Тяга ракетного двигателя - раздел Политика, Курс лекций по направлениям Двигательные установки летательных аппаратов ДУЛА Энтальпию Продуктов Сгорания В Камере Сгорания В Кинетическую Энергию Струи М...
Энтальпию продуктов сгорания в камере сгорания в кинетическую энергию струи можно преобразовать различными способами: подводом теплоты и массы по тракту постоянной геометрии, ускорением в сужающихся и расширяющихся соплах.
Обычно используют сопло переменной геометрии - осесимметричное сопло Лаваля как наиболее простой и надежный геометрический способ разгона рабочего тела.
Под тягой двигателя понимают результирующую сил, действующих на внутреннюю поверхность тракта, и сил воздействия невозмущенной окружающей среды на внешнюю поверхность двигателя, кроме сил аэродинамического сопротивления.
Рассмотрим двигатель на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Схема возникновения тяги ракетного двигателя
Границей между внутренней и наружной поверхностями является срез выходного сечения сопла а-а, рабочее тело - идеальный газ, массовые силы отсутствуют. В соответствии с определением, при постоянном давлении окружающей среды рн тяга есть сумма интегралов сил давления по наружной и внутренней поверхностям двигателя
. (2.1)
Так как вектор сил давления замкнутой наружной поверхности равен нулю, то
Отсюда,
. (2.2)
Значение второго интеграла в (2.l) определим с помощью теоремы импульсов: изменение количества движения за единицу времени объема газа равно результирующей внешних сил, действующих на этот объем. В ракетной технике есть фундаментальное понятие: расход рабочего тела , кг/с - масса рабочего тела, истекающая через срез сопла в единицу времени со скоростью Течение газа рассматриваем одномерным, положительное направление оси совпадает с направлением тяги, значением скорости газа в камере сгорания пренебрегаем.
Теорема импульсов:
,
или
.
Тогда
.
При осесимметричном одномерном течении идеального газа формула тяги имеет вид
. (2.3)
Вектор тяги направлен по оси двигателя, размерность тяги – ньютон (система СИ), кгс (ТСЕ). Возникает вопрос: куда же приложена сила тяги? Если двигатель расположен на стенде, то интеграл сил давления (2.1) (тяга РД) передается именно датчику для измерения тяги, как показано на рис. 2.3. Для измерения тяги и проводится испытание двигателя при постоянном барометрическом давлении pн. В составе ракеты тяга двигателя передается на раму крепления или к соединительному отсеку в соответствии с рис. 2.4.
Рис 2.3. Схема приложения тяги двигателя на стенде
R - реакция опор
Рис 2.4. Схема приложения тяги двигателя I ступени к конструкции ракеты
Характерными в определении тяги являются:
1.Тяга в пустоте (рн = 0)
. (2.4)
С позиций разработчика ракеты удобно ввести понятие эффективной скорости истечения , тогда .
2.Тяга на произвольной высоте Н в атмосфере (активный участок полета)
. (2.5)
3.Тяга на Земле
. (2.6)
4.Стартовая тяга
. (2.7)
5.Тяга на режиме равенства давлений потока на срезе сопла и окружающей среды (расчетный режим работы сопла)
. (2.8)
Из (2.8) следует, что необходимо получать как можно большее значение скорости истечения продуктов сгорания на срезе сопла при заданном расходе. А скорость истечения пропорциональна величине , именно поэтому продукты сгорания топлив имеют высокое значение температуры (до 4000 К).
Для современных РД характерен широкий диапазон тяг: от нескольких грамм (двигатели коррекции, стабилизации и т.п.) до сотен тонн - РД 180 P0 ≈ 800т., F1 Р0 ≈ 700т., РДТТ "Шаттл" Р0 ≈ 1200т.
ГОУ ВПО МГТУ им Н Э Баумана... В Е Медведев А Г Минашин С Д Панин Б Б Петрикевич...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Тяга ракетного двигателя
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Краткий исторический экскурс
Человечество впервые увидело реактивное движение на примере каракатицы – живого существа, передвигающего отбрасыванием воды и сокращением мышц внутри организма.
Порох, состоящий из смеси с
Удельные параметры ракетного двигателя
Абсолютная величина тяги РД никак не характеризует степень совершенства РД. Для ЖРД качественным показателем является удельный импульс тяги (удельный импульс) - величина импульса тяги двигателя с е
Расходный комплекс камеры
Задается соотношением
.
Размерность: в СИ β [м/с], в ТСЕ β[сек].
Характеризует удельный импульс, создаваемый только камерой сгорания (корпусом двигателя) без со
Коэффициент тяги
Задается соотношением
.
Коэффициент тяги показывает увеличение тяги двигателя вследствие наличия сопла. Иногда КТ называют безразмерной тягой. Теоретическое значение
Геометрическая степень расширения сопла
Эта величина не только определяет размеры сопла, но и характеризует основные параметры работы сопла: (или скорость ). Связь между основными параметрами определяется известными из газовой динамики с
Оценка эффективности ракетного двигателя
Очевидно, что эффективность РД можно оценивать только с позиций ЛА, т.е. критерии качества РД должны вытекать из целей ЛА как объекта высшего уровня иерархии. Из курса ОУЛА известно, что критерием
Топлива ракетных двигателей
Под топливом РД будем понимать вещество или совокупность веществ, способных к химическим реакциям с выделением энергии и к образованию высокотемпературных продуктов для создания тяги. Таких веществ
Жидкие ракетные топлива
По назначению жидкие ракетные топлива (ЖРТ) подразделяют на основные, пусковые и вспомогательные. Основные предназначены для создания тяги маршевых двигателей, т. е. разгона полезной нагрузки, а та
Коэффициент избытка окислителя
Рассмотрим соотношение компонентов в двухкомпонентном топливе. Горючее содержит преимущественно элементы с электроположительной валентностью (С, Н, AI, В и др.), а окислитель - с электроотрицательн
Твердые ракетные топлива
К твердым топливам, являющимися источниками энергии на борту ракеты и рабочего тела двигателей, предъявляют ряд требований, схожих с требованиями к жидким топливам. Ясно, что нужны рецептуры с наиб
ЛЕКЦИЯ 4
Продукты сгорания твердого топлива оказывают воздействие на материалы тракта и для массового совершенства тепловой защиты ДУ необходимо выбирать или создавать рецептуры с меньшим значением величины
Гибридные топлива
Гибридным называют топливо, в котором один компонент перед запуском двигателя находится в твердом виде, а другой - в жидком. Твердый компонент размещен в корпусе двигателя (аналогия с РДТТ), жидкий
Горение жидких топлив
С момента впрыска в камеру до полного преобразования в конечные продукты сгорания компоненты проходят путь сложных превращений. Рабочий процесс в камере должен обеспечить максимальную полноту сгора
Горение твердых топлив
Горение твердых топлив есть последовательность процессов в соответствии со схемой рис. 4.3. После прогрева поверхностного слоя баллиститного топлива устройством запуска ДУ происходит газификация то
Горение гибридных топлив
Горение происходит по поверхности твердого компонента, капли жидкого компонента движутся вместе с продуктами сгорания как жидкогазовая смесь, продукты испарения жидкости диффундируют к поверхности
Термодинамические расчеты состава и параметров рабочего тела
Моделирование рабочих процессов в РД начинает с расчета равновесного состава продуктов сгорания и значений термодинамических параметров ( и др.).
Кроме того, необходимо знать переносные св
Термогазодинамика потока рабочего тела
Перейдем к термогазодинамике потоков – определению параметров движущегося рабочего тела. Рассмотрим наиболее простую модель движения газа: одномерное установившееся адиабатическое (изоэнтропическое
Течение газа в соплах
Сопло является трансформатором энергии в ракетном двигателе и его назначение - получение наибольшего значения скорости истечения рабочего тела, существенно превышающего значение скорости звука. Это
Профилирование сопла
В сопле камеры двигателя происходит расширение и разгон продуктов сгорания (рабочего тела), т.е. преобразование тепловой энергии, получаемой в камере сгорания, в кинетическую энергию движения газов
Потери удельного импульса в сопле
Коэффициент потерь удельного импульса в сопле РД представляется в виде:
где - составляющие потерь в сопле.
Представление аддитивной суммой не совсем корректно ввид
Конвективный теплообмен
Перенос в движущейся среде любой субстанции (массы, импульса, теплоты) происходит как молекулярным хаотическим движением, так и конвективным (макроскопическим) движением молей газа или жидкости. Ко
Двигателя твердого топлива
Газовая фаза продуктов сгорания топлив содержит кислородосодержащие компоненты ( и др.), которые через пограничный слой подходят к нагретой поверхности материалов тракта сопла и окисляют их. Возник
Радиационный теплообмен в ракетных двигателях
В высокотемпературных продуктах сгорания топлив ракетных двигателей происходят процессы переноса энергии в форме излучения - атомно-молекулярного перехода части внутренней энергии вещества в поток
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов