Жидкостные ракетные двигатели (стр. 4 из 36)

В действительности при работе ракетного двигателя изменение массового секундного расхода топлива т сопровождается изменением параметров потока по тракту двигателя (W_a, Р_а, Т_к). Однако, т.к. изменение т на стабилизированном участке полета незначительно, то принимают:

Определим зависимость

-импульс давления

Дроссельные характеристики представляют собой семейство прямых с угловым коэффициентом А, зависящим от скорости на срезе сопла, рис.12.

Зона нежелательной работы

Рис.12

При массовом секундном расходе

, согласно полученной

графической зависимости, рис. 12, тяга принимает отрицательные значения. В действительности этого не наблюдается, т.к. в этом случае существенным образом меняется режим истечения (отрыв потока от стенок сопла), что обуславливает положительные значения тяги. При работе ЖРД существует некоторое значение массового секундного расхода

, меньше которого работа двигательной установки является нежелательной в течение длительного периода времени.

Зависимость удельного импульса I_уд от массового секундного расхода т представлена на рис. 13

При работе двигателя целесообразно поддерживать постоянной величину удельного импульса даже при изменении массового секундного расхода. Это возможно за счет обеспечения следующих мероприятий:

поддержание постоянным перепада давления на форсунках;

поддержание постоянным давления в камере, Pк=const;

обеспечение работы двигательной установки на расчетном режиме.

Рис.13

Мероприятия, обеспечивающие изменение протекания дроссельной характеристики.

Рис.14

1.Изменение вида топлива, рис.14

2.Изменение площади среза сопла, рис. 15

Рис.15

4.2. Высотная характеристика

Высотная характеристика - зависимость тяги и удельного импульса от высоты полета при постоянном значении массового секундного расхода и неизменном соотношении компонентов топлива.

Рис. 16

На рис. 16 представлена зависимость давления окружающей среды Р_н от высоты Н.

На рис. 16 приведены зависимости тяги

и удельного импульса I_уд

от высоты полёта. Необходимо отметить, что при малых высотах полёта из-за сильного перерасширения газа наблюдается отрыв потока от стенок сопла, что учтено при построении высотной характеристики.

Рис.17

4.3. Режимы работы сопла

1) Расчетный режим, Р_а = Р_н, рис. 18а

2)Режим недорасширения,

рис. 186.

Режим недорасширения наблюдается при полете летательного аппарата по траектории выше расчетной.

3) Режим перерасширения, Ра < Рн . рис. 18а.

Режим перерасширения наблюдается при полете летательного аппа-г-о-э по траектории ниже расчетной.

а)

б)

в)

Рис. 18

Влияние высотности сопла на протекание высотной характеристики

Высотность сопла определяется расчетным значением давления на срезесопла Ра; чем меньше Ра, тем высотность сопла больше.

1) Возьмём серию сопел для которых справедливо соотношение

, при условии

2)Для сопла с относительной степенью расширения - F₁на расчетной высоте - Н₁ наблюдается расчетное значение тяги - -Ун,1, ко
торое является для него максимальным, рис.19.

3)Рассмотрим сопло, у которого относительная степень расширения

, причем Так как , то и

4)Точки с экстремальными значениями тяг соединим кривой, ко
торая будет являться высотной характеристикой всережимного со
пла, рис.19

Рис.19 5.

Общие сведения о ЖРД

5.1. Системы космических летательных аппаратов

Различают следующие типы космических летательных аппаратов: 1) Баллистические ракеты (Б.Р.). Обеспечивает доставку полезного груза к цели без вывода на орбиту.

Б.Р.

26

2) Ракетоносители (Р.Н.).

Обеспечивает доставку полезного груза к цели с выводом на орбиту.

Р.Н.

а) Последовательная схема.

б) Пакетная схема.

3) Многоразовые транспортные космические аппараты (МТКА). Назначение такое же, как у Р.Н.

МТКА

КА).

4) Межорбитальные транспортные космические аппараты (МоТ-

Обеспечивает вывод полезного груза на более высокие, чем Р.Н., космические орбиты.

МоТКА

5) Искусственные спутники земли (ИСЗ).

исз

6) Лунные космические аппараты (ЛКА), межпланетные космические аппараты (МпКА)..

ЛКА, МпКА

5.2. Классификация и схемы ЖРД

Одна из возможных классификаций ЖРД (по способу получения рабочего тела для турбины ТНА) представлена на рис.20.

Рис.20