1.3.Розрахунок і побудова характеристик камери

Характеристиками камери РРД називають залежності тяги Р та питомого імпульсу І_пит від тих чи інших параметрів, що змінюються в процесі роботи двигуна.

У дійсності суттєвий вплив на Р та І_пит мають тільки та p_н, оскільки в процесі роботи двигуна ці параметри можуть змінюватися в широкому діапазоні. Тому розрізняють дросельну і висотну характеристики камери.

Розглянемо порядок розрахунку і побудови характеристик камери.

Вихідні дані:

– тяга камери в наземних умовах Р^з=1000 кН;

– тяга камери в пустоті Р^п= 1102 кН;

– тиск у камері згоряння р_к =15010⁵ Па;

– тиск на зрізі сопла р_а =0.510⁵ Па;

– питомий імпульс на землі =2565 м/с;

– питомий імпульс у пустоті =2827 м/с;

– площа критичного перерізу сопла F_кр =0.041 м²;

– площа зрізу сопла F_a=1.021 м²;

– показник процесу розширення газів n=1.238;

– секундна масова витрата палива ;

– тиск навколишнього середовища р_н = 10⁵ н/м².

Визначимо число Маха на зрізі сопла у разу відсутності стрибка ущільнення М_а= =4.094;

Розрахунок і побудова дросельної характеристики.

Дросельною (витратною) характеристикою камери двигуна називають залежність тяги та питомого імпульсу від секундної масової витрати палива або тиску в КЗ p_к за сталих значень коефіцієнта співвідношення компонентів k_m та тиску навколишнього середовища р_н.

1. Дросельна характеристика тяги в пустоті це пряма, що проходить через початок координат і точку номінального режиму (р_к =15010⁵ Па, =1102 кН).

2. Дросельна характеристика питомого імпульсу в пустоті .= f(р_к) це пряма, паралельна осі ординат, яка проходить від неї на відстані чисельно рівній =2827 м/с.

3. Дросельна характеристика тяги в наземних умовах це пряма, що проходить паралельно пустотній характеристиці на відстані р_нF_a до моменту входження стрибка ущільнення в сопло, після чого лінійність характеристики порушується.

3.1. Для розрахунку дросельної характеристики за наявності стрибка ущільнення в соплі задаємо 10 значень числа Маха в діапазоні від :

Для кожного значення М_{ст і} визначаємо:

– відносну площу поперечного перерізу сопла,

;

– площу поперечного перерізу сопла

;

– радіус поперечного перерізу сопла, у якому знаходиться стрибок ущільнення

.

3.2. З побудованого контуру закритичної частини сопла відповідно радіусам

R_{ст. і} графічним способом визначаємо кут нахилу дотичної до контуру .

Обчислені значення наведені у табл. 2.

Таблиця 2

Геометричні параметри сопла

Ма	fст	Fст	R	2	Y
1	1.000	0.041	0.114	54º	0.114
1.57	1.258	0.051	0.128	52º	0.128
1.85	1.588	0.065	0.144	54º	0.144
2.075	1.986	0.081	0.161	52º	0.161
2.265	2.445	0.100	0.178	50º	0.178
3.237	8.187	0.335	0.327	34º	0.327
3.577	12.764	0.522	0.408	26º	0.408
3.863	18.529	0.758	0.491	18º	0.491
4.094	24.958	1.021	0.671	10º	0.671

3.3. Визначаємо значення тиску в КЗ з урахуванням значення 2:

– для ;

– для .

3.4. Визначаємо значення тиску перед стрибком ущільнення

.

3.5. Визначаємо значення тиску за стрибком ущільнення

.

3.6. Визначаємо значення тяги на землі , що відповідає стрибковому режиму течії газу

– для ;

– для .

3.7. Визначаємо секундну масову витрату палива

.

3.8. Визначаємо значення питомого імпульсу на землі

.

Обчисленi значення наведенi в табл. 3.

Таблиця 3

Значення Р^з та залежно від р_к

рк 10 -5	Рзст 10 -3	10 -3
1.603·	4.085	980.63
2.481·	8.430·	1.307·
3.398·	13.05·	1.478·
4.515·	18.88·	1.609·
5.837·	25.99·	1.713·
24.48·	136.5	2.145·
41.00·	240.8·5	2.260·
63.32·	386.3·	2.347·
88.72·	554.7·	2.405·
88.80·	555.2·	2.406·