Рефотека.ру / Авиация и космонавтика

Курсовая работа: Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Омский государственный технический университет

Кафедра «Авиа- и ракетостроение»

Специальность 160302 – Ракетные двигатели


Курсовая работа

по дисциплине «Теория, расчет и проектирование РД»


Проектирование твердотопливного ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


Омск, 2006

Аннотация


В данном курсовом проекте разработана двигательная установка одноступенчатой баллистической ракеты дальнего действия с основными параметрами:

Дальность полета = 5500 км;

Масса ступени = 34291 кг;

Масса ГЧ = 1900 кг;

Тяга ступени = 710 кН;

Время работы ДУ = 137 c;

Диаметр ракеты = 1.9 м;

Длина ракеты = 15.32 м;

Топливо О2ж+ НДМГ.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части.

В данной пояснительной записке приведены проектировочные, тепловые, газодинамические, массовые и оценочные расчеты.

Записка состоит из 59 листов, содержит 26 рисунков и 7 таблиц. Также к записке прилагается задание на курсовой проект. Библиографический список содержит 14 публикаций.

Графическая часть выполнена на трех листах формата А1.


Содержание


Введение

Выбор основных параметров двигательной установки

Выбор прототипа

Выбор количества камер сгорания

Выбор схемы ракетного двигателя и системы подачи топлива

Управление вектором тяги

Схема крепления двигательной установки на ракете

Размещение турбонасосного агрегата на двигательной установке

Регулирование тяги двигательной установки по величине

Характеристика топлива Выбор давления в камере сгорания и на срезе сопла

Системы зажигания жидкостных ракетных двигателей

Компоновочная схема ракеты в первом приближении

Тепловой расчет Описание конструкции КС по прототипу двигателя РД – 119

Определение потребного объема КС

Расчет продольных размеров КС двигателя

Профилирование сопла

4.1 Профилирование входа в сопло с прямолинейным участком

4.2 Профилирование параболического сопла графическим методом

Описание конструкции насоса окислителя по прототипу насоса двигателя РД

Расчет центробежного насоса ЖРД

6.1 Основные параметры насоса

6.2 Размеры и параметры входа на колесо

6.3 Размеры и параметры выхода из колеса

6.4 Расчет центробежного насоса на кавитацию

6.5 Профилирование элементов конструкции насоса

6.5.1 Профилирование колеса в меридиональном сечении

6.5.2 Профилирование лопаток колеса

6.5.3 Профилирование подвода насоса

6.5.4 Профилирование отвода насоса

Расчет импеллерного уплотнения вала

Описание конструкции турбины по прототипу турбины двигателя РД – 219

Расчет турбины ЖРД

9.1 Определение потребного расхода газа через турбину

Заключение

Список используемой литературы

Приложение 1. Расчет траектории управляемой БР

Приложение 2. Расчет коэффициента избытка окислителя.


Введение


Толчком к развитию ракетной техники явилось открытие дымных порохов, состоящих из калийной селитры, серы и угля.

Массовое применение РДТТ в военной технике началось несколько ранее, чем применение ДУ на жидком топливе. И в настоящее время в военной технике главенствующее место занимают РДТТ, а в космической технике РДТТ успешно конкурируют с ЖРД. Такая тенденция обусловлена рядом факторов, присущих твердотопливным ДУ.

Безусловно, одним из главных достоинств РДТТ следует считать относительную простоту устройства. Действительно, ведь самые первые РДТТ имели примитивную конструкцию, легко реализуемую даже на технологическом уровне средневековья.

Сравнение с ЖРД позволяет отметить такие преимущества конструкции РДТТ:

высокая надежность, т.к. из-за отсутствия топливных баков, системы подачи;

незначительное время для подготовки ракеты к пуску из-за отсутствия заправки;

высокая компактность ДУ и меньшие габариты;

отсутствуют узлы транспортировки компонентов топлива из баков в камеру сгорания (трубопроводы, пневмо- и гидроклапаны);

отсутствуют элементы для принудительной подачи топлива в камеру (элементы вытеснительной системы, турбонасосные агрегаты, форсунки и т.д.);

невелико (а в ряде конструкций и вовсе отсутствует) число подвижных узлов;

нетоксичность твердого топлива в эксплуатации.

Относительная простота устройства РДТТ влечет за собой и облегчение вопросов, связанных с эксплуатацией ракет и пусковых установок, в которых используется РДТТ. Действительно, в связи с небольшим числом узлов в РДТТ требуется небольшой объем трудозатрат на проведение регламентных работ по проверке работоспособностей двигателей в период хранения и при подготовке к старту.

Особенно привлекательной для военной техники является высокая готовность оружия с РДТТ к использованию.

Важным качеством работы РДТТ является их высокая надежность. По отдельным статистическим сведениям после истечения гарантийного срока хранения ДУ вероятность их безотказного срабатывания составляет более 98%. В гарантийный период работа РДТТ выше 99%.

Среди других факторов, в которых проявляются преимущества РДТТ по сравнению с ДУ на жидком топливе, необходимо отметить следующие:

в большинстве случаев при решении одной и той же тактической или стратегической задачи стоимость ракетного комплекса с РДТТ существенно ниже стоимости комплекса с ЖРД;

массовые характеристики современных РДТТ, в том числе и коэффициент их массового совершенства, превосходят аналогичные показатели для ЖРД.

Однако достоинств РДТТ недостаточно для того, чтобы сделать эти ДУ единственно приемлемыми и самыми рациональными как в народном хозяйстве, так и в военной технике. Как и любой технический объект, РДТТ имеют определенные недостатки, что заставляет одновременно развивать ДУ и других классов. Следует отметить следующие недостатки РДТТ:

относительно невысокие значения удельного импульса ДУ на твердом топливе;

сложность регулирования тяги РДТТ по величине и по направлению;

трудность повторного запуска РДТТ;

технологические трудности изготовления топливных зарядов больших масс и габаритов;

высокая чувствительность заряда к дефектам, таким как: пустоты и трещины заряда, а также чувствительность заряда к температуре и влажности окружающей среды;

отдельные эксплуатационные трудности;

отдельные конструктивные трудности.

Подводя итог, можно, тем не менее, отметить, что достоинства РДТТ обусловили их широкое внедрение в практику. Развитие твердотопливной техники будет продолжаться и в дальнейшем, что обусловлено рядом положительных качеств с РДТТ по сравнению с ракетами с ЖРД.

Классификация РДТТ

Ракетные двигатели на твердом топливе могут резко отличаться друг от друга:

по назначению

по числу камер сгорания;

по способу управления величиной и направлением вектора тяги

управляемые;

неуправляемые;

по форме КС;

по способу крепления заряда к камере;

по типу сопла;

по числу запусков

однократного действия;

многократного действия.

По назначению РДТТ можно разделить на следующие классы:

РДТТ ракет, предназначенных для доставки полезного груза с одного места поверхности земного шара в другое, подразделяющиеся в зависимости от дальности действия на следующие группы:

РДТТ ракет ближнего действия;

РДТТ тактических ракет;

РДТТ управляемых и неуправляемых противотанковых ракет;

РДТТ ракет средней дальности;

РДТТ ракет дальнего действия, к которым относятся РДТТ межконтинентальных ракет;

Разгонные и маршевые РДТТ для крылатых ракет.

РДТТ ракет, предназначенных для доставки полезного груза с поверхности земного шара в околоземное пространство, подразделяющиеся в зависимости от непосредственного назначения на следующие группы:

РДТТ зенитных ракет;

РДТТ антиракет.

РДТТ ракет, устанавливаемых на летательных аппаратах и предназначенных для поражения воздушных целей;

РДТТ ракет, устанавливаемых на летательных аппаратах и предназначенных для поражения целей, расположенных на поверхности земного шара или под водой;

РДТТ ракет, устанавливаемых на надводных кораблях и предназначенных для поражения подводных целей;

РДТТ, используемые в качестве стартовых ускорителей;

РДТТ, служащие для резкого увеличения скорости летательного аппарата на траектории или для проведения маневра;

индивидуальный РДТТ, служащий для передвижения или маневрирования человека над поверхностью земли или в условиях космоса;

РДТТ вспомогательного назначения:

пороховые аккумуляторы давления (ПАД);

бортовые источники питания (БИП);

рулевые двигатели;

РДТТ для ускорения разделения ступеней составных ракет;

тормозные РДТТ, обеспечивающие, в частности, мягкую посадку летательного аппарата;

корректирующие РДТТ, служащие для исправления скорости и направления полета космического корабля при отклонении от расчетной траектории;

РДТТ системы ориентации и стабилизации летательного аппарата;

РДТТ ракет, предназначенных для космических кораблей.

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.

Целью данной курсовой работы является разработка РДТТ, предназначенная для первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Выбор основных параметров ДУ

1.1 Выбор типа заряда РДТТ


Заряд твердого топлива является одним из основных узлов двигателя. Поскольку весь запас топлива РДТТ сосредоточен в заряде, то им определяются энергетические характеристики двигательной установки и баллистические возможности ракеты. В любом РДТТ топливный заряд является носителем тепловой энергии и источником образования рабочего тела – продуктов сгорания.

В зависимости от способа формирования заряда в камере сгорания различают двигатели:

с вкладным зарядом;

со скрепленным зарядом.

Вкладной заряд (одна или несколько прессованных шашек) свободно, но компактно устанавливается в камеру сгорания и удерживается от осевого смещения установленным со стороны соплового блока специальным устройством. Для зарядов ТТ всестороннего горения в качестве таких устройств используются диафрагмы (решетки), для зарядов ТТ с бронированной внешней поверхностью – опорно-герметизирующий узел. Опорно-герметизирующий узел служит как для фиксирования заряда ТТ в камере сгорания, так и для обеспечения застойной зоны (рис.1).

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Рис.1. Схема РДТТ с вкладным зарядом ТТ:

1 – бронирующее покрытие; 2 – корпус; 3 – заряд ТТ; 4 – воспламенительное устройство; 5 – сопловое днище; 6 – раструб сопла; 7 – вкладыш (графитовый); 8 – застойная зона;9 – опорно-герметизирующий узел.


Достоинства вкладного заряда:

возможность контроля заряда при хранении;

возможность замены заряда при повреждении.

Недостатки:

вес двигателя выше, чем со скрепленным зарядом, т.к. требуется более значительный слой теплозащитного покрытия;

наличие дополнительных устройств, фиксирующих заряд;

низкий коэффициент заполнения;

контакт горящих газов со стенками камеры сгорания.

Как правило, вкладная схема применяется для двигателей относительной небольших размеров с небольшим временем работы – для двигателей вспомогательного назначения и тактических ракет, а также для газогенераторов различного назначения.

Скрепленный заряд формируется в камеру сгорания непосредственно свободным литьем или литьем под давлением, что обеспечивает его фиксированное положение и изоляцию корпуса от воздействия высокотемпературных продуктов сгорания. В этом случае заряд ТТ выполняет функцию теплозащиты. Скрепление заряда ТТ с корпусом достигается в процессе заливки топлива и последующей его полимеризации с помощью защитно-крепящего (специальное клееобразное вещество) слоя, который наносится на внутреннюю поверхность камеры сгорания перед заливкой.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Рис.2. Схема двигателя четырехсопловой конструкции с жесткоскрепленным корпусом камеры сгорания зарядом ТТ:

1 – воспламенительное устройство; 2 – переднее днище; 3 – корпус двигателя;4 – защитно-крепящий слой; 5 – заряд ТТ; 6 – сопловое днище; 7 – сопло.


Достоинства скрепленного заряда:

предохранение стенок камеры сгорания от прогара;

более простая конфигурация;

более эффективно использует объем камеры сгорания;

увеличивается прочность и жесткость РДТТ;

упрощенная технология заряда;

уменьшается возможность появления трещин.

Недостатки:

невозможность контроля заряда при хранении;

невозможность замены заряда при повреждении.

Скрепленные заряды применяют в основном для крупногабаритных РДТТ маршевых ступеней баллистических ракет и ускорителей мощных ракетоносителей, в том числе многократного использования.

Вкладные заряды изготавливаются из баллиститного или смесевого топлива, а скрепленные – только из смесевого топлива. Это необходимо учесть при выборе топлива.

Учитывая выше изложенные достоинства и недостатки, и т.к. проектируемый двигатель является маршевым и имеет большие габариты, целесообразно применить заряд скрепленного типа.


1.2 Выбор формы заряда


Конструкция заряда РДТТ должна удовлетворять требованиям, выдвигаемым техническим заданием на двигатель и заряд. В частности, конструкция заряда должна обеспечить:

требуемый характер изменения давления в камере сгорания;

нормальное функционирование при запуске и стабильное горение на основном режиме работы двигателя;

максимальный коэффициент объемного заполнения камеры сгорания топливом;

заданное время двигателя на основном режиме и на участке спада давления;

допустимые отклонения площади поверхности горения и времени работы двигателя от номинальных значений;

минимальное количество остатков топлив, догорающих на нерасчетном режиме;

максимальную защиту корпуса двигателя от воздействия продуктов сгорания;

равномерный вход продуктов сгорания в сопловые аппараты.

Перечисленные выше требования могут удовлетворять несколько конструктивных форм наиболее часто применяемых на практике зарядов ТТ:

в виде шашки – моноблока с различным числом кольцевых канавок и уступах на торцах – бесщелевые. Такие заряды просты в изготовлении, в них отсутствуют несимметричные участки. Бесщелевые заряды – моноблоки позволяют обеспечить плавно изменяющуюся поверхность горения, максимальное отклонение которой от ее среднего значения не превышает 2…5 %. Такие заряды могут быть созданы при относительной длине порядка 2,5..4. Заряды бесщелевой конструкции применяются обычно в двигателях, работающих несколько десятков секунд. Они могут быть как прочноскрепленными с корпусом двигателя, так и вкладными.

с пропилами с одной или с другой стороны шашки – щелевые. Применении таких зарядов позволяет создать конструкции, обеспечивающие заданный закон изменения поверхности давления в широком диапазоне давления. Эти заряды могут быть как вкладными, так и скрепленными с корпусом двигателя. Время работы двигателя, имеющего щелевые заряды, достигает нескольких десятков секунд.

Недостатком этих зарядов является то, что они обладают плохой термостабильностью: при низких температурах у оснований щелей возникают несимметричные участки концентраций напряжений, которые могут привести к растрескиванию заряда.

секционные, состоящие из двух или нескольких шашек, каждая из которых может иметь конусы, выточки, уступы – секционный бесщелевой. Заряды данного типа совмещают в себе элементы конструкции как бесщелевых, так и щелевых зарядов, поэтому достоинства и недостатки, присущие первым двум типам зарядов, присущи и секционным.

Принцип секционирования целесообразно применять для мощных РДТТ, главным образом из соображений облегчения производства и транспоритировки.

со звездообразными, конусными или ступенчатыми щелями – это все заряды, имеющие канал. Применение этих зарядов позволяет практически обеспечивать заданный закон изменения поверхности горения при любых относительных длинах. Заряды со звездообразным каналом требуют меньшей теплозащиты корпуса двигателя, чем, например, щелевые. Однако, время работы двигателя с таким зарядом намного меньше. Недостатком данного типа заряда является также наличие участков на поверхности канала с повышенной концентрацией напряжений.

телескопические и многошашечные заряды всестороннего горения. Как правило, эти виды зарядов применяют в двигателях малых калибров с небольшим временем работы. Все типы зарядов имеют простейшие конструктивные формы. Однако, двигателя с такими зарядами имеют низкий коэффициент массового совершенства.

торцевые – заряды торцевого горения. Применяются как в виде моноблоков, так и полиблоков. Двигатели с такими зарядами имеют высокий коэффициент заполнения камеры сгорания топливом, большее время работы, а их тяга, как правило, невелика из-за небольшой поверхности и скорости горения топлива.

сферические заряды. Применяются в особых случаях, т.е., когда требуется создать двигатель с минимальной массой конструкции и длиной. Сферические заряды могут быть как вкладными, так и прочноскрепленными с корпусом двигателя.

Т.к. заряд щелевого типа является основным типом для маршевых двигателей и удовлетворяет всем необходимым требованиям, его применение будет наиболее оптимальным при проектировании данного двигателя.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Рис.3. Схема щелевого заряда ТТ


1.3 Выбор типа топлива


При выборе типа топлива и его марки существенными представляются характеристики, которые оказывают влияние на энергетичность и внутрибаллистические параметры РДТТ, на эксплуатационные параметры, а также характеристики, устанавливаемые производством.

Современные твердые топлива по химическому составу и физической структуре подразделяются на две группы:

баллиститные (двухосновные);

смесевые.

Под баллиститными топливами понимают твердые растворы нитратов целлюлозы в специальных растворителях с небольшим количеством добавок. Основой топлива является нитроклетчатка – продукт нитрации целлюлозы. В чистом виде в качестве топлива нитроклетчатка не может быть использована из-за ее пористо-волокнистой структуры, которая вызывает объемное горение вещества, обычно переходящее в детонацию (взрыв). Исключение детонации достигается обработкой нитроклетчатки малолетучим растворителем – вторым компонентом ТРТ (например, нитроглицерином); в результате получают пластифицированную (желатинообразную) массу. Последующей обработкой этой массе придают требуемые термопрочность и форму.

Заряды из баллиститных топлив изготавливаются путем прессования. Основной метод в настоящее время – метод проходного прессования. Отливка топливных зарядов непосредственно в камеру или в специальные формы сопряжена с трудностями вследствие низких литейных свойств двухосновных порохов.

Основные характеристики баллиститных топлив:

удельный импульс …………………….2000…2500 м/с

температура продуктов сгорания …….2500…3200 К

плотность …………………………………1600…1700 Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

адиабата продуктов сгорания …………………1,2…1,25

допустимые рабочие давления …не менее Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты Па

полное теплосодержание ……………...Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыДж/кг

Важным шагом в развитии ракетной техники явилось создание смесевых топлив. Они представляют собой механические смеси из минеральных окислителей и органических горюче-связующих веществ. В качестве окислителя в современных ТРТ наибольшее применение получил перхлорат аммония Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты. В качестве горюче-связующих веществ – полиэфирные, фенольные, эпоксидные смолы, пластмассы, синтетические каучуки. Большинство смесевых ТРТ разработано на основе полиуретанового каучука.

Смесевые топлива хорошо отливаются. Формирование заряда производится непосредственно в корпусе двигателя или в специальной изложнице методом свободного литья или литьем под давлением.

Смесевые топлива позволяют создавать весьма большие по размерам двигатели, причем, их снаряжение возможно непосредственно на стартовой позиции.

Основные характеристики смесевых топлив:

удельный импульс ………………………….2500…3200 м/с

температура продуктов сгорания ………….2800…3800 К

плотность ………………..…………………1600…1950 Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

адиабата продуктов сгорания ……………..1,05…1,20

допустимые рабочие давления ………….…не менее Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты Па

полное теплосодержание …………………...Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыДж/кг

скорость горения ……………..……………Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетым/с

Т.к. для выбранного типа заряда – скрепленного – применяются только смесевые топлива, выбираем именно его.

Параметры выбранного топлива:

Удельный импульс Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Потери удельного импульса Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Плотность топлива Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Температура горения топлива Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Газовая постоянная Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Модуль упругости Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Коэффициент Пуассона Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Показатель адиабаты Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Предел прочности Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


1.4 Выбор давления в камере сгорания и на срезе сопла


Давление Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты в камере сгорания является наиважнейшим параметром РДТТ, определяющим устойчивость его работы и основные характеристики, связанные с эффективностью ЛА. Как показывает статистика, рациональные значения давления Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты лежат в диапазоне 4 … 15 МПа.

Увеличение давления в камере сгорания при постоянном давлении на срезе сопла ведет к увеличению тяги и удельного импульса. Масса конструкции РДТТ также зависит от давления в камере сгорания – чем выше давление Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, тем больше масса конструкции двигателя.

Минимальное давление, гарантирующее устойчивое горение топлива, составляет Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты и задается характеристиками топлива.

Согласно рекомендациям давление в камере сгорания:

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты - для первой ступени;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты - для второй ступени;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты - для третьей ступени.

Окончательно принимаем для первой ступени баллистической ракеты Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


При полете ракеты с работающим двигателем высота полета сильно изменяется и, следовательно, в широких пределах изменяется атмосферное давление.

Правильный выбор давления на срезе сопла заключается в том, чтобы при этом давлении ракета получила наибольшую скорость в конце активного участка траектории и, следовательно, максимальную дальность при всех равных прочих условиях.

Согласно рекомендациям давление на срезе сопла:

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты - для первой ступени;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты - для второй ступени;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты - для третьей ступени.

Окончательно принимаем: Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


2. Расчет РДТТ


2.1 Проектирование сопла


Сопло является очень важным элементом любого ракетного двигателя. Оно во многом определяет все характеристики ракеты, поскольку именно в нем потенциальная энергия горячих газов превращается в кинетическую энергию истекающей струи газов, которая и создает тягу.

Исходные данные:

Давление в камере Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Давление на срезе сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Длина образующих конических участков соплаПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Угол раскрытия соплаПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Угол на срезе соплаПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Время работы РДТТПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Тяга РДТТПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Удельный импульс топливаПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Потери удельного импульсаПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Газовая постояннаяПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Температура горения топливаПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Показатель адиабаты продуктов сгоранияПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Порядок расчета:

Безразмерная скорость газа на срезе идеального сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,

где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент межфазового энергообмена продуктов сгорания при их движении по сопловому тракту


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыпоказатель изоэнтропы расширения для смесевого топлива с металлическими добавками


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыотношение температуры твердых частиц к статической температуре продуктов

сгорания. Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент, учитывающий потери на трение, Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты. Принимаем

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыотношение скорости частиц твердой фазы к скорости газа, принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыотношение расхода частиц конденсированной фазы к расходу газовой среды,

принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты ;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыотносительная удельная теплоемкость продуктов сгорания, принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Коэффициент истечения


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыускорение свободного падения.

Площадь критического сечения сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыприход газов


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетымасса заряда РДТТ


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыпереводной коэффициент;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент тепловых потерь. Для РДТТ с термоизоляцией Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Диаметр критического сечения сопла

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Коэффициент реактивного идеального сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Коэффициент реактивности реального сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент, учитывающий потери энергии от диссипативных сил. Принимаем

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент, учитывающий потери от радиального расширения газа в сопле.

Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Безразмерная скорость потока на срезе сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Безразмерная скорость потока в критическом сечении сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Потребное уширение сопла

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Площадь выходного сечения сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Диаметр выходного сечения сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Длина диффузора соплового тракта

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Параметры для построения сверхзвуковой части сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Длина сверхзвуковой части сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Рис.4. Расчетная схема сопла РДТТ.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Рис.5. Схема сопла


2.2 Расчет оптимального давления в камере сгорания


Давление в камере сгорания


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент использования камеры сгорания. Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


2.3 Расчет щелевого заряда РДТТ


Заряд щелевого типа имеет цилиндрическую форму, внутренний канал диаметром Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, четыре щели (пропила) шириной Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, высотой Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, расположенные в сопловой части заряда. По длине заряд делится на три части, а именно: цилиндрическую (Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты), переходную (Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты) и щелевую (Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты).

Исходные данные:

Число щелей Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Вид топлива смесевое;

Плотность топлива Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Скорость горения топлива

Скорость горения топлива зависит от состава топлива, давления в КС, начальной температуры заряда.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыстепенной закон для определения скорости. Определяется в зависимости от

топлива. Для применяемого типа смесевого топлива степенной закон имеет

следующий вид: Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

в этой формуле давление Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты берется в атм.;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытемпературный коэффициент. Для смесевых топлив Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыпри Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыпри Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыначальная температура заряда. Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Удельный импульс тяги с учетом потерь


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Порядок расчета:

Относительная толщина свода заряда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты. Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Толщина свода заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Наружный диаметр заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Диаметр канала


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Ширина щелей


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Масса топлива РДТТ


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Объем топлива


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Средняя поверхность горения


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Диаметр камеры сгорания


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыплотность заряжания. Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты. Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Длина переходного участка РДТТ


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Длина цилиндрического участка РДТТ


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Общая длина заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент, учитывающий наличие щелей.

Длина щелевой части заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Площадь поверхности внутреннего канала


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Площадь поверхности торца заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Площадь поверхности переходной части заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Периметр щелевой части заряда

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Размеры щелей.

Высота щели


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Размер перемычки


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Запас на ТЗП, ЗКС и обечайку


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыусловие выполняется.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


2.4 Расчет характеристик прогрессивности щелевого заряда


Процесс газообразования в камере ракетного двигателя определяется скоростью горения твердого топлива, зависящей от его состава, и поверхностью горения заряда, определяемой его геометрическими параметрами. При горении твердого топлива данного состава давление в камере двигателя определяется в основном отношением поверхности горения топлива к площади критического сечения сопла, а при неизменном критическом сечении – площадью горящей поверхности заряда. Если горящая поверхность возрастает, то горение называется прогрессивным (прогрессивная форма заряда). Характеристикой поверхности заряда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты называется отношение горящей поверхности заряда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты к начальной величине этой поверхности Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Выбор формы заряда должен обеспечивать характер изменения давления, а следовательно, и тяги во времени в соответствии с требуемыми характеристиками ЛА.

Исходные данные:

Наружный радиус заряда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Радиус канала Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Полная длина заряда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Длина щелевой части Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Половина ширины щели Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Порядок расчета:

Углы Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты и Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты в начальный момент горения


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Рис. 8. Сектор щелевого заряда

Полная начальная площадь горения заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Начальный объем заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Граничное значение параметра Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, при котором исчезает дуговая часть периметра канала щелевой части


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Максимальное значение параметра Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Поскольку Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, то по окончании горения дуговая часть периметра канала щелевой части не исчезнет и всегда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Текущая площадь поверхности горения

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;


Текущий объем заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты; Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты; Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Вычисляем характеристики прогрессивности заряда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты и Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты для значений Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты и Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, при условии, что Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,

где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты; Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты; Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты; Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Данные расчета сведем в таблицу 1.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

0 0,07 0,14 0,21 0,28 0,35 0,42

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

1,146 6,263 10,564 14,25 17,458 20,284 22,799

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

2,866 13,887 21,51 27,203 31,668 35,294 38,316

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

9,799 10,285 10,639 10,852 10,925 10,857 10,649

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

3,846 3,308 2,714 2,076 1,405 0,71 0

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

1 1,05 1,086 1,108 1,115 1,108 1,087

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

0 0,14 0,294 0,46 0,635 0,815 1

2.5 Расчет звездчатого заряда


Звездчатые заряды нашли очень широкое применении в современных двигателях твердого топлива, благодаря отработанной технологии изготовления и высокому коэффициенту внутреннего заполнения, однако, звездчатые заряды имеют дегрессивные остатки топлива, которые можно устранить профилированием внутренней поверхности камеры сгорания и применением вкладышей из легких материалов. Также по сравнению с щелевыми зарядами они дают меньшее время работы, а также наличие участков с повышенной концентрацией напряжений.

Исходные данные:

Тяга двигателя Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Ускорение свободного падения Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Время работы двигателя Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Диаметр заряда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Марка топлива ПАЛ-18/7;

Плотность топлива Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Температура горения топлива Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Скорость горения топлива Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Масса топлива Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Удельный импульс тяги с учетом потерь Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Газовая постоянная Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Давление в камере сгорания Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Порядок расчета:

Величина скорости горения, которую можно допустить в канале заряда, исходя из условия отсутствия эрозионного горения

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыудельный вес топлива;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыприведенная сила топлива.

Площадь канала при отсутствии эрозионного горения


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетывес топлива;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент тепловых потерь.

Потребный коэффициент заполнения поперечного сечения КС


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыплощадь КС.

Потребное значение относительной толщины свода заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


По графику зависимости Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты подбираем число лучей Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты и тип заряда, обеспечивающий потребный коэффициент заполнения. Выбираем звездчатый заряд со скругленными углами и Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

По графикам Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты и Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты определяем характеристику прогрессивности горения заряда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты и коэффициент дегрессивно догорающих остатков Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Длина заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Угол раскрытия лучей


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Радиус скругления Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

По таблице определяем значения углов

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, из конструктивных соображений принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Толщина свода заряда

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Относительная длина заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Рис.9. Звездообразный заряд со скругленными углами.


2.6 Расчет на прочность корпуса РДТТ


Расчет позволяет определить толщину элементов корпуса, находящихся под давлением газов в камере сгорания. Необходимо, чтобы корпус был прочным и имел минимальную массу и стоимость.

Исходные данные:

Давление в камере сгорания Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Внутренний диаметр камеры Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Материал обечайки камеры 28ХСНМВФА (СП-28);

Предел прочности Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Модуль упругости Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Порядок расчета:

Толщина металлической обечайки корпуса

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент запаса прочности;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетывременное сопротивление материала обечайки с учетом нагрева.

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент, учитывающий снижение прочности при нагреве (принимаем, что температура обечайки не превышает Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты), Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетымаксимально возможное давление в КС РДТТ при максимальной температуре эксплуатации заряда


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетымаксимальное расчетное давление в КС РДТТ;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент, учитывающий разброс по давлению и скорости горения заряда,

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Расчет силовой оболочки сопловой крышки

Толщина сопловой крышки РДТТ


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетызапас прочности сопловой крышки;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент, определяющий высоту днища по отношению к диаметруПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыпредел прочности материала сопловой крышки.

Для сопловой крышки принимаем тот же материал, что и для обечайки.

Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Расчет переднего днища

Исходные данные:

Внутренний диаметр камеры Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Диаметр заряда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Материал днища 28ХСНМВФА (СП-28);

Предел прочности Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Диаметр отверстия под фланец Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Порядок расчета:

Толщина днища


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент, учитывающий снижение прочности днища от отверстия под воспламенитель,


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Наиболее нагруженными являются точки стыка цилиндрической обечайки корпуса РДТТ и днища, а также днища и воспламенителя.

Главные радиусы кривизны Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты и Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты для выбранных расчетных точек (рис.10)


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Рис.10. Расчетная схема.


Точка 1. Угол Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты в точке 1


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытекущий радиус;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетырадиус отверстия под воспламенитель;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты большая полуось эллиптического днища


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетымалая полуось эллиптического днища


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Главные радиусы кривизны в точке 1


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Толщина днища в точке 1

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Точка 2.

Угол Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты в точке 2, когда Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты, Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Главные радиусы кривизны в точке 2


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Толщина днища в точке 2

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

3. Расчет теплозащитных покрытий РДТТ, выполненного по схеме «кокон»


3.1. Расчет тепловых потоков в элементах РДТТ


Исходные данные:

Диаметр камеры сгорания Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Диаметр входа в сопло Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Диаметр критики сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Температура продуктов сгорания в камере Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Расход газа через сопло Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Расчет теплового потока у переднего днища

Коэффициент конвективной теплопередачи


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент тепловодности продуктов сгорания;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент вязкости продуктов сгорания. В первом приближении принимаем

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент объемного расширения продуктов сгорания. Для смесевых топлив

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты. Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытемпература поверхности теплообмена. Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыускорение полета летательного аппарата. В первом приближении принимаем

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Суммарный коэффициент теплопередачи


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент теплопередачи излучением.

Суммарный тепловой поток от газа к поверхности переднего днища


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Расчет теплового потока в стенку камеры сгорания и сопловой крышки

Коэффициент конвективной теплопередачи


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытеплоемкость продуктов сгорания. Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты. Принимаем Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Суммарный коэффициент теплопередачи


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Суммарный тепловой поток от газа в стенку камеры сгорания и сопловой крышки


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Расчет тепловых потоков в стенку сопла

Коэффициент теплопередачи по сечениям сопла

Сечение на входе в сопло


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


Сечение в критике сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


Сечение сверхзвуковой части сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


Сечение сверхзвуковой части сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


Суммарный коэффициент теплопередачи

Для сечения на входе в сопло


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Для сечения в критике сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Для сечения Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Для сечения Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Суммарный тепловой поток от газа в стенку сопла

Для дозвуковой части сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Для критики сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытемпература газа в критическом сечении сопла. Для критики расчет Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты проводится

с помощью таблиц газодинамических функций. В первом приближении можно принять Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Для сверхзвуковой части сопла


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,

где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытемпература газа в соответствующих сечениях сопла (1, 2). Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты также определяется расчетом с помощью таблиц газодинамических функций. В первом приближении можно принять Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


3.2 Расчет теплозащитного покрытия двигателя


Исходные данные:

Время работы РДТТ Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Температура продуктов сгорания Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Начальная температура материала Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Толщина стенки: переднего днища Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

корпуса обечайки Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

сопловой крышки Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Коэффициент теплопередачи: переднее днище Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

обечайка корпуса и сопловая крышка Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Материал переднего днища, сопловой крышки

и обечайки корпуса 28ХСНМВФА (СП-28);

Плотность Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Удельная теплоемкость Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Допустимая температура нагрева Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Расчет толщины теплозащитного покрытия переднего днища

Для переднего днища, работающего в условиях высоких температур, но небольших скоростей движения газов (Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты), применяем фенольно-каучуковый материал БК – 31 – эластичное резиноподобное покрытие.

Теплофизические характеристики БК – 31:

Плотность Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Удельная теплоемкость Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Коэффициент теплопроводности Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты; Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты коэффициенты аппроксимации;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыконстанта аппроксимации;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыотносительный параметр,


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент аппроксимации,


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытемпературный симплекс (безразмерная температура),


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Принимаем толщину ТЗП переднего днища Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Расчет толщины ТЗП обечайки корпуса и сопловой крышки

Для обечайки корпуса и сопловой крышки, работающих в условиях высоких температур и скоростей движения газов (W до 300 м/с), применим слоистый материал на основе стекловолокна АГ – 4В, имеющий следующие теплофизические свойства:

Плотность Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Удельная теплоемкость Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Коэффициент теплопроводности Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыотносительный параметр,


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент аппроксимации ТЗП,

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытемпературный симплекс (безразмерная температура),


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Принимаем толщину ТЗП оболочки корпуса и сопловой крышки Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Расчет длины теплоизолируемой части камеры сгорания


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыдлина цилиндрической части заряда (рис.7);

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент заполнения цилиндрической части камеры сгорания

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыдля скрепленного заряда;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыотносительная толщина свода заряда.

Расчет теплозащитного покрытия сопла

Исходные данные:

Толщина стенки: входного раструба сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

выходного раструба сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Коэффициент теплопередачи:

воротника сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

сопловой вкладыш в критике Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

сверхзвуковой раструб сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Материал входного раструба сопла 28ХСНМВФА (СП-28);

плотность Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

удельная теплоемкость Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

допустимая температура нагрева Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Материал выходного раструба сопла 30ХГСА;

плотность Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

удельная теплоемкость Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

допустимая температура нагрева Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Расчет толщины теплозащитного покрытия воротника

Для воротника применяем слоистый материал на основе стекловолокна АГ – 4В:

Плотность Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Удельная теплоемкость Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Коэффициент теплопроводности Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Расчет толщины ТЗП воротника проводим аналогично расчету толщины ТЗП камеры РДТТ. Считаем, что материал воротника работает как пассивное ТЗП.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,

где Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты; Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты коэффициенты аппроксимации;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыконстанта аппроксимации;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыотносительный параметр,

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыкоэффициент аппроксимации ТЗП,


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытемпературный симплекс (безразмерная температура),


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Принимаем толщину ТЗП воротника Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты (в радиальном направлении).

Расчет теплозащитного покрытия вкладыша сопла

Для вкладыша сопла применяем материал повышенной жаропрочности и жаростойкости, высокой эрозионной стойкости: пирографит, имеющий следующие теплофизические свойства:

Плотность Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Удельная теплоемкость Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Коэффициент теплопроводности Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытемпература газа в критическом сечении.

Принимаем толщину ТЗП воротника Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Расчет толщины теплозащитного покрытия выходного раструба сопла

Для выходного раструба сопла применяем слоистый материал на основе стекловолокна АГ – 4В:

Плотность Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Удельная теплоемкость Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Коэффициент теплопроводности Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Для сечения сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,

где


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты;

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытемпература газа в сечении сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Для сечения сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


где


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты,


Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетытемпература газа в сечении сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.

Принимаем толщину ТЗП выходного раструба сопла Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты; Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракетыПроектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты.


Литература


Гречух Л.И., Гречух И.Н. Проектирование РДТТ. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. Омск, 2003.

Гречух Л.И., Гречух И.Н. Конструкция и проектирование РДТТ. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. Омск, 2003.

Алиев А.М., Липанов А.М. Проектирование ракетных двигателей твердого топлива. – М.: Машиностроение, 1995. 400с.

Ерохин Б.Т. Теория внутрикамерных процессов и проектирование РДТТ. – М.: Машиностроение, 1991. 560с.

Голубев И.С., Самарин А.В. Проектирование конструкций летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1991. 512с.

Расчет теплозащитных покрытий РДТТ. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Ракетные двигатели». Омск, 2004. 27с.

Рефетека ру refoteka@gmail.com