Топлива ракетных двигателей - раздел Политика, Курс лекций по направлениям Двигательные установки летательных аппаратов ДУЛА Под Топливом Рд Будем Понимать Вещество Или Совокупность Веществ, Способных К...
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 известно немало и всякий раз возникает вопрос о выборе топлива двигателей конкретной ракеты.
К топливам предъявляется широкий спектр требований, который можно разделить на два класса:
1. Баллистические требования - обеспечение наибольшей дальности полета ракеты или наибольшей массы полезной нагрузки.
2. Эксплуатационные требования - обеспечение условий эксплуатации ракеты в процессе транспортировки, заправки ракеты (жидкие топлива), хранения, воздействие продуктов сгорания на окружающую среду, наличие промышленной базы для изготовления серии ракет и др.
Ясно, что в первую очередь рассматриваются топлива с наибольшей баллистической эффективностью для выполнения целевого назначения ракеты, а эксплуатационные требования выступают как ограничения в процессе поиска лучших решений по баллистической эффективности.
Критерий эффективности топлива ракетного двигателя в составе ракеты.
Критерием качества ступени ракеты является конечная скорость (3.1).
Для достижения ее максимума следует применять топлива с наибольшим значением удельного импульса и с максимально возможной плотностью (большая плотность топлива приводит к меньшей массе конструкции двигателя и баков жидкостных ракет). Для идеальной конечной скорости ЛА характерно выражение
, (3.2) где - относительное содержание топлива на борту или коэффициент заполнения топливом. Изменение коэффициента с от величины показано на рис. 3.1 - с ростом значения коэффициента заполнения влияние плотности топлива на коэффициент с падает. Для первых ступеней ракет характерны малые значения - влияние плотности соизмеримо с влиянием удельного импульса.
В общем случае критерием баллистической эффективности топлива в составе ДУ ступени УБР служит показатель, вытекающий из (3.2) и из условия максимума конечной скорости
. (3.3)
Значения величины «с» необходимо определять для каждой ступени ракеты в ходе баллистического анализа проектируемой УБР. В общем случае можно рекомендовать следующее:
- влияние плотности топлива на баллистическую эффективность существенно для одноступенчатых ракет и первых ступеней составных ракет – с = 0,6.. .0,75;
- влияние плотности топлива для верхних ступеней менее существенно и с = 0,15...35.
В общем случае на разных стадиях выполнения сложной программы активного полета рационально использовать топлива с различным сочетанием удельного импульса и плотности. Первые ступени ракетно-космических систем работают на недорогом топливе с повышенной плотностью (кислород + керосин), а последующие ступени на высокоимпульсном дорогом топливе с малой плотностью (кислород + водород).
В ряде случаев целесообразно даже применение топлив переменного состава (с разной плотностью) в пределах одной ступени.
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:
Топлива ракетных двигателей
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
Тяга ракетного двигателя
Энтальпию продуктов сгорания в камере сгорания в кинетическую энергию струи можно преобразовать различными способами: подводом теплоты и массы по тракту постоянной геометрии, ускорением в сужающихс
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
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