Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

Проектирование жидкостного ракетного двигателя

Методические указания

к курсовому и дипломному проектированию

Омск

Издательство ОмГТУ

2011

Составители: Л. И. Гречух, канд. техн. наук, доцент;

И. Н. Гречух, канд. техн. наук, доцент

Учебный материал, представленный в методических указаниях, предназначен для курсового и дипломного проектирования и содержит пять отдельных задач приближенного расчета жидкостного ракетного двигателя.

Приведенный методический материал содержит рекомендации к выбору исходных данных для проектирования двигателя, к выбору оценочных критериев правильности и точности полученных результатов вычислений, к построению последовательности расчета в рассматриваемых задачах, а также расчетные схемы, расчетные таблицы, справочную информацию, ссылки на специальную литературу и примеры расчета некоторых задач.

Методические указания рекомендуется использовать при курсовом и дипломном проектировании студентам специальностей: 160302 – «Ракетные двигатели» и 160801 – «Ракетостроение» и направления 160100.62 – «Авиа- и ракетостроение».

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета

© ГОУ ВПО «Омский государственный

технический университет», 2011

Оглавление

Введение 4

1. Общие сведения о ракетном двигателе 5

2. Приближенное проектирование ЖРД 8

2.1. Определение основных характеристик топлива 8

2.2. Определение удельного импульса тяги проектируемого двигателя 10

2.3. Исходные данные для приближенного расчёта двигательной установки 12

2.4. Порядок расчёта камеры сгорания проектируемой двигательной установки 12

3. Построение профиля сопла 17

3.1. Основные требования к конструкции сопла 17

3.2. Профилирование сопла методом двух дуг 18

3.3. Порядок расчета сопла 20

4. Расчет межрубашечного зазора камеры сгорания ЖРД 24

4.1. Постановка задачи 24

4.2. Порядок расчета 25

5. Расчет коэффициента избытка окислителя 35

5.1. Расчет КС без учета пристеночного слоя компонентов топлива 35

5.2. Расчет с учетом пристеночного слоя компонентов топлива 36

6. Расчет массы двигательной установки 41

6.1. Общие вопросы теории 41

6.2. Порядок расчета массы двигательной установки 51

6.3. Пример расчета массы ЖРД 59

Библиографический список 63

Приложение 1. Основные характеристики некоторых жидких ракетных топлив 64

Приложение 2. Последовательность расположения текстовых материалов в пояснительной записке курсового проекта 65

Введение

Настоящее издание предназначено для студентов, изучающих курс «Теория, расчет и проектирование ракетных двигателей» и выполняющих курсовое и дипломное проектирование по специальностям 160302, 160801, а также по направлению 160100.62.

В задании, выдаваемом студенту на проектирование жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), определены следующие пункты: компоненты топлива ЖРД, схема двигательной установки (закрытая, открытая), тяга двигательной установки, время работы двигателя, количество камер сгорания двигательной установки и диаметр ракеты.

При разработке жидкостного ракетного двигателя в рамках курсового и дипломного проектирования ставится задача аргументированного выбора параметров и конструкции двигателя, а также расчета основных геометрических и проектных характеристик камеры сгорания двигателя. Решение этой задачи связано с нахождением размеров и профиля контура камеры сгорания и сопла; выбором типа форсунок, их числа и схемы расположения на форсуночной головке; расчетом распределения компонентов топлива по сечению смесительной головки и по отдельным типам форсунок; нахождением показателей совершенства камеры сгорания и сопла; оценкой ожидаемых энергетических и массовых характеристик камеры и всей двигательной установки, а также проектированием элементов системы подачи топлива в камеру сгорания.

К настоящему времени накоплен большой практический опыт разработки разнообразных ЖРД. Тем не менее, определение основных параметров вновь проектируемой камеры двигателя остается пока делом сложным.

В известных учебниках и учебных пособиях по проектированию ракетных двигателей эта проблема в основном рассматривается с общих теоретических позиций; конкретного практического материала и рекомендаций, которые могли бы быть непосредственно использованы при проектировании камеры ЖРД, недостаточно. Это создает определенные трудности в учебном процессе, особенно при курсовом и дипломном проектировании.

Данные методические указания, составленные с учетом практического опыта авторов, восполняют в определенных рамках этот пробел.