книги из ГПНТБ / Аксентьев С.Т. Сопла ракетных двигателей учеб. пособие

Рже. ЗЛО.

РИС. 3 . I I .

Для изготовления талого сопла применяют:

-различные формы графитов;

-жаропрочные и керамические материалы.

Характеристики некоторых из них приведены в таблице 3.3 Таблица 3.3

-92 -

Впоследние годы для тепловой защиты горловины и зтено сопла РДТТ стали широко использовать специальные аолирующие покрытия. Основный достоинством их является возможность испо зования практически при любой температуре горения твердого дива. Абляционные материалы 1иеют небольшой удельный вес и д вольно высокие механические свойства.

Вкачестве материалов для абляционных покрытий исполь­ зуют ьянеральные соли с органической связкой. Большую группу аудирующих покрытий составляют армированные шгастмассы на ос

ве фенольных или эпоксидных смол с заполнителем из кварцевых

или графитовых волокон. Основными требованиями к аблирующич

о

покрытиям являются высокая теплота абляции и большое газообр вание. Характеристики некоторых аблирующих покрытий приведены

таблице 3.4

^Абляция тепловая - термическое разложение и унос вещества потокоы газов.

поверхности сопла кремнийорганическим каучуком толщиной

4,5-» 6.5 мм обеспечивает надежную Тепловую защиту. При работе такого двигателя в тэчение 120 сек.температура наружной сте сопла не превышала 420° К.

Примером конструктивного выполнения сопла с аблирующим покрытием может служчть сопло* показанное на (рис. 3.12)[17].

Рис. 3.12.

3 связи с постоянным улучшением энергетических характе ристик твердых ракетных топлив в РДТТ наблюдается рост те туры и давления в камере. Поэтому ранее рассмотренные спос тепловой защиты сопла уже становятся малоэффективными. Это

обстоятельство заставляет конструкторов обращаться к исполь ванию специального внешнего или внутреннего охлаждения стено сопла.

Внешнее охлаждение горловглы, как наиболее теплояапряж ной части сопла* может осуществляться за счет испарения хлада-

гента.расположеняого между стенкой сопла и специальной рубан

- >•+ -

(рис.3.13).

Рис. 3.13.

Горловину сопла в этом случае выполняют из тугоплавко

материала с высокой теплопроводностью. В качестве хладагента

можно использовать металлы с низкими температурами плавления

кипения.Тепдофизические свойства некоторых из них призедены

таблице 3.5.

Во время работы двигателя хладагент под действием выс кой температуры, передаваемой в стенку сопла от газового по ка, сначала плавится, а затем начинает кипеть и испаряться. ры испарившегося хладагента отводятся в окружающее пространст через специальные отверстия. Такое сопло прошло испытания температуре газового потока около 3700° К и оказалось вполн нядежным в работе £163 .

Внутреннее охлаждение осуществляется вводом испарившегос хладагента в дозвуковую часть сопла (рис, 3.14)

oSap диска!? их опьсрро ма

Рис. 3.14.

В настоящее время рассматривается возможность согдания пористого охлаждения стенок и горловины сопла. В этом случае для изготовления соплового вкладыша предполагается использо­ вать пористый тугоплавкий металл, например вольфрам, пропитан ный наполнителем, который испаряется в процессе работы. В к честве HanwflHHTeflfl предполагают использовать серебро и другие легко испаряющиеся металлы [16 ~\ . Схема такого сопла может

иметь вид (рис.3.15).

Рис. 3.15.

В заключение дадим некоторые рекомендации для опреде ния веса сопла РДТТ, использующего один из вышерассмотренн

Толщина несущей оболочки, испытывающей.незначительные давления со стороны газа и защищенной от действия высоких ператур, выбирается из конструктивных соображений (обеспеч ние жесткости -инструкции, возможности крепления дополнител ных устройств, приспособлений и т.д.).

Полагаем в первом приближении, цго толщина несущей об

- 97 -

&очки пропорциональна диаметру данного участка сопла:

и поскольку тяга двигателя пропорциональна площади критическ го сечения, то

С Cb = K e S - P 3 / £ . ( З Я 8 )

Вес теплозащитного покрытия (в том числе и различного да сопловых вкладышей) в первом приближении можно определять по формуле DMJ:

Эксперименты показывают, что для двигателей с большие

временем работы второй член уравнения (3.21) является опред ляющим, т.к. толщина теплозащитного покрытия может достигать 25 мм и более D53.

По данным рабой* Ванденкерхове [4],вес сопла РДТТ можно считать пропорциональным суммарному импульсу:

ПРИЛОЖЕНИЯ