Ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ) получили в настоящее время широкое применение. Из опубликованных данных следует, что более 90 % существующих и вновь разрабатываемых ракет оснащаются РДТТ. Этому способствуют такие основные достоинства их, как высокая надежность, простота эксплуатации, постоянная готовность к действию. Наряду с перечисленными достоинствами РДТТ обладают рядом существенных недостатков: зависимостью скорости горения ТРТ от начальной температуры топливного заряда; относительно низким значением удельного импульса ТРТ; трудностью регулирования тяги в широком диапазоне.
РДТТ применяются во всех классах современных ракет военного назначения. Кроме того, ракеты с РДТТ используются в народно- хозяйственных целях, например, для борьбы с градом, бурения скважин, зондирования высоких слоев атмосферы и.д.
Разнообразие областей применения и выполняемых задач способствовало разработке большого числа различных конструкций, отличающихся габаритными, массовыми, тяговыми, временными и другими характеристиками. Некоторые представления о широте применения могут дать характеристики тяги РДТТ, находящиеся в крайних областях этого диапазона. Для РДТТ малых тяг значение тяги находится в пределах от 0,01 Н до 1600 Н. Тяги наиболее крупных двигателей достигают десятков меганьютонов. Например, для РДТТ диаметром 6,6 м тяга составляет 31 МН.
В данной работе рассмотрен вопрос проектирования в учебных ( с использованием ряда учебных пособий) РДТТ верхней ступени ракеты носителя, на смесевом топливе, полагающий знакомство с основами расчета и проектирования твердотопливных двигателей, методиками определения основных параметров двигателя, расчетом прочности, примерами проектирования топливных зарядов.
3. Выбор оптимальных параметров и топлива.
|
Тяга двигателя в пустоте |
P(Н)= |
30000 |
|
Время работы двигателя |
t(с)= |
25 |
|
Давление на срезе сопла |
P a(Па)= |
10270 |
|
Топливо ARCADENЕ 253A |
|
|
Начальная скорость горения |
u1(мм/с)= |
1,554 |
|
Показатель степени в законе горения |
n |
0,26 |
|
Коэффициент температурного влияния на скорость горения |
a t= |
0,00156 |
|
Начальная температура топлива |
tн(°С)= |
20 |
|
Начальная температура топлива |
Tн(К)= |
293,15 |
|
Плотность топлива |
r(кг/м^3)= |
1800 |
|
Давление в камере сгорания |
P k(Па)= |
6150000 |
|
Скорость горения при заданном давлении |
u(мм/с)= |
4,558 |
|
Температура продуктов сгорания |
T(К)= |
3359,6 |
|
Молекулярный вес продуктов сгорания |
m(кг/кмоль)= |
19,531 |
|
Средний показатель изоэнтропы на срезе сопла |
n= |
1,152 |
|
Расчётный удельный импульс |
Iу(м/с)= |
2934,8 |
|
Расходный комплекс |
b(м/с)= |
1551,5 |
|
Идеальный пустотный удельный импульс |
Iуп(м/с)= |
3077,3 |
|
Удельная площадь среза сопла Fуд |
(м^2с/кг)= |
30,5 |
|
Относительная площадь среза сопла |
Fотн= |
54,996 |
|
Коэффициент камеры |
jк= |
0,980 |
|
Коэффициент сопла |
jс= |
0,960 |
|
Коэффициент удельного импульса |
jI= |
0,941 |
|
Коэффициент расхода |
mс= |
0,990 |
|
Коэффициент расходного комплекса |
jb= |
0,990 |
|
Действительный расходный комплекс |
b(м/с)= |
1535,828 |
|
Действительный удельный пустотный импульс |
Iуп(м/с)= |
2895,124 |
|
Действительный расход газа |
m(кг/с)= |
10,362 |
|
Площадь минимального сечения |
Fм(м^2)= |
0,003 |
|
Средняя поверхность горения |
W(м^2)= |
1,263 |
|
Высота свода |
e0(мм)= |
113,947 |
|
|
e0(м)= |
0,114 |
|
Отношение площадей |
k=Fсв/Fм= |
3,000 |
|
Площадь свободного сечения канала |
Fсв(м^2)= |
0,008 |
|
Требуемая масса топлива |
mт(кг)= |
259,056 |
|
|
|
|
|
Количество лучей звезды |
i= |
6 |
|
Угол |
q(°)= |
67,000 |
|
e=0,7…0,8 |
|
0,750 |
|
Полуугол |
q/2(р рад)= |
0,585 |
|
Угол элемента звезды |
a(рад)= |
0,393 |
| | | |
)