2. Приближенное проектирование жрд
2.1. Определение основных характеристик топлив
Стандартные параметры топлива
Рассматриваемая
ниже приближенная расчет двигателя
построен на использовании известных
характеристик топлива, которые называются
в этом мрасчете 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 данном расчете искомые характеристики проектируемого двигателя находят с помощью эмпирических формул, 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 эмпирических формул в том, что размерности используемых и вычисляемых в формуле величин не соответствуют друг другу.
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
определяеться с помощью эмпирической
формулы с использованием стандартного
значения 
,
(1)
где – стандартная температура горения топлива;
,
– давление и температура в камере
сгорания проектируемого двигателя.
Эта
зависимость справедлива при условии:
.
Определим температуру в камере сгорания проектируемого двигателя.
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 данном расчете вводится поправочный коэффициент и определяется так называемый приведенный стандартный удельный импульс тяги, который вычисляется по формуле
.
(2)
Определим приведенный стандартный удельный импульс тяги:
2.2. Определение удельного импульса тяги проектируемого двигателя
Удельный импульс тяги проектируемого двигателя любой ступени ракеты при выбранных давлениях в камере сгорания и на срезе сопла на расчетном режиме работы двигателя вычисляют по эмпирической формуле
где
– удельный импульс тяги двигателя i-й
ступени на расчетном режиме работы,
м/с;
– степень расширения
газов в сопле двигателя i-й
ступени ракеты;
– давление в камере
двигателя i-й ступени
ракеты, МПа;
–
давление на срезе
сопла двигателя i-й ступени
ракеты, МПа;
– расчетный
параметр:
;
k – показатель адиабаты.
Удельный импульс тяги двигателя i-й ступени в пустоте вычисляют по формуле
,
где R – газовая постоянная;
– температура горения топлива.
Расчетная зависимость для определения удельного импульса тяги двигателя на любой высоте полета ракеты имеет вид
,
где
–
давление атмосферы на высоте h
от поверхности Земли.
Удельный импульс тяги двигателя первой ступени на Земле вычисляют по формуле
.