- •1 Введение
- •2 Назначение и область применения рассчитываемого объекта
- •4 Газодинамический расчет камеры сгорания жрд
- •5 Расчет сверхзвуковой части сопла жрд
- •6 Расчет обтекания головной части
- •6.3Расчет обтекания головной части
- •7 Расчет обтекания передней кромки оперения
- •7.4Расчет обтекания передней кромки оперения
- •8 Заключение
Министерство образования и науки РФ
Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Тепловые двигатели и установки»
УДК 629.762.2:531.552.001.57(083.91)
Инв № _____________
-
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
«Тепловые двигатели и установки»
д. ф.-м. наук, профессор
_________________А.В.Алиев
БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ РАКЕТА С ЖРД
Газодинамический расчет
ГД 05.01.02 РР
Руководитель:
д.т.н.,проф. С.Н.Храмов
Исполнитель:
ст-т гр.5-57-3 К.И.Макаров
Ижевск 2012
Содержание
1.Введение
2.Назначение и область применения рассчитываемого объекта
3.Цель и задачи расчета
4.Газодинамический расчет камеры сгорания ЖРД
5.Расчет сверхзвуковой части сопла ЖРД
6.Расчет обтекания головной части
7.Расчет обтекания передней кромки оперения
8.Заключение
Перечень сокращений, условных обозначений, единиц и терминов
Список литературы
1 Введение
Газодинамический расчет выполняется на основании документа ГД-05.01.02 ТЗ на расчетную работу БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ РАКЕТА С ЖРД. В данном расчете используются программы в среде MathCad, предоставленные кафедрой «Аппаратостроение» Ижевского государственного технического университета. Полученные параметры критического сечения, камеры сгорания, сопла и оперения будут использоваться в дальнейших расчетах по аэродинамике и баллистике.
2 Назначение и область применения рассчитываемого объекта
Газодинамический расчет предназначен для расчета элементов баллистической ракеты с ЖРД, а именно размеров камеры сгорания и сопла ракетного двигателя, параметров потока при торможении в вершине головной части и обтекания передней кромки оперения.
Схема изделия представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 — Схема рассчитываемого объекта
3 Цели и задачи расчета
Цель расчета: определение размеров камеры сгорания и профилирование сопла ЖРД, расчет параметров потока в вершине головной части, расчет ударно-волновой структуры потока у передней кромки оперения.
Задачи расчета:
-определение диаметров критического сечения, камеры сгорания и среза сопла, профилирование входного участка и сверхзвуковой части сопла;
-определение параметров потока в точке полного торможения в вершине головной части ракеты;
-определение структуры и параметров потока у передней кромки оперения.
4 Газодинамический расчет камеры сгорания жрд
4.1Расчетная схема камеры сгорания ЖРД
Расчет газодинамического профиля камеры сгорания ЖРД проводится программе «kamera-1» в среде MathCad.
Рисунок 2 - Схема газодинамического профиля камеры сгорания ЖРД
4.2Исходные данные для расчета камеры сгорания ЖРД
По данным НТО «Идентификация проектных параметров баллистической ракеты» определяются исходные данные.
Исходные данные для расчета представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Исходные данные для расчета профиля КС.
Тяга ЖРД на уровне моря, кН |
185,746 |
Давление в камере сгорания, МПа |
3,56 |
Давление на срезе сопла, МПа |
0,08 |
Коэффициент расхода для критического сечения |
0,98 |
Коэффициент потерь в камере сгорания |
0,93 |
Коэффициент потерь в сопле |
0,95 |
Время пребывания топлива в КС, мс |
3,5 |
Коэффициент конструкции КС |
6,3 |
Коэффициент «скругления» критики |
1,5 |
Максимальный наклон касательной к оси КС |
45 |
Температура ПС в КС, К |
3,0716∙103 |
Средняя мольная масса ПС, г/моль |
23,4514 |
Средний показатель адиабаты для ПС в КС |
1,1532 |
Помимо исходных данных используем для расчета коэффициенты аппроксимирующих полиномов для топливной пары, которая дана в техническом задании.
4.3Условия расчета(принятые допущения)
Коэффициент расхода для критического сечения принимаем равным 0,98.
Коэффициент потерь в сопле принимаем равным 0,95.
Коэффициент потерь в камере сгорания принимаем равным 0,93.
Время пребывания топлива в камере сгорания 3,5 мс.
4.4Расчет критического сечения сопла и размеров камеры сгорания ЖРД
Расчет производится в программе «kamera-1». Все полученные параметры представлены в таблице 2.
Р асчет расхода, обеспечивающего заданную тягу ЖРД
где Rz0 – тяга ЖРД на уровне моря, Wa – скорость продуктов сгорания на срезе сопла, φk – коэффициент потерь в камере сгорания, φc – коэффициент потерь в сопле.
Определение диаметра критического сечения сопла
где Tk – температура продуктов сгорания в камере ЖРД, рк — давление в камере сгорания, μkr — коэффициент расхода для критического сечения.
Определение диаметры камеры сгорания
где fks – относительная площадь камеры сгорания.
Определение объема входной части сопла
где lwh – длина входной части сопла, y — координата точки сопряжения радиуса входной части сопла, h1,h2 – параметры входной части сопла.
О пределение длины цилиндрического участка камеры сгорания
где Vks – объем камеры сгорания.
Таблица 2 - Параметры критического сечения сопла и КС.
Диаметр критического сечения сопла, м |
0,22577 |
Диаметр КС, м |
0,5985 |
Радиус околокритической части сопла, м |
0,33866 |
Радиус входной части сопла, м |
0,29925 |
Длина цилиндрической части КС, м |
0,09609 |
Длина конической вставки, м |
0,12148 |
Длина входной части сопла, м |
0,45059 |
Длина КС. м |
0,54669 |
Объем входной части сопла, м3 |
0,06458 |
Объем КС, м3 |
0,0916 |
По полученным параметрам строится газодинамический профиль КС.
Рисунок 3 - Газодинамический профиль камеры сгорания ЖРД