- •Рабочие процессы
- •В ракетных двигателях
- •Твердого топлива
- •Справочник
- •Глава 1. Ракетные двигатели твердого топлива
- •1.2 Твердые ракетные топлива
- •1.3 Соновные элементы конструкции
- •1.3.1 Корпус и сопло
- •1.3.2 Заряд твердого топлива
- •1.3.3 Устройства создания управляющих усилий
- •1.3.4. Воспламенительное устройство
- •1.3.5. Узел отсечки тяги
- •1.4. Моделирование рабочих процессов в рдтт
- •Глава 2. Горение заряда твердого топлива
- •2.1. Скорость горения твердого топлива
- •2.2. Термодинамический расчет процессов горения и истечения
- •2.3. Изменение давления в рдтт во времени
- •2.3.1. Периоды работы рдтт
- •2.3.2. Неустойчивые режимы работы рдтт
- •2.3.3. Влияние вращения на внутреннюю баллистику рдтт
- •2.3.4. Анализ отказов двигателя при стендовых испытаниях
- •2.3.5. Горение старого заряда в камере прямоточного двигателя
- •2.4. Регулирование рдтт
- •3.1. Одномерные течения
- •3.1.2. Газодинамические функции
- •3.2. Местные сопротивления в рдтт
- •3.2.1. Течение газа в предсопловом объеме
- •3.3. Течение газа в нале заряда твердого топлива
- •3.3.1. Течение газа в цилиндрическом канале
- •3.3.2. Течение газа в каналах нецилиндрических форм
- •3.4. Разброс параметров рдтт
- •3.5. Выход рдтт на режим установившейся работы
- •3.5.1 Воспламенение заряда твердого топлива
- •3.5.2. Заполнение застойной зоны
- •3.5.3. Натекание в отсек между разделяющимися ступенями
- •3.6. Переходные процессы при отсечке тяги рдтт
- •3.6.1. Отсечка тяги путем вскрытия дополнительных сопел
- •3.6.2. Отделение части двигателя
- •3.6.3. Гашение заряда твердого топлива
- •3.6.4. Волновое движение газа
- •3.7. Двухмерное течение газа в канале заряда
- •4.1. Профилирование сопел рдтт
- •4.1.1. Дозвуковая часть сопла
- •4.1.2. Коэффициент расхода сопел
- •4.1.3. Профилирование сверхзвуковой части сопла для однофазных продуктов сгорания твердого топлива
- •4.1.4. Течение газа с частицами
- •4.2. Потери удельного импульса в сопле
- •4.2.1. Составляющие потерь удельного импульса
- •4.2.2. Отсутствие кристаллизации в сопле
- •4.2.3. Одномерное течение
- •4.2.4. Уточнение потерь на физическую неравновесность многофазного потока
- •4.2.5. Потери удельного импульса многофазного потока из-за утопленности сопла
- •4.3. Эксцентриситет реактивной силы
- •4.4. Характеристики устройств создания управляющих усилий
- •4.4.1. Обтекание выдвижного щитка и дефлектора
- •4.4.2. Вдув газа и впрыск жидкости в сопло
- •4.4.3. Истечение недорасширенной струи навстречу сверхзвуковому потоку
- •4.5. Отрыв потока от стенок сопла
- •4.6. Высотные испытания рдтт
- •4.6.1. Структура стендов для высотных испытаний
- •4.6.2. Пусковое давление цилиндрического выхлопного диффузора
- •4.6.3. Изменение давления в двигателе, барокамере и выхлопном диффузоре
- •4.6.4 Обработка результатов высотных испытаний
- •Глава 5. Взаимодействие продуктов сгорания с материалами тракта рдтт
- •5.1. Компоненты воздействия
- •5.2. Модели конвективного теплообмена
- •5.2.1. Интегральные соотношения теории пограничного слоя
- •5.2.2. Интегральная теория пограничного слоя
- •5.2.3. Моделирование пристенной турбулентности
- •5.2.4. Конвективный теплообмен на утопленной части сопла
- •5.2.5. Конвективный теплообмен за минимальным сечением сопла с цилиндрической горловиной
- •5.2.6. Конвективный теплообмен в возмущенной области при несимметричном вдуве газав закритическую часть сопла
- •5.2.7. Нестационарный теплообмен в рдтт
- •5.2.8. Теплообмен на регуляторах расхода газа
- •5.2.9. Теплообмен в многофазных течениях
- •5.2.10. Свободная конвекция в рдт
- •5.3. Радиационный теплообмен в рдтт
- •5.4. Воздействие газовых потоков на композиционные материалы
- •5.5. Воздействие газовых потоков
- •5.6. Оздействие многофазных потоков на композиционные материалы
- •5.7. Тепловое состояние элементов рдтт
- •5.8. Теплофизические и некоторые другие характеристики материалов
- •5.9. Результаты испытаний тепловой защиты рдтт
- •Глава 1. Ракетные двигатели твердого топлива……….……………………….8
- •Глава 2. Горение заряда твердого топлива ………………………………..44
- •Глава 3. Газодинамические процессы в рдтт………………………………...66
- •Глава 4. Газодинамические характеристики соплового блока…………….113
- •Глава 5. Взаимодействие продуктов сгорания с материалами
3.2.1. Течение газа в предсопловом объеме
Предсопловой объем является важнейшим местным сопротивлением в РДТТ. Гидравлические потери в предсопловом объеме зависят от соотношения форм диафрагмы и заряда, взаимного расположения проходных сечений заряда, диафрагмы и сопел двигателя.
Обтекание ребер сопловой решетки может сопровождаться образованием периодических вихрей и звуковых колебаний, некоторые частоты которых могут усилиться и привести к аномальному повышению давления в двигателе.
При пороховом заряде, горящем по всем поверхностям (наружным и внутренним), целесообразно наличие кольцевого зазора между внутренней поверхностью камеры и внешним контуром диафрагмы; ширина зазора (0,05...0,l)D3.
В случае РДТТ с зарядом внутриканального горения и одним центральным соплом (рис. 3.1, а) течение газа на участке от выхода из канала до входа в сопло аналогично в первом приближении течению в ячейке лабиринтного уплотнения и представляет собой начальный участок турбулентной струи. Коэффициент гидравлического сопротивления в зависимости от выбранного относительного расстояния между торцом заряда и входом в сопло = 0,15(l/d), так как l/d, то = 0.
Деформация потока в предсопловом объеме РДТТ с многосопловым блоком и диафрагмой существенно сложней, чем рассмотренная выше, и сопровождается интенсивным вихреобразованием.
В предсопловом объеме двигателя с зарядом внутриканального горения и четырьмя соплами (рис. 3.1, б) струя, вытекающая из канала, набегает на внутреннюю поверхность сопловой крышки и растекается по ней. Газовый поток поступает в сопла РДТТ лишь после расширения, сжатия, разделения и двукратного поворота. Значение коэффициента гидравлических потерь увеличивается при уменьшении относительного расстояния между торцом заряда и крышкой: = 1,4; 1,1 и 1 при l/d = 0,5; 0,7 и 1 соответственно.
Рис. 3.1. Схемы течения газа в РДТТ с одним центральным соплом (а), многосопловым блоком (б) и многошашечным зарядом (в)
При известном коэффициенте гидравлического сопротивления в предсопловом объеме приведенная скорость на выходе из каналазаряда определяется по уравнению неразрывности
,
где - коэффициент восстановления полногодавления в предсопловом объеме.
В случае РДТТ с зарядом внутриканального горения и одним центральным соплом = 0,Sтор = 0 и q()= (табл. 3.3). Если= 1,
Таблица 3.3
Газодинамические функции в граничных сечениях
предсоплового объема
0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 |
0 0,0800 0,1594 0,2379 0,3147 0,3895 0,4616 0,5308 0,5963 0,6581 0,7156 0,7683 0,8163 |
1 0,999 0,995 0,988 0,979 0,968 0,955 0,941 0,926 0,911 0,895 0,880 0,866 |
1 0,9972 0,9891 0,9755 0,9572 0,9347 0,9083 0,8788 0,8467 0,8129 0,7778 0,7419 0,7059 |
1 0,997 0,989 0,976 0,957 0,935 0,909 0,880 0,850 0,817 0,784 0,751 0,719 |
0 0,0801 0,1604 0,2409 0,3278 0,4033 0,4854 0,5684 0,6523 0,7374 0,8238 0,9117 1,0000 |
0 0,080 0,160 0,241 0,322 0,403 0,485 0,567 0,630 0,733 0,817 0,900 0,983 |
то полное давление в критическом сечении почти равно статическому давлению на выходе из канала pL; приближенно
и (бл. 3.3, ).
В процессе работы двигателя увеличивается диаметр канала и, следовательно, уменьшается .