- •Тепловой расчёт, определение параметров и оценка прочности камеры сгорания жидкостных ракетных двигателей методические указания
- •160700.65 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей»
- •1. Цикл жрд
- •1.2 Удельный расход топлива
- •2.Основные законы и уравнения термодинамики для сверхзвукового сопла.
- •2. Расчёт и проектирование камеры.
- •2.1 Термодинамический расчёт
- •2.2 Исходные данные для термодинамического расчёта.
- •2.3 Уравнение теплового баланса.
- •2.4 Уравнение материального баланса.
- •2.5 Уравнение баланса парциальных давлений.
- •2.6 Уравнение химического равновесия.
- •2.8 Определение коэффициентов потерь.
- •2.9. Расчёт основных параметров камеры.
- •Равновесный состав п.С. В к.С. И на срезе сопла.
- •Парциальные давления п.С. В к.С. И на срезе сопла.
- •Результаты термодинамического расчёта.
- •3. Определение размеров камеры сгорания.
- •3.1 Профилирование сверхзвуковой части сопла и выбор профиля для входной части.
- •Геометрические размеры камеры
- •4. Элементарная теория сверхзвукового сопла
- •4.1 Критический перепад давления
- •4.2 Изменение параметров газового потока по длине сопла
- •4.3 Теплосодержание топлива и продуктов сгорания
- •4.4 Система отсчёта полных теплосодержаний .
- •5. Тепловой расчёт жрд по диаграмме. Полное теплосодержание - энтропия.
- •5.1 Определение объема камеры сгорания по условному времени пребывания
- •5.2 Определение объема камеры сгорания по приведенной длине
- •Методические указания
- •160700.65 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей»
- •В авторской редакции Компьютерный набор м.А. Любинецкого, м.В. Сиговой
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.9. Расчёт основных параметров камеры.
При последующих расчётах камеры используются следующие зависимости, полученные в результате термодинамического расчёта:
, (2.24)
где: - степень расширения газов в сопле;
- относительная площадь сопла.
, (2.25)
- площадь среза сопла;
- площадь критического сечения сопла.
При заданном удельном импульсе тяги в пустоте равном и принятых коэффициентах потерь, определяется необходимый теоретический импульс тяги в пустоте.
(2.26)
В работе /1/ приведены графики зависимости от при для различных . Давление в К.С. незначительно влияет на величину удельного импульса тяги. Так как при изменении от 100 до 200 увеличение теоретического удельного импульса составляет :
Целесообразно принять, что оптимальное значение .
Значение относительной площади среза сопла:
Изменение в зависимости от степени расширения газов в сопле приведены в /2/. По этой зависимости (среднее значение æ = 1,136) определяют для относительной площади среза сопла, значения степени расширения газов.
По графику и приведённым /1/, при и можно получить, что .
По ранее найденному определяется характеристическая скорость:
При выборе давления в К.С. используется формула:
, (2.27)
где: - максимально допустимая площадь выходного сечения.
Предварительно принимают , тогда
(2.28)
, (2.29)
где: - коэффициент, учитывающий потери полного давления по длине К.С. от головки, до критического сечения = 0,99.
Оптимальное давление равно
Реализация более высоких давлений в К.С. связана с трудностью охлаждения и обеспечения необходимой мощности турбины для привода ТНА.
Стехиометрическое соотношение компонентов для выбранного топлива:
Тогда соотношение компонентов на головке камеры равно:
Коэффициент среднего по камере. Соотношение компонентов находится по формуле:
(2.30)
Суммарный расход компонентов топлива через К.С.
(2.31)
Расход горючего:
(2.32)
Расход окислителя:
(2.33)
Расход на завесу:
(2.34)
Расход на головку горючего:
(2.35)
Давление продуктов сгорания на резе сопла:
(2.36)
Максимальное значение температуры в К.С., максимальная температура П.С. на срезе, скорость истечения на срезе сопла, газовая постоянная на срезе и в камере, равновесный состав П.С. приведены в работе /4/, и находится по и .
Парциальное давление газов в К.С. и на срезе определяются по формуле:
(2.37)
Результаты расчётов сведены в табл. 2.3, 2.4 и 2.5.