Расчет двигателя орбитального маневрирования
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
в расширяющейся части ускоряется до сверхзвуковой скорости.
Определим угол на выходе из сопла. Для сопел работающих в пустоте, связь между величиной недорасширения и углом ?а выражается зависимостью
,
где ?а = 3,524[1], wa=2993[1], ?a- плотность продуктов сгорания на выходе из сопла.
.
.
.
Зная ?а, по графикам зависимости от длины и радиуса сопла определяем угол раскрытия сверхзвуковой части сопла , а также относительное удлинение , откуда . Находим радиусы скругления докритической и закритической части сопла
;
.
По полученным данным строим сопловую часть двигателя по методу касательных:
Рисунок 3.1- Контур сверхзвуковой части сопла
4. Расчет геометрических размеров камеры сгорания
Расчет заключается в определении объема, длины и диаметра камеры сгорания. Используя методику, изложенную в работе [3], находим объем камеры
где
Тогда объем камеры
Радиус камеры сгорания
где .
Тогда
Диаметр камеры
Длина камеры
Для построения профиля камеры, если ограничиться цилиндрической формой камеры сгорания с плоской головкой, необходимо определить: объем, длину цилиндрической части, форму и длину входной части сопла. С повышением давления в камере сгорания радиус R2 следует принимать большим, так как при меньшей кривизне контура выходной части сопла низкотемпературный пристеночный слой сохраняется более устойчивым, т.е. теплозащита стенки будет более надежной. Рекомендовано принимать
При принятой форме входной части сопла ее длина
где
Тогда длина камеры
Координаты точки сопряжения дуг окружностей R1 и R2
Тогда
.
Находим длину цилиндрической части камеры сгорания
где объем входной части сопла, равный
Площадь сечения камеры сгорания равна
Тогда длина цилиндрической части камеры сгорания
Рисунок 4.1- Контур камеры сгорания
5. Расчет смесительных элементов камеры
.1 Выбор типа и схемы размещения смесительных элементов на головке камеры ЖРД
Для подачи обоих жидких компонентов выбраны жидкостные однокомпонентные форсунки, так как в случае двухкомпонентных форсунок при интенсивном протекании процессов сгорания вблизи форсунок огневое днище головки и особенно узлы пайки форсунок в днищах будут работать при повышенных температурах. В таком случае пришлось бы еще организовывать вокруг каждой форсунки жидкостную завесу. В двигателях, работающих на однокомпонентных форсунках, для обеспечения хорошего смесеобразования необходимо равномерное чередование форсунок горючего и окислителя. Так как в камере сгорания давление низкое, то при расчетах увеличивается площадь камеры сгорания. Чтобы заполнить всю полость камеры форсунками при соотношении компонентов Кm=2,919 необходимо выбрать шахматную схему расположения форсунок на головке камеры.
Рисунок 5.1-Схема размещения форсунок
Для защиты стенок камеры сгорания от прогара, создаётся защитный пристеночный слой с помощью определенного размещения форсунок с рациональным соотношением компонентов Кm чтобы не использовать завесу. Посчитаем ?ок для пристеночного расположения форсунок в варианте а)
для N2O4+НДМГ - Кm0 =3,1[2],
Тогда для варианта б)
Тогда
Такое значение ?ок позволяет не использовать завесу.
5.2 Расчёт геометрических характеристик форсунок
При расчёте форсунки необходимо знать расход через одну форсунку. Чтобы определить его при известных общих расходах компонентов, находим количество форсунок горючего nф.г и окислителя nф.ок. Для этого вычерчиваем днище головки камеры сгорания. Выбираем расстояние между центрами форсунок и конструктивно их располагаем .Наружный диаметр форсунок 24 мм. После этого подсчитываем количество форсунок каждого компонента. На диаметре камеры , с учётом периферийного пояса завесы: nф.г - количество форсунок горючего, nф.г =52 ; nф.ок - количество форсунок окислителя, nф.ок = 37 . Расходы через одну форсунку окислителя
Расходы через одну форсунку горючего
Задаемся углом распыливания и перепадом давления на форсунке ?рф. Наиболее распространенные значения угла лежат в пределах [5], а значения [5].Так как плотность окислителя выше плотности горючего, то зададимся такими значениями угла:
Зная угол по графику, [4], находим коэффициент расхода и геометрическую характеристику А:
Далее определяем площадь сечения сопла форсунки и диаметр сопла:
где , [4];
Тогда
Откуда получаем диаметры и радиусы сопел горючего и окислителя:
Из конструктивных соображений, учитывая влияние различных параметров на работу форсунки, задаемся числом входных отверстий и плечом закрутки Зная и i определяем
Определим коэффициент трения ? для условий входа в форсун