Расчет камеры жидкостного ракетного двигателя - Курсовая работа

6.1 По величине коэффициента соотношения компонентов топлива К1 вычисляются массовые секундные расходы горючего и окислителя 6.2 В первом приближение по номограмме находится относительный расход топлива в пристеночном слое 6.3 Определение коэффициента соотношения компонентов в газогенераторе К1, ГГ 7.1 Расчет потребных значений давлений компонентов на выходе из насосов и турбины 8.1 Расчет однокомпонентной центробежной форсункиВыбор указанных параметров при проектировании ЖРД назначают в основном из условия реализации оптимального удельного импульса двигателя, что соответствует высоким значениям давления в камере рк и степени расширения сопла по давлениюПредельный уровень давления в камере ЖРД с дожиганием определяется из условия равенства потребной мощности насосов и располагаемой при этом мощности турбины ТНА.Оптимальное значение давления на срезе сопла определяется конкретным соотношением между создаваемой соплом тягой и его длиной (массой), при которых конечная скорость ракеты максимальна.В настоящее время существуют тенденции широкого использования для ракетоносителей ЖРТ с низкокипящими и криогенными компонентами.Двигатель работает на высококипящем двухкомпонентном топливе (жидкий водород жидкий кислород).Газогенератор (8 и 9) должен обеспечивать минимальное давление в двигателе, в который подается практически весь окислитель и незначительная часть горючего, соответствующая принятой температуре.В двигателях с дожиганием на несамовоспламеняющемся топливе применяются 3-х насосные схемы ТНА с осевой одноступенчатой реактивной турбиной.Запуск ЖРД с дожиганием на несамовоспламеняющемся топливе помимо основной турбины, работающей на продуктах сгорания основного топлива, требует дополнительных устройств для раскрутки ротора ТНА и для розжига топлива.В современных ракетах значение тяги двигателей в полете может регулироваться путем варьирования соотношения компонентов топлива или за счет изменения частоты оборотов насосов.При достижении расчетной скорости полета и соответствующего ей угла тангажа система управления полетом выдает команду на выключение ДУ данной ступени, запуск двигателя следующей ступени. Для повышения надежности выключение происходит в два этапа: прекращается подача топлива в газогенератор. Резко уменьшается скорость вращения ротора ТНА. Понижается давление в топливных магистралях прекращается процесс горения в камере, ДУ выключается, одновременно запускается ДУ второй ступени.Исходные данные: P=500 КН, давления в камере =25000 КПА, давления на срезе сопла =25 КПА, тип ЖРТ: Н2 О2; ?ок = 0,7; К1= 5,556; ?т= 0.3449 г/см3; рн=0 (Прототип - третья ступень РН), lt = 1002 Дж/кг; S = 17.98 Дж/кг.Значения основных параметров продуктов сгорания находятся для трех сечений камеры двигателя: на входе в сопло (индекс "с"); в критическом сечении (индекс "*"); в выходном сечении ("а").Определяется коэффициент (где - коэффициент тяги в пустоте) потерь в сопловом блоке, которые включают потери на трение и потери на рассеивание вектора скорости потока в выходном сечении сопла где - угол раствора расширяющейся части сопла на его срезе, .Расход топлива через камеру двигателя: Диаметр и площадь выходного сечения сопла: Диаметр и площадь критического сечения соплаЗначение Fk лежит в допустимом диапазоне изменения указанной величины, Fk =2…8 б) относительная расходонапряженность смесительной головки в) Площадь и диаметр камеры г) Длина смесительной головки камерыVц - объем цилиндрической части камеры, Vc - объем сужающейся части камеры. Объем камеры сгорания двигателя рассчитывается по уравнению: Vk = Lпр · F а) выбор значения приведенной длины камеры - LпрИсходными данными для определения Ас и nc являются: радиус критического сечения сопла - = 0,061 м, радиус цилиндрической части камеры - = 0,105 м, угол касательной в месте соединения параболы с расширяющейся частью сопла - ?2 = 500, угол касательной в месте соединения параболы с цилиндрической частью сопла - ?1 = 850, tg?1 = 11,43, tg?2 = 1, 19а) Объем сужающейся части сопла б) Объем цилиндрической части камеры: Vц = Vk - Vc = 0,0084 - = 0,00764 м3 в) Протяжность цилиндрической части камеры:, , угол касательной в критическом сечении ?3 = 700 угол касательной на срезе сопла - ?4 = 800, tg?3 = 1, 19, tg?4 = 5,676.

Содержание

Введение

1. Исходные данные расчета ЖРД

1.1 Выбор значений давления в камере и на срезе сопла

1.1.1 Выбор значений давления в камере ЖРД

1.1.2 Выбор значения давления на срезе сопла

1.2 Выбор жидкостного ракетного топлива

2. Анализ пневмогидравлической схемы ДУ Схема ЖРД

2.1 Системы газогенерации

2.2 Конструктивная схема ТНА

2.3 Система запуска двигателя

2.4 Управление двигателем

2.5 Выключение двигателя

3. Определение основных параметров ЖРТ и его продуктов сгорания

3.1 Определение основных параметров жидкого ракетного топлива

3.2 Определение основных параметров продуктов сгорания ЖРТ

4.Определение коэффициентов потерь

4.1 Расчет действительных значений параметров камеры двигателя

4.2 Расчет площади и диаметра смесительной головки камеры

4.3 Определение объема камеры сгорания двигателя

5. Профилирование сопла

5.1 Профилирование сужающейся части сопла

5.2 Протяженность цилиндрической части камеры сгорания

5.3 Профилирование расширяющейся части сопла

6. Расчет значений массовых секундных компонентов по участкам магистралей горючего, окислителя и генераторного газа

Введение

Камера двигателя является основным агрегатом жидкостного ракетного двигателя в значительной мере определяющим такие показатели двигателя как удельный импульс тяги, удельную массу, габаритные размеры, надежность и т.д.

Конструктивные схемы выполненных камер многообразны. В современных ЖРД преимущественное применение получили цилиндрические камеры сгорания, которые в сочетании с плоской смесительной головкой позволяют осуществить процесс создания тяги при высокой расходонапряженности с одновременной организацией надежной системы топливной защиты и обеспечением требуемых термопрочностных характеристик. Указанная конструкция камер достаточно технологична в изготовлении.

В данной работе приводится упрощенная методика газодинамического расчета камеры ЖРД, применимая для двигателей с дожиганием и без дожигания генераторного газа. Газодинамический расчет включает три этапа: определение газодинамических размеров камеры сгорания; профилирование сверхзвукового сопла; проектирование смесительной головки, определение основных параметров газа в расчетных сечениях камеры.

Также мы определяем параметры проточного охлаждений в критическом сечении сопла, оцениваем распределение плотности теплового потока по длине камеры.

Затем после оценки гидравлических потерь в топливных магистралях определяем потребные напоры насосов; затем из уравнения энергетического баланса находим массовый секундный расход или давление генераторного газа.

Данные расчеты камеры позволяют оценить толщины днищ смесительной головки и наружной стенки камеры.1. Г.В. Куликов Н.Л. Ярославцев Расчет камеры жидкостного ракетного двигателя

2. Г.В. Куликов Н.Л. Ярославцев Альбом конструкций и элементов камер ЖРД

3. Лабораторный практикум по курсу "Теория расчет и проектирование ракетный двигателей"

4. Н.Л. Ярославцев Термодинамические и теплофизические свойства рабочих тел ЖРД (Методические указания к курсовому проекту по дисциплине "Теория, расчет и проектирование ракетных двигателей")

5. В.Г. Попов Н.Л. Ярославцев. Жидкостные ракетные двигатели

Размещено на .ru