4. Нестационарные процессы работы рдтт

Нестационарные процессы в РДТТ могут быть при:

2. Воспламенении заряда и выходе двигателя на режим;

3. Переходе с одного стационарного режима на другой для многорежимных РДТТ;

4. Период последействия после выгорания топлива;

5. Обнуление и реверс тяги;

6. Отсечка тяги с гашением топливного заряда.

Описание таких режимов получается на основе общей системы нестационарных уравнений для внутрикамерного процесса.

1. Запуск двигателя

Этапы запуска:

1. Горение воспламенителя и его распространение по объему камеры сгорания;

2. Прогрев поверхностного слоя топлива и воспламенение прогретых участков;

3. Распространение фронта горения по поверхности заряда;

4. Подъем давления до стационарного уровня.

В зависимости от конструктивного решения воспламенителя производится выбор состава топлива. При использовании воспламеняющего газогенератора в нем как правило применяют ТРТ. В случае воспламенителя с разрушающимся корпусом – используют ДРП либо КЗДП, зерна которого вылетают в камеру сгорания и догорают в ней. Кроме того используют и пиротехнические составы.

Для обеспечения надежного воспламенения необходимо выполнение ряда условий:

1. Нагрев поверхности заряда до температуры, выше которой в реакционной зоне возникает самоподдерживающийся процесс разложения;

2. Накопление в прогретом слое количества тепла, соответствующего стационарному горению;

3. Достижение уровня внутрикамерного давления , превышающего минимальное предельное давление устойчивого горения и обеспечение быстрого распространения фронта горения по поверхности заряда.

Для определения массы воспламенителя широко используют эмпирические соотношения. Например где - масса воспламенителя, - калорийность воспламенительного состава, площадь начальной поверхности горения, q – количество тепла, которое необходимо подвести к поверхности горения для воспламенения (для баллиститных топлив q=30 Дж/см²).

Для крупногабаритных двигателей со значительным свободным объемом, требующем существенных затрат на заполнение, превалирующим следует считать условие заполнения этого объема. Отсюда следует , p_ign – требуемое давление от воспламенителя. При этом обычно задают

В простейшем варианте расчета можно принять, что прогрев поверхности топлива (при постоянном коэффициенте теплоотдачи) описывается зависимостью

Ts – температура, соответствующая условию самоподдерживающейся реакции. Одновременно должно выполняться условие подвода достаточного количества тепла, определяемого требованием того, что количество подводимого тепла должно превышать отток тепла за счет теплопроводности

При воспламенении канальных зарядов типичным подходом является использование следующего соотношения, описывающего воспламенение топлива,

Где , v – скорость распространения фронта горения.

Теплообмен в воспламеняющемся канале Панин предлагает описывать соотношением

Или

Где х – расстояние от границы воспламенившегося участка. В случае длинного канала (x>7d) рекомендуется использовать соотношение .

В случае использования воспламенителя в сопле условия теплообмена существенно изменяются. Есть рекомендации (Панин) считать , где , C=3..4 на начальном этапе и снижается до 1.5…2. Глубина проникновения струи в канал примерно (3…4)d_ch.

Для этапа горения одного воспламенителя необходимо рассмотреть два случая: горения при наличии заглушки и после ее удаления.

В первом случае .

Для воспламенителя из ДРП расход можно принять примерно постоянным и считать по соотношению .

– суммарная площадь отверстий в поверхности корпуса воспламенителя.

Решение этих соотношений дает . Время до момента разгерметизации камеры .

После разгерметизации при условии отсутствия горения заряда изменение давления можно описать как

Отсюда можно получить давление для окончания горения воспламенителя

Время горения воспламенителя очевидно должно быть достаточным для формирования прогретого слоя, что дает оценку не менее 4a/u².

Существует корреляция между задержкой воспламенения и скоростью нарастания давления

Имеется значительная неопределенность в схемах анализа. Так 10% ошибка расхода воспламенителя приводит к 20% ошибке в расчете времени воспламенения заряда РДТТ.

Если принять, что на момент произойдет погасание воспламенителя и одновременно полное воспламенение заряда, то пренебрегая изменением свободного объема за время выхода на режим можно получить соотношение

Решение данного уравнения дает выражение для давления

Достижение уровня давления 0.95 от достигается за время