Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ГОСНИК!!! / РКТ-02-1 / ОТВЕТЫ.doc
Скачиваний:
1012
Добавлен:
10.12.2013
Размер:
26.6 Mб
Скачать

94. Факторы, влияющие на скорость горения твердого топлива

Горение твердого топлива может происходить в двух режимах: стационарный и нестационарный (выход двигателя на режим, переход с одного уровня давления на другой в многорежимных двигателях).

В стационарных условиях скорость горения в общем случае будет зависеть от следующих факторов:

давление в камере сгорания. Чем больше давление, тем меньше толщина зоны газификации, тем больше тепловой поток к поверхности горения, тем выше ее температура, тем больше скорость разложения топлива.

-температура топлива. Чем больше температура топлива, тем больше температура на поверхности горения, тем больше скорость горения.

-скорость продуктов сгорания, которые омывают поверхность горения. С увеличением скорости газового потока возрастает турбулентность газового потока, увеличивается тепловой поток к поверхности горения, возрастает скорость горения. Данный эффект называется эрозионным эффектом (турбулентное горение). Он начинает проявляться при вполне определенной для каждого топлива скорости газового потока, которая называется пороговой скоростью. Наиболее подвержены эрозионному горению баллиститные и медленногорящие топлива (Эрозионный эффект при разработке

двигателя используется редко. С одной стороны, он дает возможность повысить коэффициент заполнения камеры сгорания топливом, т.е. увеличить полный импульс двигателя. С другой стороны, эрозионный эффект обладает недостаточной воспроизводимостью, поэтому увеличивает разбросы ВБХ и ухудшает точность попадания ракеты в цель).

-величина НДС заряда. Чем выше деформации топлива, тем выше скорость горения. Это можно объяснить появлением в твердом топливе микротрещин в области больших деформаций. Величина возрастания скорости горения может достигать 20%. Эффект возрастания скорости наблюдается, в основном, для СТТ (Влияние НДС на скоростьгорения обычно не учитывают, т.к. в реальных конструкциях действие этого фактора обычно незначительно, да и проявляется он обычно только в начальные моменты работы двигателя, т.к. канал разгорается, и его деформации резко уменьшаются).

-неравномерности поля скоростей горения, как по радиусу, так и по длине из-за влияния технологических факторов (у зарядов СТТ). Скорость горения на максимальном радиусе заряда на 3-5 % больше, чем в центральной его части. Механизм воздействия связан с технологическими факторами: режимами заполнения и полимеризации топлива (Влияние технологических факторов обычно также не учитывают, т.к. достоверных методик расчета в настоящее время нет, да и действует этот эффект незначительно; его учитывают по результатам отработки двигателя).

-миграция компонентов топлива в бронирующее или теплозащитное покрытия, защитно-крепящий слой. В этом случае меняется химический состав топлива и меняется скорость горения топлива. Она, как правило, увеличивается. У СТТ чаще всего мигрирует пластификатор, вследствие чего скорость горения в пристеночном слое может возрасти на 10…20%. Это приводит к беспорядочным пикам давления в конце работы двигателя. У баллиститных топлив в бронепокрытие может мигрировать нитроглицерин. Последнее особенно опасно, т.к. бронирующее покрытие становится способным к самостоятельному горению и перестает выполнять свою функцию. Это ведет к взрыву двигателя из-за увеличения давления вследствие возрастания газоприхода от заряда (Влияние миграционных эффектов на скорость горения обычно пренебрегают, т.к. сейчас есть методы, позволяющие практически исключить миграцию).

неравномерность поля температур заряда. Возникает в результате прогрева слоев топлива через бронирующее покрытие в процессе работы двигателя. Проявляется, как правило, для вкладных зарядов торцевого горения. При действии этого фактора на образующей заряда скорость горения может возрасти на 3…5%. Это приводит к искривлению фронта горения топлива, и постепенному повышению давления в камере сгорания (Влияние переменного поля температур в заряде учитывается применением специальных методик расчета).

Все перечисленные факторы влияют на скорость горения и ВБХ двигателя. Они проявляются при проведении огневых стендовых испытаниях РДТТ. Однако при проектировании обычно учитывают только зависимость скорости от давления в камере и температуры топлива, и иногда от скорости газового потока. При работе заряда обычно считается, что топливо горит параллельными слоями. Это положение называют геометрическим законом горения топлива.

При стационарном горении топлива в его зоне, примыкающей к реакционной зоне, образуется прогретый слой, который передвигается при горении топлива, изменяясь в соответствии с изменением давления камере. При нестационарном горении, когда идет резкое изменение давления, прогретый слой не успевает перестроиться, т.к. время его перестройки на 1…2 порядка больше, чем время перестройки процессов в реакционной зоне. В результате этого температура поверхности горения начинает зависеть не только от уровня давления, но и от его градиента. При возрастании давления в камере сгорания нестационарная скорость горения становится больше стационарной. При резком падении давления нестационарная скорость горения становится меньше стационарной.

Соседние файлы в папке РКТ-02-1