Характеристика и выбор теплозащитных материалов
Назначение ТЗП – защита несущих обечаек конструкции от воздействия высокотемпературного газового потока.
Требования, предъявляемые к ТЗП камер РДТТ:
Низкая плотность
прочностные и жесткостные характеристики близкие к характеристикам заряда
стабильность свойств во времени
надежная адгезия к несущей поверхности обечайки и заряда
достаточная негигроскопичность
ТЗП классифицируются:
активные
испаряющиеся ТЗМ
коксующиеся ТЗМ
с комбинированным уносом масс
пассивные
Для защиты камеры РДТТ в разрабатываемом двигателе используется заряд ТРТ, жестко прикрепленный к корпусу РДТТ с помощью защитно-крепящего слоя.
Требования предъявляемые к ТЗП сопел РДТТ:
жаропрочность и жаростойкость до Т = 3500К
эрозионная стойкость при высоких температурах
минимальная масса
совместимость с окружающей и внутренней средой
Таблица 4.2. Типичные характеристики материалов для сопел при Т = 293К
Характеристика |
Теплопроводные жаростойкие материалы |
||
Графит ATJ |
Вольфрам (кованый) |
Пиролитический графит |
|
Плотность, г/см3 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м**К): вдоль волокна или слоя основы поперек волокна или слоя основы Удельная теплоемкость Дж/(кг*К) Температурный коэффициент,К-1*106 вдоль волокна или слоя основы поперек волокна или слоя основы |
1,73
104... 23,7* 59,4. ..22,3* 0,25... 0,6**
2,7 4,0 |
19,0
142,5...89,1* - 0,033..0,047"
4,5 - |
1,80...2,26*
142,5. ..89,1* 1,78... 0,45* 0,22... 0,5**
2,4 36 |
Характеристика |
Композиционные абляционные материалы |
||
Угольная ткань МХ-4926 |
Графитовая ткань FM-5064 |
Кварцевая МХ-2600 |
|
Плотность, г/см3 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м2*К): Вдоль волокна или слоя основы Поперек волокна или слоя основы Удельная теплоемкость, Дж/(кг*К) Температурный коэффициент,К-1*106 Вдоль волокна или слоя основы Поперек волокна или слоя основы |
1,4
1,23…1.38*** 0,71..0,86*** 0,20..0,36***
6,7 9,5…55.8*** |
1,45
3,4…4,31*** 1,02..1,36*** 0,24.. .0,39***
9,5 31,7 |
1,75
0,52... 0,56*** 0,45... 0,48*** 0,24... 0,30***
7,0 29,7 |
* Наименьшее значение соответствует температуре 2473 К
** Наибольшее значение соответствует температуре 2473 К
*** Наибольшее значение соответствует температуре 673 К
Весьма эффективным способом обеспечения эрозионной защиты графитовых вкладышей является нанесение на их рабочую поверхность защитного покрытия из вольфрама. Покрытие может наноситься газопламенным или плазменным напылением, электролитическим осаждением, спеканием в вакууме.
Для сопла РДТТ в качестве ТЗП выбираем пиролитический графит.
Оптимизация типа материалов по критерию «минимум массы конструкции двигателя»
Масса корпуса
где
- коэффициент запаса прочности материала
(
- для металлов,
- для неметаллов).
Масса ТЗП корпуса
Масса соплового блока
Общая масса конструкции РДТТ
Расчет массовых и энергетических параметров КЛА как субракеты
Масса снаряженного РДТТ
Коэффициент массового совершенства РДТТ
Относительная масса конструкции субракеты
Масса конструкции субракеты
Где
- стартовая масса КЛА
Масса полезного груза
Относительная масса полезного груза
Характеристическая скорость для маневра КЛА (проверочный расчет)
(исходные данные)
- расчеты верны.
Разработка конструктивной схемы РДТТ
Перечень систем РДТТ и его мелкомасштабная схема
См. пункт 1.3.1. и 1.3.2.
Краткое описание принципа работы РДТТ
См. пункт 1.3.3.
Детальная проработка одного из узлов стыковки элементов РДТТ (обечайки и верхнего днища)
См. чертеж А2.
Описание технологии завершающей сборки РДТТ
Соединение воспламенительного устройства с передним днищем
Установка заряда ТРТ
Соединение переднего днища с обечайкой
Соединение соплового блока с задним днищем
Соединение заднего днища с обечайкой
Разработка чертежа общего вида РДТТ и таблица с перечнем его составных частей (Формат А2)
См. чертеж А2.
Список литературы
В.Г Попов, Н.Л. Ярославцев «Ракетные двигатели твердого топлива», М., 2001.
И.Х. Фахрутдинов, А.А. Шишков «Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива М. Машиностроение, 1987.
Интернет :// ru.wikipedia.org/wiki/Восход_(космический_корабль)
Г. А. Назаров, В. И. Прищепа «Космические РДТТ»