные в гл.
Х1Ч, например, формулу (14. 1). Местную скорость потока гб для различных конструктивных компоновок заряда оценивают по приближенным формулам, приведенным ниже. На рис. 35. 1 приведены возможные конструктивные схемы компоновок переднего днища и топливных блоков, скрепленных с корпусом, при которых на поверхности днища наблюдается заметный конвективный теплообмен. Для любых компоновок днища и топливного блока может быть рекомендована оценка местной скорости газового потока на поверхности переднего днища против торца топливного блока по приближенным зависимостям, основанным на балансе притока н расхода газов через местные проходные сечения: тв (г) иД,КТ Я(б, Г) (35. 1) Рб Р(б, Г) где 8 — площадь поверхности горения заряда вверх по потоку от расчетного сечения; Р— плошадь проходного сечения в цилиндрическом сечении радиусом г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
