Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1989 г. (1241535), страница 90

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 90)

На практике отдают предпочтение зарядам с горением по внутренней поверхности, так как в этом случае стенки камеры сгорания, защищенные топливом, работают при низкой температуре и могут быть выполнены более тонкими и легкими. Если заряд залит в камеру сгорания (скреплен со стенками), то объем камеры сгорания используется более полно и не нужны специальные приспособления для фиксирования заряда. Площадь минимального и выходного сечений сопла находят по формулам Р„= р,()и~рзр"х/р„, Р, = Р,Р„, (37.9) Р ( ) = ~ ( ) Ч 7":.

— Р.Р (~). С помощью этой формулы строят диаграмму Р (т). Значения 1у ц как функцию р„, (т) и Р, берут по данным термодинамического расчета; из расчета газодинамических процессов в камере известен расход т (т); давление окружающей среды определяется зависимостью р„(т), которая известна из внешнебаллистических расчетов траектории летательного аппарата.

40! где относительная площадь сопла Р. либо задана, либо ее рассчитывают при известных е, и п. Последующее приближение выполняют более подробно, с учетом переменности геометрии заряда и изменения параметров по времени и в случае необходимости — по длине заряда. Для этого расчет намеченной конструкции заряда и камеры выполняют по методике, изложенной в гл. ХХХИ. Основным результатом расчета является получение зависимостей гй (т), р„(т) и р„(т) при заданном значении начальной температуры заряда.

Расчет зависимости тяги от времени выполняется по известной формуле тяги 37.(. Диаграммы Р (т) и р„(т) и характеристики вре. меии работы РДТТ: тэ а — вРемЯ эадеижнн аое. пламенения; та „ — время эадержнн тяги (время эагора. няя); тн р — вРемя выхода на ремйм Пример диаграмм Р(т), р„(т) показан на рис. 3?.1. На диаграмме рн (т) выделяют участки неэффективных режимов: часть периодов выхода на режим (т,) и последействия (т,) (точкн 2 и 5 на диаграмме, изображенной на рис. 37.1). Их границы определяют по некоторому давлению (0,3 ...

0,4 МПа) в камере сгорания ри, обеспечивающему высокую полноту сгорания топлива и режим безотрывного течения в сопле, На диаграмме р, (т) выделяют также точки начала и конца установившегося режима (точки 3 и 4, см. рис. 37.1). Положение точек 3 и 4 определяют условно по давлению р„= 0,7р„и,„. Необходимое значение суммарного импульса ?в в пустоте должно быть получено за период эффективного горения т,.ф, т. е. за все время горения, кроме периодов т, и т,. Интегрируя зависимость Р = 7 (т) на участке т,ф, получим ?т'"= ~ (Р()+Р.р.(т))~. (37. 10) т р Для определения эффективного удельного импульса в пустоте используют формулу 7~ (э~) = фф),)[пт + ттзп т (т)) — т (тв)) (37.11) где п(тзп масса теплозащитного покрытия, выгоревшего за время т,ф (определяется при расчете уноса теплозащиты иля взвешиванием двигателя при испытаниях прототипа на стендеу; лт (т,), лт (т,) — масса топлива, сгоревшего неэффективно за пе) риоды т, и т,.

Значение т,ф сравнивают с заданным временем работы двигателя, а значение! „— с ожидаемым значением ?„и для дай? (ээ) ного топлива при той же относительной площади сопла Р,. Диаграммы р„(т) и Р (т) можно рассчитать и при других значениях начальной температуры заряда !и в возможном эксплуатационном диапазоне. По минимальному статическому давлению р„, определенному при наименьшей температуре Ги, проверяется условие нормального горения; значение р„,„должно быть больше, чем давление р им гарантирующее от возможности аномального горения. Максимальное значение давления рн, определенное при 402 наибольшей Г„, используется в расчете на прочность. В случае несовпадения заданных и полученных значений /хф', Р, 1'„'э„' и других характеристик двигателя параметры заряда и камеры корректируют и расчет повторяют в прежней последовательности.

Экспериментальные диаграммы Р (т), полученные при испытании двигателя, обрабатывают в соответствии с формулами (37,10) и (37.11). По отклонению величины 1.,''~„' от значения идеального удельного импульса в пустоте 1„„можно судить об энергетическом совершенстве спроектированного двигателя. При этом должен быть рассчитан не для номинального состава топливного заряда, а для условного топлива, представляющего собой смесь основного топлива н теплозащитного покрытия в количестве, соответствующем его фактическому выгоранию. 37.3. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ГАЗОГЕНЕРАТОРА Твердотопливные газогенераторы находят применение в качестве бортовых источников мощности или газа, в стартовых системах (например, для открытия створок крышки шахтного ствола), при стендовых испытаниях для отработки новых тепло- защитных материалов, узлов РДТТ.

Расчет газогенератора отличается от расчета тяговой камеры тем, что вместо величины тяги определяются требуемые значения секундного расхода газа, температуры и давления газа. Кроме того, оговаривается характер зависимости гп =1 (т). Давление в газогенераторах на твердом топливе колеблется обычно в диапазоне (3,5 ... 35) МПа. Необходимая температура газа, используемого во вспомогательных системах, 650 ... 2300 К.

Максимально допустимая температура тем выше, чем меньше время работы системы, и зависит от ограничений, вводимых потребителем газа. Требуемый секундный расход газа т задают исходя из значения суммарной работы, которую газ должен совершить. Для системы подачи расход газа гп определяют по методике, изложенной в гл. ХХ1Ч, 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 при 1„) > („,„и других отклонениях должно предупреждаться клапаном сброса давления. Заданное минимальное время работы, нао)5орот, должно быть обеспечено при самой высокой начальной температуре 4„ 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 (р — 7 МПа, ~„= — 288 К).

37.4. ПОДБОР ВОСПЛАМЕНИТЕЛЯ Назначение воспламенптеля — в заданный промежуток времени создать в топливе прогретый слой у поверхности заряда, обеспечить достижение температуры воспламенения на поверхности и повышение давления в камере сгорания до значения р„ прн котором возможно нормальное горение топлива. При выполнении этих условий заряд воспламеняется и стабильно горит.

Топливо воспламенителя должно обладать следующими свой. ствами: высокой температурой продуктов сгорания и высокой скоростью горения, значительным содержанием конденсированных частиц, легкостью воспламенения в заданных условиях эксплуатации двигателя. Современные воспламенители являются весьма сложными системами, конструктивно-компоновочная схема которых определяется назначением и особенностями конструкции. В качестве воспламенительных составов применяются различные пиротехни-. ческие смеси в виде порошков, гранул, таблеток, блоков. Обычно применяют составы, содержащие черный порох, а также компоненты, включающие легковоспламеняющиеся металлы и минеральные окислители.

Основными параметрами воспламеннтеля являются масса его,, заряда п7„поверхность заряда и время его горения, необходимая; площадь отверстий в корпусе воспламенителя для выхода обрдч зующнхся продуктов сгорания. Эти параметры устанавливают экспериментально из условия надежного воспламенения заряди с учетом свойств топлива, конструкции и расположения воспламе. нителя в камере РДТТ. Возможная конструкция воспламенителя, показана на рнс. 29.4. Для проектирования воспламеннтеля, в первую очередь, необходимо установить соотношение между газообразованием (расходом) продуктов сгорания заряда от воспламенителя (т,) и временем горения (т,), при котором обеспечивается надежное воспламенение. В связи с этим представляют интерес диаграммы т,— т„построенные по экспериментальным данным, Пример такой диаграммы показан на рис.

37.2. На этой диаграмме выделяют область устойчивого и плавного воспламенения и области, соответствующие тому или иному характеру нарастания давления. Область 1 соответствует отсутствию воспламенения заряда РДТТ. Область 2 соответствует устойчивому воспламенений с плавным нарастанием давления. На границе между областями 1 404 lва лв т, нс ап аъ бр аа гр йгс йгу тс,лс/с 37.2. Характерные области вос- пламенения 37.3. Необходимая масса воспламенителя в функции свободного объема камеры 405 и 2, в зоне, соответствующей большим расходам и малому времени горения воспламенителя, возмо- дт-т,щ- г и дгт р „х жен случай затяжного воспламенения с большим временем задержки.

В области 3 может иметь место нежелательное повышение давления. Кривые а, (г, с — линии постоянных значений массы заряда воспламенителя. С помощью подобной диаграммы можно выбрать массу заряда, расход и время работы воспламенителя в зависимости от требуемого закона нарастания давления в камере сгорания. Оценочный расчет заряда воспламенителя можно произвести, считая, что горение происходит при постоянном объеме, равном начальному свободному объему камеры сгорания до минимального сечения. Это допущение оправдывается тем, что за короткое время воспламенения истечение газов пренебрежимо мало. Кроме того, часто сопло закрывается заглушкой, вылетающей лишь при достижении заданного давления. Если начальный свободный объем камеры сгорания равен )г„в и известно давление воспламенения р„то из уравнения состояния идеального газа имеем Рв тсв е /()( т ) в — (~ т)1 в в где г — массовая доля конденсата; )с, — удельная газовая постоянная.

Характеристики

Список файлов домашнего задания