Приближенное проектирование жрд

Определение основных характеристик топлива

Выбор топлива, его основные характеристики

Выбор топлива при проектировании ракет имеет особое значение, так как физико-химические свойства компонентов топлива и условий их эксплуатации практически полностью определяют тип двигателя, систему проектных параметров, массу, габариты и баллистические возможности ракеты. К этому можно добавить также и то, что 80…95 % стартовой массы ракеты приходится на долю топлива. Однако при решении учебных задач проектирования ракет и двигателей перед студентом не ставится вопрос об оптимальном подборе топлива, а предлагается выполнить расчет согласно выданному заданию.

Для проведения расчетов по приближенному проектированию двигателя студентом выбираются по рекомендуемым источникам [1, 2] следующие характеристики заданной топливной пары:

– удельный импульс тяги;

R – газовая постоянная;

k – показатель адиабаты;

T – температура горения;

– плотность окислителя;

– плотность горючего;

– весовое соотношение компонентов топлива.

 

Значения этих параметров топлива представлены в литературе в табличной форме и получены в результате термодинамических расчетов и испытаний, проводимых при заданных давлениях в камере сгорания и на срезе сопла .
Стандартные параметры топлива

Рассматриваемая ниже приближенная методика расчета двигателя построена на использовании известных характеристик топлива, которые называются в этой методике стандартными. Стандартными здесь являются значения параметров и другие характеристики топлива так называемого образцового двигателя. Стандартным параметрам топлива присваивается индекс «ст».

Стандартные значения параметров топлива (см. табл. 1) могут не соответствовать искомым значениям параметров проектируемого двигателя, имеющего другие режимные характеристики. Поэтому в предлагаемой методике расчета искомые характеристики проектируемого двигателя находят с помощью эмпирических форму л, которые позволяют произвести перерасчет стандартных значений параметров образцового двигателя на соответствующие параметры проектируемого двигателя. Как известно, такие эмпирические формулы для перерасчета получают на основании обработки результатов испытаний двигателя, интерпретируя эти результаты в виде математических зависимостей (формул). Характерная особенность эмпирическихформул в том, что размерности используемых и вычисляемых в формуле величин не соответствуют друг другу. На это важное обстоятельство студенту следует обратить внимание.

Допущения

Для решения поставленной задачи приближенного проектирования двигателя принимаются следующие допущения. Поскольку газовая постоянная R и показатель адиабаты k слабо зависят от давления в камере сгорания, то для проектируемого двигателя принимают условие: , где R и k – это параметры проектируемого двигателя.

Температура горения топлива

Удельный импульс тяги и температура горения топлива в значительной степени зависят от давления в камере сгорания. Поэтому действительную температуру в камере сгорания проектируемого двигателя определяют с помощью эмпирической формулы с использованием стандартного значения

,

 

где – стандартная температура горения топлива;

, – давление и температура в камере сгорания проектируемого двигателя.

Эта зависимость справедлива при условии: .

Приведенный стандартный удельный импульс тяги

В отношении искомого удельного импульса тяги проектируемого двигателя необходимо отметить следующее. Известно, что при работе камеры сгорания возникают различные потери тяги. Чтобы учесть потери тяги двигателя, стандартный удельный импульс уменьшают на 4…5 %. Для этого в методике расчета вводится поправочный коэффициент и определяется так называемый приведенный стандартный удельный импульс тяги, который вычисляется по формуле

.