5 Расчёт основных параметров и размеров камеры двигателя с учётом потерь
Для учёта
неидеальности реального ракетного
двигателя вводится ряд коэффициентов.
Основными из них являются коэффициент
камеры
и коэффициент сопла
.
С помощью них пересчитаем основные
параметры двигателя:
- принимается по
рекомендациям [1, стр. 199], для двигателя
РД - 222, имеющего схожие параметры
с выбранным прототипом (компоненты
топлива, давление в камере сгорания),
ввиду отсутствия коэффициента камеры
для прототипа и невозможности его оценки
по исходным данным;
- рассчитан в 4.2.2;
Параметры камеры двигателя:
Удельный импульс:
Расход топлива:
Площадь критического сечения:
Площадь выходного сечения:
6 Расчет и построение характеристик камеры
6.1 Дроссельные характеристики
Характерные точки линейного участка
Точки нулевого расхода:
- для сопла с насадком:
- для сопла без насадка:
Точки номинального режима:
- для сопла с насадком:
- для сопла без насадка:
Точки расчетного режима:
Расчетный режим будет реализовываться при давлении в камере:
В результате получим:
- для сопла с насадком по формуле (11):
- для сопла без насадка по формуле (11):
Точка переключения:
Для нахождения точки переключения необходимо решить уравнение:
В результате получим:
Нелинейный участок
Из приложения Б известны показатель изоэнтропы, числа Маха, удельный пустотный импульс, относительная площадь в расчётных сечениях. По формуле[2]:
мы находим давление в камере двигателя, при котором скачок уплотнения будет находиться на срезе сопла, по формуле (13):
Полученное значение соответствует давлению в камере, при котором скачок входит в сопло двигателя. Остальные рассчитанные значения давлений представлены в таблице 10.
Таблица 10. К расчету нелинейного участка дроссельной характеристики двигателя
Номер сечения |
|
|
|
|
|
1 |
1,40067 |
1,13883 |
0,20161 |
1194 |
5,6 |
2 |
1,58668 |
1,30088 |
0,2419 |
1319 |
7,42 |
3 |
1,76578 |
1,53047 |
0,29698 |
1443 |
9,96 |
4 |
1,99938 |
1,97464 |
0,40304 |
1603 |
15,02 |
5 |
2,36559 |
3,18156 |
0,69686 |
1843 |
29,85 |
6 |
2,70666 |
5,27377 |
1,2237 |
2045 |
58,18 |
7 |
3,03469 |
8,85472 |
2,1565 |
2216 |
111,08 |
8 |
3,39414 |
15,4513 |
4,0301 |
2384 |
223,33 |
9 |
3,87529 |
30,9025 |
9,1952 |
2587 |
553,05 |
6.2 Высотные характеристики
6.2.1 Высотные характеристики в функции от давления окружающей среды
Характерные точки линейного участка
Точки нулевой тяги:
Для нахождения точек нулевой тяги необходимо решить уравнение:
в результате получим:
- для сопла с насадком:
- для сопла без насадка:
Точки номинального режима:
- для сопла с насадком:
- для сопла без насадка:
Точки расчетного режима:
Расчетный режим будет реализовываться при давлении окружающей среды:
в результате получим:
- для сопла с насадком:
- для сопла без насадка:
Точка переключения:
Для нахождения точки переключения необходимо решить уравнение:
Нелинейный участок
Из приложения Б известны: числа Маха, давление в расчётных сечениях. По формуле[2]:
находится давление
окружающей среды
,
при котором скачок уплотнения будет
находиться на срезе сопла, по формуле
(16):
Полученное значение соответствует давлению окружающей среды, при котором скачок входит в сопло двигателя. Остальные рассчитанные значения давления представлены в таблице 11.
Таблица 11. К расчету нелинейного участка высотной характеристики двигателя
Номер сечения |
|
|
|
|
|
1 |
1,40067 |
1,13883 |
7,440 |
1194 |
416,32 |
2 |
1,58668 |
1,30088 |
6,201 |
1319 |
460,11 |
3 |
1,76578 |
1,53047 |
5,051 |
1443 |
503,24 |
4 |
1,99938 |
1,97464 |
3,722 |
1603 |
559,13 |
5 |
2,36559 |
3,18156 |
2,153 |
1843 |
642,63 |
6 |
2,70666 |
5,27377 |
1,226 |
2045 |
713,15 |
7 |
3,03469 |
8,85472 |
0,696 |
2216 |
772,65 |
8 |
3,39414 |
15,4513 |
0,372 |
2384 |
831,24 |
9 |
3,87529 |
30,9025 |
0,163 |
2587 |
902,19 |
