книги из ГПНТБ / Гликман Б.Ф. Автоматическое регулирование жидкостных ракетных двигателей
.pdfѴІь
S
і
;?,лЛ
■»ч*1
■т<шяр.
I i
- ■»Ой ‘Т&-'
-.чгі
V»
, г.
•’ ’м^ ЧГ
\< & r ; |
*г» |
т .- . |
4- |
4 и-,;. * |
|
|
". .,>• |
|
+• - < |
iS-* t e
■ UVr--5„ : . !
ЩйіР*'.''-,
4
»Vv.-;?-. - •
i
3
^ ■
f
7.І
' .4 |
w_ |
I
1
i
\
i
1
i
It
І
• 4
r
Б. Ф. Г Л И К М А Н
АВТОМАТИЧЕСКОЕ
РЕГУЛИРОВАНИЕ
ЖИДКОСТНЫХ
РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Мо с к в а
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
1974
Г54 УДК [629.7.036.5 : 622.50] 001.2
Гликман Б. Ф. Автоматическое регулирование жидкостных ракетных дви гателей. М., «Машиностроение», 1974, 396 с.
В книге изложены основы теории автоматического регулирования жидко стных ракетных двигателей, рассмотрены методы расчета динамических ха рактеристик двигателей. При этом особое внимание обращено на специфиче ские особенности процессов в агрегатах Ж РД (энтропийные волны в газовых трактах, гидродинамические силы и присоединенная масса жидкости в регу ляторах и т. д.).
В книге приведены методики расчета границ устойчивости и точности работы системы регулирования двигателя, анализируются особенности дина мических характеристик двигателей различных схем при внесении возмущений. Выведены нелинейные уравнения динамики элементов ЖРД, рассмотрены во просы глубокого регулирования, настройки двигателя и выбора потребного диапазона регулирования. Исследованы некоторые вопросы устойчивости системы регулирования двигателя с учетом нелинейностей в регуляторе и предложен метод оценки потребного запаса устойчивости для системы регу лирования.
Книга предназначена для научных работников и инженеров, работающих в области ракетных двигателей, систем управления и динамики ракет и может быть полезна для преподавателей, аспирантов и студентов втузов.
Табл. 8, ил. 185, список лит. 87 назв.
|
Рецензент д-р техи. наук, проф. П. Г. Чистяков |
|
Научный редактор М. А. Колосов |
|
3186—175 |
Г |
175—74 |
038(01)—74 |
|
|
Издательство «Машиностроение», 1974 г. |
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящее время любой более или менее сложный объект
(летательный аппарат, |
двигатель, |
энергетическая |
установка |
|
и т. |
д.) имеет систему автоматического управления. |
Жидкост |
||
ный |
ракетный двигатель |
управляется |
одновременно |
двумя си |
стемами: внутридвигательной системой регулирования и систе мой управления ракеты. В книге рассматриваются основы тео рии автоматического регулирования Ж РД и изложены методики расчета динамических характеристик двигателя, которые явля ются исходными данными для расчетов продольной устойчиво сти ракеты и анализа ее систем управления.
Разработка теоретических методик расчета процессов в от дельных элементах и системах Ж РД и в двигателе в целом должна помочь конструкторам еще на этапе эскизного проекти рования выбирать оптимальные параметры элементов и систем двигателя.
В настоящей книге сделана попытка достаточно полно изло жить теоретические основы расчета и анализа одной из систем двигателя — его системы автоматического регулирования.
Из широкого круга проблем в области динамики и управле
ния Ж РД автор ограничился только вопросами, связанными с автоматическим регулированием и динамическими характеристи
ками двигателя на режиме. В книге не затронуты важные и ин тересные вопросы запуска и останова двигателя, поскольку они непосредственно не относятся к задачам регулирования. Не во шла в книгу также задача о продольной устойчивости ракеты, так как на эту тему в последнее время опубликованы достаточ но полные работы советских авторов.
Кроме того, из-за отсутствия разработанных методов расче та неустановившегося процесса горения в камере сгорания для математического описания этого важного процесса приходится
3
пользоваться простейшими аппроксимирующими соотноше ниями.
Для удовлетворения интересов различных групп читателей в книге приводятся краткие сведения из гидромеханики и теории автоматического регулирования. Параграфы 9.6—9.8 написал Е. А. Линцов, а § 6.5 — А. Р. Карагизьян, ряд ценных замечаний сделали при просмотре рукописи А. П. Ваничев, Р. Н. Костыле ва, М. С. Натанзон, П. Г. Чистяков. Большую помощь при ра
боте над книгой оказали Л. П. |
Изотова, |
И. Ф. |
Куркина, |
Л. М. Шестакова, Н. И. Ярлыкова. |
Всем нм |
автор |
выражает |
глубокую благодарность. |
|
|
|
Автор будет признателен за все замечания и предложения, |
|||
которые просьба присылать по адресу: Москва, Б-78, |
1-й Бас |
||
манный пер., 3, издательство «Машиностроение». |
|
||
Г Л А В А I
ЖРД КАК ОБЪЕКТ РЕГУЛИРОВАНИЯ
1.1.ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ
ЖРД состоит из ряда связанных между собой агрегатов, причем двигатели различных схем имеют различные состав, ко личество и параметры агрегатов и систем, а также структуру связей между ними.
•Принципиальная |
схема двигателя |
определяет |
особенности |
Ж РД как объекта |
регулирования и, |
следовательно, |
выбор той |
или иной системы регулирования ЖРД. В свою очередь схема., двигателя в основном определяется используемой системой по
дачи компонентов топлива из баков ракеты в |
камеру сго |
рания. |
|
Системы подачи в зависимости от способа создания необхо |
|
димого уровня давления компонентов разделяются |
на в ы т е с |
н и т е л ь н ы е и н а с о с н ые . |
|
При вытеснительной системе подачи весь запас компонентов в баках (баллонах) находится под высоким давлением, необхо димым для подачи их в камеру сгорания.
В случае насосной системы подачи с помощью центробежных насосов повышается давление только небольших порций компо нентов, находящихся в данный момент между насосом и камерой сгорания.
Центробежные насосы приводятся во вращение газовой тур биной, в связи с чем эта система подачи обычно называется т у р б о н а с о с н о й -
Для обеспечения работы насосов без явной кавитации необ ходимо поддерживать определенное давление на входе в насос, которое, естественно, существенно ниже давления подачи компо нентов в камеру сгорания. Для этого служит система наддува баков ракеты, которая по своей структуре аналогична схемам вытеснительной системы подачи, но существенно отлична по параметрам.
5
1.1.1. Вытеснительная система подачи компонентов
При вытеснительной системе подачи, а также в системе над дува' баков давление в емкостях с компонентами создается га зом, подаваемым пз специального источника — аккумулятора или газогенератора.
Схемы вытеснительной системы подачи отличаются по спо собу получения газа, поступающего в газовую подушку бака. Газ может быть заранее запасен в баллоне — воздушном пли
Рис. |
1.1. |
Схема |
вытес |
Рис. |
|
1.2. |
Схема вытеснительной |
||||||||
нительной системы |
пода |
|
системы подачи с ЖГГ: |
|
|||||||||||
|
чи с ВАД: |
|
|
/ —пусковые |
клапаны; |
2 — бак |
|||||||||
1 — камера |
сгорания; |
2 — |
основного |
горючего; |
3 — мембран |
||||||||||
ные |
клапаны; 4 —баллон |
горючего |
|||||||||||||
пусковые |
клапаны |
компо |
|||||||||||||
ЖГГ; |
5 — обратный |
клапан; |
6 — |
||||||||||||
нентов; 3 — бак |
горючего; |
||||||||||||||
ВАД; |
7 — пусковой |
клапан возду |
|||||||||||||
-/ — бак |
окислителя; |
5 — |
|||||||||||||
ха; |
8 — воздушный |
редуктор; |
9 — |
||||||||||||
ВАД; |
6 — пусковой |
воздуш |
|||||||||||||
баллон окислителя ЖГГ; |
10 — ЖГГ |
||||||||||||||
ный |
редуктор; |
7 —воздуш |
|||||||||||||
для бака основного окислителя; |
|||||||||||||||
ный |
редуктор; |
S —мембран |
|||||||||||||
II —бак |
основного окислителя; 12 — |
||||||||||||||
ные |
клапаны |
компонентов; |
|||||||||||||
ЖГГ |
для |
бака |
основного |
горючего- |
|||||||||||
9 — обратные |
клапаны |
ком |
|||||||||||||
понентов
6