Анализ удельного импульса для различных схем смесительной головки

Рассчитывалось схема с 4,7 и 19 форсунками. При 4 форсунок 1 в центре, 3 по периферии; по схеме 7 форсунок 1 в центре, 6 по периферии; по схеме 19 форсунок 1 в центре, 6 во втором поясе форсунок и 12 по периферии. Расположение рядов форсунок от центра равномерное.

Разница в схемах заключается в количестве форсунок в последнем ряду, близким к стенке, которое определяет пристеночный слой и количество компонента, идущее на перемешивание с завесой. Не учитывается качество перемешивания, тонкость распыливания.

Вывод: получены результаты расчетов параметров двигателя в зависимости от количества форсунок. Небольшая разница в значениях удельного импульса укладывается в ошибку идеальных расчетов. Окончательную схему организации смесительной головки надо принимать исходя из технологических условий производства и по результатам огневых испытаний.

Рис. 15.1. Расчет удельного импульса при схеме с 4, 7 и 19 форсунками (завеса 20% О).

Рис. 15.2. Расчет относительного расхода на завесу при схеме с 4, 7 и 19 форсунками (завеса 20% О).

Рис. 15.3. Расчет удельного импульса при схеме с 7 форсунками (завеса 20% О).

16 Анализ удельного импульса для различных вариантов материалов стенки КС

Для определения энергетической эффективности двигателя при выбранных параметрах рабочего процесса проведен анализ удельного импульса двигателя.

Из рис. 16.1 видно, что для выбранных параметров, при ограничении по температуре стенки до 1100…1200 К, максимальный теоретический удельный импульс составит 1800…1850 м/c.

При этом область оптимального коэффициента избытка окислителя сместится от 1,10 к 1,20. В данном расчете расход на завесы выбран таким, чтобы его хватило на охлаждение стенки КС.

Рис. 16.1. Зависимость удельного импульса от параметров работы двигателя.

На рис. 16.2 показаны результаты расчета теоретического удельного импульса в зависимости от расхода на завесу. Видно, что чем больше расход на завесу, тем удельный импульс ниже. Показано, что при отсутствии завесы максимальный удельный импульс составить 2100 м/с. В случае применения завесы в 10-20%, удельный импульс составит 1950-1800 м/с.

Рис. 16.2. Удельный импульс в зависимости от расхода на завесу.

Рис. 16.3. Максимальная температура газа в зависимости от расхода на завесу.

На рис 16.3 показаны результаты расчета температуры газа со стороны стенки в зависимости от расхода на завесу и коэффициента избытка окислителя. При допустимой температуре 1100-1200К можно сделать вывод о необходимом расходе на завесу при заданном a.

Вывод: с учетом данных по материалу Inconel 718 с максимальной рабочей температурой 1100…1200К, достижение заданного значения удельного импульса представляется весьма проблематичным. С учетом потерь на неравновесные процессы в камере сгорания ЖРДМТ реальное значение удельного импульса, полученного в ходе испытаний, будет меньше полученного расчетным путем.