Рдтт, жрд

Реактивный двигатель или двигатель прямой реакции, это устройство, движущая сила которого создается в результате истечения из него струи вещества (рабочего тела), обладающей кинетической энергией.

Возникающая при движении сила называется реактивной силой, или тягой, и направлена противоположно направлению истечения рабочего тела.

Удельный импульс тяги – отношение тяги к секундно-массовому расходу продуктов горения ТТ

, [м/с];

~ ,

где ; – универсальная газовая постоянная; – молекулярная масса газа; – температура.

↑ – ↑, ↓.

<< 1.

Тяга – равнодействующая всех сил давления, действующих на внутреннюю и внешнюю поверхности ЛА.

.

.

, – статическая температура, – теплоемкость газа при постоянном давлении.

Теплообмен – самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве, обусловленный неоднородным полем температуры. В общем случае перенос теплоты может также вызываться неоднородностью полей других физических величин, например разностью концентраций (диффузионный термоэффект). Различают 3 вида Т.: теплопроводность, конвекция и лучистый теплообмен (на практике Т. обычно осуществляется всеми 3 видами сразу). Т. определяет или сопровождает многие процессы в периоде (например, ход эволюции звезд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли и т.д.), в технике и в быту. Во многих случаях, например при исследовании процессов сушки, испарительного охлаждения, диффузии, Т. рассматривается совместно с массообменом. Т. между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела между ними называется теплопередачей.

Теплопроводность – один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры.

Закон Фурье ,

где – коэффициент теплопроводности, не зависит от [ зависит от агрегатного состояния вещества, его атомно-молекулярного строения, температуры и давления, состава (в случае смеси или раствора) и т.д.]; – плотность теплового потока.

Конвекция (от лат. convectio – принесение, доставка) – перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. Различают естественную, или свободную, и вынужденную конвекцию.

Естественная конвекция возникает при неравномерном нагреве (нагреве снизу) текучих или сыпучих веществ, находящихся в поле силы тяжести (или в системе, движущейся с ускорением).

При вынужденной конвекции перемещение вещества происходит главным образом под воздействием какого-либо устройства (насоса, мешалки и т.п.).

Лучистый теплообмен – радиационный теплообмен, осуществляется в результате процессов превращения внутренней энергии вещества в энергию излучения, переноса энергии излучения и её поглощения веществом. Существенное отличие Л.Т. от других видов теплообмена (теплопроводности, конвективного теплообмена) заключается в том, что он может протекать и при отсутствии материальной среды, разделяющей поверхности теплообмена, так как осуществляется в результате распространения электромагнитного излучения.

Теплопередача – теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела между ними. Теплопередача включает в себя теплоотдачу от более горячей жидкости к стенке, теплопроводность в стенке, теплоотдачу от стенки к более холодной подвижной среде.

Для описания конвективной теплоотдачи используется формула Ньютона:

,

где – плотность теплового потока на поверхности, вт/м²; – коэффициент теплоотдачи, вт/(м²·˚С); и – температуры среды (жидкости или газа) и поверхности соответственно. Величину часто обозначают и называют температурным напором. Коэффициент теплоотдачи характеризует интенсивность процесса теплоотдачи; он возрастает при увеличении скорости движения среды и при переходе от ламинарного режима движения к турбулентному в связи с интерсификацией конвективного переноса. Он также всегда больше для тех сред, у которых выше коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплоотдачи существенно повышается, если на поверхности происходит фазовый переход (например, испарение или конденсация), всегда сопровождающийся выделением (поглощением) скрытой теплоты. На значение коэффицинта теплоотдачи сильное влияние оказывает массообмен на поверхности.

Основной и наиболее трудной проблемой в расчетах процессов конвективной теплоотдачи является нахождение коэффициента теплоотдачи . Современные методы описания процесса, основанные на теории пограничного слоя, позволяют получить теоретические (точные или приближенные) решения для некоторых достаточно простых ситуаций. В большинстве же встречающихся на практике случаев коэффициент теплоотдачи определяют экспериментальным путем. При этом как результаты теоретических решений, так и экспериментальные данные обрабатываются методами теории подобия и представляются обычно в следующем безразмерном виде: – для вынужденной конвекции и – для свободной конвекции,

ПВРД, СПВРД, РПВРД

При скорости ЛА М ≥ 3 давление в камере сгорания ВРД может повыси­ться за счет торможения примерно в 25 раз, по этой причине отпадает необходимость в устройствах для повышения давления - турбине и комп­рессоре. При скорости полета М > 3 наиболее экономичным по сравнению с другими типами ВРД является прямоточный воздушно-реактивный двига­тель (ПВРД).

Сжатие воздуха в диффузоре ПВРД происходит за счет его кинетичес­кой энергии, поэтому этот тип двигателей может работать только в по­токе воздуха.

В этой связи начало работы ПВРД должно осуществляться с определен­ной скорости полета, достигаемой за счет применения специальных средств - стартовых РДТТ или ЖРД.

Использование ПВРД немыслимо без стартового двигателя, разгоняющего летательный аппарат до скорости, при которой тяга ПВРД становится достаточной для поддержания маршевой скорости полёта ЛА.

В зависимости от размещения стартовых двигателей на летательном аппарате с ПВРД различают следующие схемы:

1. Стартовый двигатель, либо связка двигателей, размещаются позади ступени летательного аппарата с ПВРД (тандемная схема)

2. Стартовые двигатели размещаются по бокам фюзеляжного летательного аппарата (пакетная схема)

3. Стартовый заряд размещается внутри камеры сгорания ПВРД (схема с совмещённой камерой сгорания).

Для пояснения принципа работы сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя рассмотрим схему, изображенной на рис. Основными элементами двигателя являются: диффузор, камера сгорания и сопло.

Рис. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель

Диффузором называется входное устройство ПВРД, обеспечивающее торможение поступающего в двигатель воздушного потока с преобразованием части скоростного напора в статическое давление. Следовательно, по тракту диффузора скорость газового потока убывает , а статическое давление, действующее на элементы поверхности возрастает.

Камера сгорания служит для сжигания топлива, т.е. для преобразования химической энергии топлива в теплоту продуктов сгорания.

Сопловой аппарат. За камерой сгорания располагается сверхзвуковое сопло, в котором в отличие от диффузора происходит расширение продуктов сгорания. В сопле скорость газа растёт, а давление падает. Сопло состоит из дозвуковой сужающейся части, критического (минимального) сечения и сверхзвуковой расширяющейся части сопла.