книги / Оптимизация параметров РДТТ и топливных зарядов при автоматизированном проектировании летательных аппаратов
..pdfft ™ 0 . ч< |
1 4 t^ a x < t06 <1000. 4 Г ; |
2) d p K >, 0 , |
V 0. * p H |
* p H m a j c * 10 5 < PKnt{ ^ Рк -та |
«) 1^ J a m i _ < |
* f a m a > $ d S * > f i $ d 7c < da ш * 0 * г с < Л 1 8) 1 < d r
(npt4Lr >0) ; 9) P > 0 ; Ю) ^АВ> 0 ; 11) fic 4 2 3 ; 12) <pc 4 60
При нарушении хотя бы одного из этих условий или правил задания массивов MZ , MS , ML и МН работа программы не производится и на печать выводится соответствующая информа ция.
3 .3 . |
Исходные данные для оптимизации однокамерного |
||
двухрежимного РДТТ |
и топливных зарядов (программа 0PTRH2) |
||
Числовые значения |
вводимых в |
программу °величин набивают |
|
ся на 1 8 |
перфокартах |
в порядке и |
формате, указанном в табл.3.2 |
Т а б л и ц а 3 .2
Номер пер Вводимые величины* Формат** фокарты
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
11
1 2
1 3
1 4
Р’ |
’ Рн* Р н т а х |
> ^сг> ^ru in |
> |
^ т а х |
|
f РА ’ * 0 6 |
’ d6t06 i Р |
оВ |
t с о ъ |
d Tc i d-а там, 4>c > ft с > У1 > ^z
■> ^ из i Риз$бр'бр ■>ftadt » J°ad&
^ г > d r ’ ^к >Pi
?yAxr >Л Н .С Т >Рк.доп ’ |
» 4 i >Щ >pT |
fa-mi jfama idfa>Pktni тРк-та i dPki^'don
P > >Р щ >PKOTH ’ Гк , >a t ’ ^don
PyA.CT> K .c r t р'н доп‘> ’ 4 » 11t f , Pri
MZ(1), MZ(2), № 2 ),MZ%№(S),MZ(6),/И2(7),Ж(8)
/HSU), MS(2), № (3),№ (4)
M W ),ММ2), ML(3), ML(t,),ML(5), /ИL(6), ML(7),ML(8),
MLO) MH(1),MH(2), MH(3), MHU),m(Sj, МН(6), /ЛН(7)} ЛМ(8),
/НН(9). МН(Ю) MZHD,MZ1{2),MZ1(3),MZ1(7),MZ1(5),MZ1(6), MZ1(7)
*'* *С м . сноски на с. 3 8 .
F/O.O
n o .4
F lO .tf
F 10. fp
F 1 0 .0
F 1 0 .4
F 1 0 .4
F10.4
F10.4
11
11
12
12
11
4 1
1 5
1 6
1 7
1 8
M SH D , MS1(Z), MS1(3), MS1(4) |
11 |
|
M LH1), MLHZ),ML1(3), ML1(V, ML1(S),ML1(6),ML1(7), |
12 |
|
ML 1(8), ML1(9) |
||
MH1(1), MHHZ),MH1(3),MH1(tj), MHU5), MH1(6), |
1 |
2 |
M H 1(7),M H 1(8), MH1(9), MHUW) |
||
I i , JD V , J U , J U 1 , JC T , JC T1, JO T |
1 2 |
; |
|
S ill) |
|
В этой программе по сравнению с программой 0PTRJD1 дополнительно вводятся параметры, характеризующие стартовый
режим работы и стартовый |
заряд п/к № 8 / 9 ,1 4 ,1 5 ,1 6 ,1 7 , а |
в п/к Ns 1 9 дополнительно |
вводятся признаки JJ3V , Л И » JCT1. |
Правила набивки перфокарт с числовым материалом аналогичны. Заметим f что переменная р отн( 8-я п/к)используется в расчете только двухрежимного РДТТ с регулируемым соплом; в случае оптимизации РДТТ с нерегулируемым соплом эта величина мо
жет быть любой |
(например J3 ), но в |
соответствующем формате. |
|||
Признак JJDV может иметь только |
два |
значения - 3 или 4 . В |
|||
массиве MZ1 не предусмотрено задание признака сигаретного |
|||||
заряда |
( J Z A R |
= 1 ) (напомним, |
предполагается, что на |
стар |
|
товом |
режиме горят два заряда - |
маршевый и стартовый, |
кото |
||
рый не может быть сигаретным).
В дополнение к условием, рассмотренным в п. 3 .3 , которым должны удовлетворять вводимые величины, в программе 0PTRU2 должны дополнительно выполняться условия
3 .4 . Особенности задания исходных данных для оптимизации двухрежимного двухкамерного РДТТ и топливных зарядов
(программа О РТR J32K )
Комплект исходной информации для этой программы набивает ся на 2 5 перфокартах. На первой перфокарте набивается признак конструктивной схемы РДТТ - УСХ в формате со спецификацией 7 / В следующих 1 2 перфокартах набиваются числовые харак теристики маршевой камеры и топливного заряда в порядке и формате, указанном в табл. 1 .1 .На 13 -25 -й перфокартах набива-
ются числовые характеристики стартовой камеры и топливного заряда также в порядке и формате, указанном в табл. 3 .1*. Пра вила набивки перфокарт те же, что и в программе 0PTRD 1.
Длина газовода маршевой камеры (внутреннего) для конструк тивной схемы РДТТ JC X = 2 должна задаваться равной О. Для других схем она может отличаться от О, если имеются наружные газов оды.
Для РДТТ схемы JC X = 3 диаметр наружной камеры должен быть больше диаметра внутренней камеры.
Кроме того, для каждой камеры и режима работы РДТТ долж ны выполняться условия задания исходных данных, указанные в п. 3 .3 .
3 .5 . Служебные переменные для описания Особенностей РДТТ. топливных зарядов и результатов расчета
В программах оптимизации РДТТ и топливных зарядов исполь зуется ряд служебных переменных для описания различных типов РДТТ и топливных зарядов, их конструктивных и технологических особенностей, а также для анализа результатов расчетов в слу чае, если для какого-либо сочетания варьируемых параметров РДТТ или топливный заряд не могут быть реализованы. Рассмот рим вкратце эти переменные. В программе 0P T R H 2 для описа ния типа РДТТ используется служебная переменная JJDV , кото рой в исходных данных задается одно из двух значений:
(JU V = 3 - двухрежимный однокамерный РДТТ с нерегулируе мым соплом;
J И V = 4 - двухрежимный однокамерный РДТТ с двухпозицион
|
|
|
|
ным регулируемым соплом. |
|
|||
В |
программе |
О Р Т R H 2 K |
для описания конструктивной схе |
|||||
мы двухкамерного РДТТ используется служебная переменная |
||||||||
сТСХ |
, |
которой в |
исходных |
данных задается одно из |
трех зна |
|||
чений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
с7СХ = |
1 |
- |
двухкамерный |
РДТТ с последовательным |
расположе |
|||
JC X |
|
|
|
нием |
камер и независимыми соплами каждой камеры; |
|||
= 2 |
- |
двухкамерный РДТТ с последовательным расположе |
||||||
|
|
|
|
нием камер с соосными соплами и внутренним газо - |
||||
JC X |
|
|
|
водом; |
|
|
|
|
= 3 |
- |
двухкамерный РДТТ с телескопическим расположе |
||||||
|
|
|
|
нием |
камер. |
|
|
|
Некоторые варианты различных типов РДТТ и конструктивных |
||||||||
схем показаны на рис. 0 . 1. |
|
|
||||||
Служебные переменные J l f |
и JU 1 , задаваемые в |
исходных |
||||||
данных, описывают технологическую схему снаряжения камер |
||||||||
РДТТ |
топливными зарядами: |
|
|
|||||
ХВсе эти величины могут отличаться от параметров маршевой |
||||||||
камеры. |
|
|
|
|
|
|
4 3 |
|
J U ^ J U I ] |
= 1 |
- |
для |
снаряжения камеры РДТТ использует |
|
|
|
ся вкладной маршевый (стартовый) топ |
|
с7U [</1/1 ] |
|
|
ливный заряд; |
|
= 0 |
.- |
для |
снаряжения камеры РДТТ использует |
|
|
|
|
ся заливной маршевый (стартовый) топлив |
|
|
|
|
ный |
заряд. |
Служебные переменные |
JC T ( JC T 1 ), задаваемые в исходных |
|||
данных, определяют способ снаряжения камеры РДТТ б-или 7 -
шашечным зарядом типа |
TZN |
|
|
|
|
|
||||||
J C T |
[ J Q T 1 |
J |
|
= 0 - |
|
6 - или 7 - |
шашечный маршевый (стар |
|||||
|
|
|
|
|
|
товый) |
заряд вставляется |
в |
камеру |
|||
J C |
Т [ J C T |
|
|
|
|
РДТТ |
через |
центральную |
часть |
камеры ; |
||
7] |
|
= 1 - 6 |
- или 7 - |
шашечный маршевый (стар |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
товый) заряд вставляется с торца ка- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
меры*"* |
|
|
|
|
|
Для описания типа топливного заряда используется служебная |
||||||||||||
переменная |
JZ A R , которая имеет |
следующие значения: |
||||||||||
|
сTZAR - |
1 |
- |
сигаретный заряд торцевого горения типа |
||||||||
|
JZ A R = 2 |
|
S I& |
|
; |
|
|
|
|
|
||
|
- |
щелевой заряд со щелевыми пропилами в соп |
||||||||||
|
|
|
|
|
ловой |
части заряда (тип SZЪ |
) |
с |
количе |
|||
|
сT Z A R - |
|
|
ством щелевых пропилов от 3 до 6; |
|
|||||||
|
3 |
- |
щелевой заряд со щелевыми пропилами в пе |
|||||||||
|
|
|
|
|
редней части заряда (тип 5 Z C |
) |
с количест |
|||||
|
|
|
|
|
вом щелевых пропилов от 3 до 6; |
|
||||||
|
JZ A R |
= 4 |
- |
заряд |
со звездообразным каналом |
(тип ZV) |
||||||
|
JZ A R = 5 |
|
с количеством лучей звезды от |
4 |
до |
1 2 ; |
||||||
|
- |
двухшашечный телескопический |
заряд |
внут |
||||||||
|
6TZAR = 6 - |
реннего горения (тип ТИ С ); |
|
|
|
|||||||
|
трехшашечный телескопический |
заряд |
внутрен |
|||||||||
|
сJZ A R - |
|
|
него горения (тип ТСН ); |
|
|
|
|||||
|
7 |
- |
двухшашечный телескопический заряд всесто |
|||||||||
|
JZ A R = 8 - |
роннего горения (тип ТНН ); |
|
|
|
|||||||
|
.одно |
- |
или многошашечный заряд с цилиндри |
|||||||||
|
|
|
|
|
ческими трубчатыми шашками (тип TZN ); |
|||||||
|
|
|
|
|
количество шашек может быть |
1 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 , |
||||||
|
|
|
|
|
1 2 , 1 5 ,1 8 ,1 9 х* . |
|
|
|
|
|||
* |
При снаряжении с |
торца камеры допустимый внешний диа |
||||||||||
метр шашки больше^чем |
в случае снаряжения через центр. |
|||||||||||
* * |
Если задаваемое количество шашек в камере |
РДТТ |
с газо - |
|||||||||
водом для заряда с заданным сводом горения нерационально с |
||||||||||||
точки «зрения получения наибольшего коэффициента поперечного |
||||||||||||
заполнения камеры, то оно корректируется в подпрограмме и |
||||||||||||
выбирается |
рациональное |
значение. |
|
|
|
|
||||||
Схемы |
некоторых вариантов типовых зарядов показаны на |
|||
рис, 0 . 2 . |
|
|
|
|
Назначение |
топливного заряда задается служебной переменной |
|||
J T Z |
внутри |
программ оптимизации: |
||
J T Z |
= О - |
топливный заряд для однорежимного или двухкамер- |
||
| |
|
|
ного РД ТТ; |
|
JT Z |
- 1 |
- |
стартовый топливный заряд для однокамерного двух |
|
JT Z |
|
|
режимного kРД ТТ; |
|
= 2 |
- |
маршевый топливный заряд для однокамерного двух |
||
|
|
|
режимного РДТТ. |
|
Для исключения аварийного выключения вычислительной систе мы при работе программ оптимизации и облегчения анализа ре
зультатов |
используется служебная переменная |
J ОST . При рабо |
||||
те подпрограмм газодинамического расчета РДТТ ( |
& JJR IJ1 |
|||||
или |
&Л RD 2 ) ей присваивается одно из следующих |
значений: |
||||
J |
О ST |
= О - |
РДТТ при заданных исходных данных |
реализует*- |
||
J |
О ST |
|
ся; газодинамический расчет |
закончен; |
||
= 6 - потребная площадь критического сечения сопла* |
||||||
|
|
|
на стартовом режиме однокамерного двухрежим |
|||
|
|
|
ного РДТТ с регулируемым соплом превышает |
|||
|
|
|
площадь среза сопла на маршевом режиме. РДТТ |
|||
|
|
|
не реализуется. Расчет не закончен. Целесооб |
|||
|
|
|
разно увеличить давление на стартовом режиме |
|||
J ОST = 7 - |
или степень расширения сопла; |
|
|
|||
давление |
в камере на маршевом режиме меньше |
|||||
|
|
|
допустимого по условиям полного сгорания топли |
|||
|
|
|
ва. РДТТ не реализуется. Расчет не закончен. |
|||
|
|
|
Целесообразно увеличить давление в камере |
|||
|
|
|
РДТТ; |
‘ |
|
|
J 0 S T |
= 8 — давление |
в камере двухрежимного однокамерного |
||||
|
|
|
двигателя с регулируемым соплом на стартовом |
|||
|
|
|
режиме меньше допустимого по условиям полного |
|||
|
|
|
сгорания топлива. РДТТ не реализуется. Расчет |
|||
|
|
|
не закончен. Целесообразно увеличить давление в |
|||
|
J 0 S T |
|
камере РДТТ; |
|
|
|
|
= 9 - |
степень |
расширения сопла на маршевом режиме |
|||
превышает предельно допустимую тю условиям без отрывного истечения газов величину. РДТТ реа лизуется только в случае отсечки части раструба сопла на маршевом режиме. Расчет параметров маршевого режима сделан с учетом отсечки соп ла;
J O S T - 1 0 - диаметр выходного сечения сопла превышает предельно допустимую из конструктивных сооб ражений величину. РДТТ не реализуется. Расчет не. закончен. Целесообразно увеличить давление в камере или уменьшить степень расширения сопла.
При расчете однорежимного или двухрежимного однокамерно
го РДТТ |
переменная |
JO S T |
принимает только значение |
О, 7 или |
||||||
10. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При работе подпрограмм расчета топливных зарядов |
(СпП |
|||||||||
Z A R JJJ |
) |
переменной |
JO S T |
присваивается одно из |
значений: |
|||||
JO ST = О - |
заряд при заданных исходных данных реализует |
|||||||||
|
|
|
|
ся. Расчет |
закончен; |
|
||||
JO S T |
= |
1 |
- |
потребный свод горения заряда превышает распо |
||||||
|
|
|
|
лагаемый. Заряд не реализуется. Расчет не за |
||||||
JO S T |
= |
2 |
- |
кончен; |
|
|
|
|||
максимальная скорость продуктов горения в ка |
||||||||||
|
|
|
|
налах |
заряда |
превышает предельно допустимую |
||||
|
|
|
|
величину. Заряд при заданных исходных данных |
||||||
|
|
|
|
не |
реализуется |
по условиям заряжания. Расчет |
||||
JO S T |
= 3 |
- |
не |
закончен; |
|
|
||||
площадь горения заряда в* процессе горения из |
||||||||||
|
|
|
|
меняется сильнее, чем допустимо (5% ). Заряд |
||||||
|
|
|
|
при заданных исходных данных не реализуется |
||||||
|
|
|
|
по условию стабильности площади горения. Рас |
||||||
JO S T = 4 |
- |
чет |
не |
закончен; |
TZN |
|||||
внутренний диаметр шашек заряда типа |
||||||||||
|
|
|
|
меньше Допустимого. Заряд не реализуется при |
||||||
|
|
|
|
заданных исходных данных по условиям заряжа |
||||||
|
|
|
|
ния для внутреннего канала. Расчет не закон |
||||||
JO S T = |
5 |
- |
чен; |
|
|
|
|
|
||
потребная площадь горения заряда превышает |
||||||||||
|
|
|
|
поперечное сечение камеры РДТТ. Заряд типа |
||||||
|
|
|
|
S I & |
не реализуется .по площади горения. Расчет |
|||||
JO S T = 1 3 |
|
не |
закончен; |
|
|
|
||||
|
- после |
коррекции формы звездообразного заря |
||||||||
|
|
|
|
да |
с |
целью |
увеличения внутреннего радиуса |
|||
звездообразного канала площадь горения заря да в процессе горения не сохраняется в допу стимых пределах. Заряд при заданных исход ных данных не реализуется.Расчет прекращен.
Некоторые другие служебные переменные, используемые в программах, описаны в предыдущих главах пособия.
4 6
|
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 |
|
Список основных |
обозначений |
|
Переменная |
Идентификатор |
Наименование |
Единица |
|
|
|
измерения |
|
1. Внешние условия работы и внешние характеристики |
РДТТ |
|
Рн |
£ Р н J |
V |
IV |
~нтах L гн m a x ш
t ст
tm ax Г ^*77in. 3
р [ Р 1 ] |
Тяга РДТТ на маршевом (стартовом) режиме |
||
|
работы при расчетном атмосферном давлении |
||
PH [ РН1J |
Расчетное атмосферное давление на маршевом |
||
|
(стартовом) режиме работы |
||
РНМА [РНМ1] |
Максимальное атмосферное давление на мар |
||
|
шевом (стартовом) режиме работы |
||
TN |
Стандартная температура эксплуатации РДТТ |
||
ТМАХ [ Г/И/ZV] |
Максимальная |
(минимальная) температура |
|
|
эксплуатации |
РДТТ |
|
T P V I m v i ] |
Время работы РДТТ на маршевом (старто |
||
|
вом) |
режиме |
|
II. Характеристики |
топлив и продуктов горения |
||
Н
I
Па
Па
К
К
с
О , ] |
АТ [ АТ1] |
Единичная скорость горения маршевого |
см/с |
|
|
(стартового) топлива |
* Для описания параметров однорежимного РДТТ используются те же переменные и иден тификаторы, что и для маршевого режима.
v K / J
^УДСГ^ХАСт]
<7i,нет Г^нст\
Лгдоп [Ркдогг]
КГ М
V2 / > ,]
i>i V > tf l
Р г Г/ r J
*/ «
d p K
Л/<■/? ОК7?7]
N
/ИТ* , маршевый
заряд
1 С/иг/ ,
►ст арт овы й зар я д]
Критическая скорость звука в продуктах горения топлива на маршевом (стартовом) режиме
Удельный импульс тяги при стандартных услови ях маршевого (стартового) топлива
Стандартный перепад давлений
Минимальное давление полного сгорания мар шевого (стартового) топлива
Показатель изоэнтропы продуктов горения марше вого (стартового) топлива
Показатель степени в законе горения маршевого ( стартового) топлива
Коэффициент температурной чувствительности мар шевого (стартового) топлива
Плотность маршевого (стартового) топлива
Ш. Газодин амические и варьируемые параметры РДТТ
2JFACDFA1] Шаг перебора степени расширения сопла при оп тимизации РД ТТ, задаваемый пользователем
Д Р К Ш 1 ] , Шаг перебора рабочего давления при оптимиза ции РДТТ, задаваемый пользователем
х Массивы /И7* и /ИТ7 являются вещественными с размерностью 7 .
м/с
Н*с/кг
Па
1/К
кг/м3
Па
а Рк1 |
Д Р 1 |
|
|
fa. tf a . J |
FA [F A 1] |
/ Г/ •I
JCLMa l J CLMl 1
^atnax ^atrriti^
f a. on fm a x
f O TC
PK ^VK ^
PKM t P к/л 3
FAMA [FAM I]
FMAX [F M I]
FO P
FMA
FOTC
P K [P K 1 ]
РКМ[РКЛЛ1]
.fc
CD
Первый шаг перебора давления при коррекции в про |
|
||
грамме |
оптимизации РДТТ |
|
Па |
Степень |
расширения сопла на маршевом (старто |
|
|
вом) режиме |
|
|
|
Максимальное (минимальное) варьируемое |
значе |
|
|
ние степени расширения сопла, задаваемое поль |
|
||
зователем программы оптимизации РДТТ |
|
|
|
Максимальное (минимальное) варьируемое |
значе |
|
|
ние степени расширения сопла после коррекции |
|
||
в программе оптимизации РДТТ |
|
|
|
Оптимальная степень расширения сопла |
|
|
|
Максимальная по условиям реализации РДТТ сте |
|
||
пень расширения сопла; вычисляется в программах |
|
||
Степень расширения сопла при отсечке части ра |
|
||
струба на маршевом режиме; вычисляется |
в программах |
|
|
Рабочее давление в РДТТ на маршевюм (старто |
Па |
||
вом) режиме |
|
||
Минимальное допустимое давление в РДТТ на мар |
|
||
шевом (стартовом) режиме при стандартных усло |
|
||
виях, обеспечивающее условие полного сгорания |
|
||
топлива в заданном диапазоне внешних температур |
Па |
||
^KMOS- PKM‘\I
Pfc m in
Pkon
P* QTH
i—i |
£ |
? K 1
Л
^Sonl^dool
%
P K M /\[PK M I]
PMI
POP
POTN
PKT{PKT1]
PlfJ) [PUJ>1\
EK1
YLL [ YLL1]
YLB[ YLJJ1]
F1U FH 1]
Максимальное (минимальное) варьируемое |
значение давления |
в РДТТ, задаваемое пользователем программы оптимизации |
|
РДТТ |
Па |
Минимальное варьируемое значение давления в РДТТ после |
|
коррекции в программе оптимизации РДТТ |
Па |
Оптимальное давление в РДТТ |
Па |
Отношение давления в РДТТ на стартовом режиме к давле |
|
нию на маршевом режиме |
Па |
Максимальное рэабочее давление в РДТТ на маршевом (старэ- |
|
товом) режиме при повышенной темперэатуре топливного заря |
|
да |
Па |
Удельный импульс тяги РДТТ на маршевом (стартовом) режи |
|
ме |
Н/(кг/с) |
Коэффициент восстановления полного давления для стартово го заряда
Наибольшая приведенная скорость газового потока в кана лах маршевого (стартового) заряда
Наибольшая допустимая приведенная скорость газового по тока в каналах маршевого (стартового) заряда
Коэффициент потерь импульса; учитывает потери импульса в сопле