Процесс газообразования в камере ракетного двигателя определяется скоростью горения твердого топлива, зависящей от его состава, и поверхностью горения заряда, определяемой его геометрическими параметрами. При горении твердого топлива данного состава давление в камере двигателя определяется в основном отношением поверхности горения топлива к площади критического сечения сопла, а при неизменном критическом сечении – площадью горящей поверхности заряда. Если горящая поверхность возрастает, то горение называется прогрессивным (прогрессивная форма заряда). Характеристикой поверхности заряда называется отношение горящей поверхности заряда к начальной величине этой поверхности .
Выбор формы заряда должен обеспечивать характер изменения давления, а следовательно, и тяги во времени в соответствии с требуемыми характеристиками ЛА.
Исходные данные:
Наружный радиус заряда ;
Радиус канала ;
Полная длина заряда ;
Длина щелевой части ;
Половина ширины щели .
Порядок расчета:
Углы и в начальный момент горения
;
.
Рис. 8. Сектор щелевого заряда
Полная начальная площадь горения заряда
.
Начальный объем заряда
.
Граничное значение параметра , при котором исчезает дуговая часть периметра канала щелевой части
.
Максимальное значение параметра
.
Поскольку , то по окончании горения дуговая часть периметра канала щелевой части не исчезнет и всегда .
Текущая площадь поверхности горения
;
Текущий объем заряда
где ; ; .
Вычисляем характеристики прогрессивности заряда и для значений и , при условии, что ,
где ; ; ; .
Данные расчета сведем в таблицу 1.
, | 0 | 0,07 | 0,14 | 0,21 | 0,28 | 0,35 | 0,42 |
1,146 | 6,263 | 10,564 | 14,25 | 17,458 | 20,284 | 22,799 | |
2,866 | 13,887 | 21,51 | 27,203 | 31,668 | 35,294 | 38,316 | |
, | 9,799 | 10,285 | 10,639 | 10,852 | 10,925 | 10,857 | 10,649 |
, | 3,846 | 3,308 | 2,714 | 2,076 | 1,405 | 0,71 | 0 |
1 | 1,05 | 1,086 | 1,108 | 1,115 | 1,108 | 1,087 | |
0 | 0,14 | 0,294 | 0,46 | 0,635 | 0,815 | 1 |
Расчет звездчатого заряда
Звездчатые заряды нашли очень широкое применении в современных двигателях твердого топлива, благодаря отработанной технологии изготовления и высокому коэффициенту внутреннего заполнения, однако, звездчатые заряды имеют дегрессивные остатки топлива, которые можно устранить профилированием внутренней поверхности камеры сгорания и применением вкладышей из легких материалов. Также по сравнению с щелевыми зарядами они дают меньшее время работы, а также наличие участков с повышенной концентрацией напряжений.
Исходные данные:
Тяга двигателя ;
Ускорение свободного падения ;
Время работы двигателя ;
Диаметр заряда ;
Марка топлива ПАЛ-18/7;
Плотность топлива ;
Температура горения топлива ;
Скорость горения топлива ;
Масса топлива ;
Удельный импульс тяги с учетом потерь ;
Газовая постоянная ;
Давление в камере сгорания .
Порядок расчета:
Величина скорости горения, которую можно допустить в канале заряда, исходя из условия отсутствия эрозионного горения
,
где удельный вес топлива;
приведенная сила топлива.
Площадь канала при отсутствии эрозионного горения
,
где вес топлива;
коэффициент тепловых потерь.
Потребный коэффициент заполнения поперечного сечения КС
,
где площадь КС.
Потребное значение относительной толщины свода заряда
.
По графику зависимости подбираем число лучей и тип заряда, обеспечивающий потребный коэффициент заполнения. Выбираем звездчатый заряд со скругленными углами и .
По графикам и определяем характеристику прогрессивности горения заряда и коэффициент дегрессивно догорающих остатков .
.
Длина заряда
.
Угол раскрытия лучей
.
Радиус скругления .
Принимаем .
По таблице определяем значения углов
;
, из конструктивных соображений принимаем
Толщина свода заряда
.
Относительная длина заряда
.
Рис.9. Звездообразный заряд со скругленными углами.
Дата: 2019-07-31, просмотров: 276.