5 Расчёт удельного импульса тяги и температур горения топлива

Уточним давление в камере сгорания:

P_К = P_К0 е ^{(m+D)/(1- ν)(T}_H^-T₀⁾,

Где P_К0 – значения давлений согласно п. 3.

Для определения расчётной величины удельного импульса тяги двигателя используем приближённую зависимость:

где η - коэффициент, учитывающий потери в камере сгорания (η=0,95…0,96),

Р_а-давление на срезе сопла на расчетной высоте в Мпа, Р_к - давление в камере сгорания на соответствующем режиме в МПа, I₀-удельный импульс тяги берём из таблицы.4.1.

Для расчетного режима работы ДУ:

Ра= Мпа, при Н = км,

Следовательно удельный импульс тяги двигателя для расчетного режима равна м/с.

Температура горения топлива в камере сгорания в зависимости от давления определяется по формуле:

, где То- стандартная температура горения топлива, берём из таблицы 4.1

Для расчетного режима работы ДУ:

В итоге температура горения топлива в КС для расчетного режима равна К.

6 Расчёт коэффициентов потребных запасов топлива

Безразмерный коэффициент потребного запаса топлива на стартовом режиме работы двигателя равен:

μ

I_уд = м/с– удельный импульс тяги топлива, 1,3…1,1-коэффициент торможения ЛА в атмосфере, ∆V- приращение скорости.

Тогда, потребный запас топлива составляет:

m_т = μ_tm_o = = кг.

7 Расчёт скорости горения топлива и корректировка времени горения топливных шашек

Важной характеристикой рабочего процесса РДТТ является линейная скорость горения топлива, т.е. скорость перемещения поверхности горения в глубь заряда. Она определяется природой топлива и зависит от давления в КС и начальной температуры заряда, определяется по формуле:

u=uр(pк)*uт(T) .

Зависимость скорости от давления и от температуры заряда определяется опытным путём и выражается эмпирическими формулами:

up(pк) , (для МПа ); u_t(Т) ,

где βτ-температурный градиент скорости горения, и коэффициент берём в таблице 4.1

Для расчетного режима работы ДУ:

uр(pк) ,

ut(Т) ,

u=uр(pк)*uт(T)= = мм/с.

В итоге скорость горения топлива в КС для расчетного режима равна мм/с.

Скорректируем время толщины свода горения шашки

= е / u = = c;

Соответственно исправим график профиля скорости V( t ).

8 Определение тяги на расчетном режиме двигателя

Для того чтобы построить график изменения тяги P(t) от времени, рассчитаем секундный расход топлива при расчетном режиме работы двигателя:

Удельная тяга двигателя для расчетного режима равна м/с.

Тогда тяга равна:

• при расчетном режиме P = m_с × I_уд = = Н.

График зависимости тяги от времени приведён на рис.7.1.

9 Расчёт потребной площади поверхности горения

Тяга РДТТ при выбранном топливе и известных значениях давления в КС и начальной температуры полностью определяется величиной поверхности горения топливного заряда. Это даёт возможность путём соответствующего изменения поверхности горения по времени обеспечить нужный закон изменения тяги. Потребную величину поверхности горения рассчитываем по формуле:

FП.Г. ,

где ρ= кг/м³- плотность топлива (см. табл. 4.1), u- скорость

горения топлива в м/с, m_c –секундный расход топлива в кг/с.

На расчетном режиме работы ДУ: m_с = кг/с, u= м/с.

F_г.

Таким образом, величина поверхности горения на расчетном режиме работы ДУ равна м² .

10. Расчёт топливных шашек

Существует много различных топливных шашек: трубчатая, трубчато-щелевая, многошашечная, с каналом со звездообразной формы и др. Для того чтобы рассчитать типы топливных шашек для

выбранных марок топлив, нужно также назначить критерий Победоносцева (Χп) согласно рекомендациям [ 1,2,3 ].

Для шашки расчетного режима зная, что Р_к = Мпа - критерий Победоносцева Χп = .

Необходимо выбрать топливные шашки так, чтобы по расчётам своих диаметров, длин расположения они удовлетворяют длине ДУ и диаметру ЛА, обеспечивая при этом потребную поверхность горения и нормальные условия для стабильной работы двигателя.

Для расчетного режима работы ДУ при потребной поверхности горения равной FП.Г. , времени работы двигателя

= с и скорости горения топлива u = м/с была выбрана

шашка.

Расчёт шашек по формулам из [1 с.42-45].

10.1 Звездообразная топливная шашка.

10.2 Топливная шашка с торцевым горением.

10.3 Трубчатая шашка.

10.4 Трубчато-щелевая шашка.

10.5 Телескопическая шашка.

10.6 Многошашечный топливный заряд.

Схема рассчитанной топливной шашки в масштабе с размерами представить на рисунке 10.1. (продольный и поперечный разрезы).

Этот вид топлива и тип топливной шашки обеспечивает необходи-мый профиль скорости ЛА и тяговооруженности на активном участке полета, а также нормальные условия для стабильной работы двигателя.