Порядок аналітичного і експериментального визначення характеристик камери ракетного двигуна.

Аналітичне визначення характеристик камери ракетного двигуна.

Необхідно відрізняти характеристики камери і характеристики двигуна. Вони відрізняються у зв’язку з тим, що частина палива, що подається в двигун, витрачається на роботу газогенераторних установок, а також відкидання газів, що утворені газогенераторними установками створюють додаткову складову сили тяги. Крім того, характеристики багатокамерних двигунів являють собою сукупність характеристик декількох камер. Тому розглянемо порядок аналітичного визначення характеристик для камери двигуна.

Вихідним рівнянням для розрахунку характеристик є залежність, яка визначає силу тяги (1.11)

Приведемо її до іншого вигляду:

P=(G

Позначимо

B= (1.29)

Тоді

P=BG-Fаpз (1.30)

Так, як з (1.16)

Рпит= ,

питома тяга буде

Рпит=В- (1.31)

Формули (1.30) і (1.31) є робочими для розрахунку витратної і висотної характеристик. З них можна бачити, що для даної камери ракетного двигуна (тобто за умови Fa і Fкр= const) тяга та питома тяга залежать від двох змінних: вагової секундної витрати палива G і висоти H. Величина В є величиною питомої тяги в порожнині, так як при р_з=0 з формули (1.30)

Pп=BG

За формулою (1.16)

Рпит= ,

Тоді

Рпит= (1.32)

Ця величина для даної камери є величиною постійною на всіх режимах роботи. Її можна визначити з (1.30)

В= (1.33 а)

Експериментальне визначення характеристик камери ракетного двигуна.

Експериментально досить просто визначити витратну характеристику камери. Для цього вимірюють значення тяги, секундної витрати палива і атмосферний тиск під час випробувань на стенді і розраховують значення Р і Рпит за формулами (1.30) і (1.31). Величину В при цьому достатньо визначити хоча б на одному режимі випробувань і використовувати для інших режимів

В= (1.33 б)

Висотну характеристику експериментально визначити складніше. Тому її або тільки визначають аналітичним шляхом, або визначають експериментально тільки в земних умовах, створюючи зовнішній тиск в спеціальних лабораторних установках таким, що відповідає тиску на визначених висотах.

Порівняння даних аналітичного розрахунку характеристик двигунів і результатів їх експериментального визначення свідчать про співпадання теорії і практики, причому в широкому діапазоні режимів. На Мал.1 показано

в безрозмірній формі співвідношення між теоретичною і дослідною характеристиками P=f(G). Розходження проявляється лише при малих витратах палива. Це пояснюється тим, що при малих витратах палива погіршуються робочі процеси розпилювання та сумішетворення в камері і, як слідство, збільшуються втрати питомої тяги.

Мал.1 Порівняння дослідної і теоретичної залежності тяги від секундної витрати палива

Часто для дослідних і теоретичних досліджень використовують характеристики камери, що отримують не по секундній витраті палива, а по тиску в камері згорання. Це пояснюється лінійною залежністю G від Ро (1.146)

Характеристики P=f(Ро) і Pпит=f(Ро) аналогічні характеристикам P=f(G) і Pпит=f(G). Використання в якості аргументу тиску Ро дозволяє більш зручніше порівнювати результати теоретичного розрахунку і експерименту. Крім того при проведенні експерименту, або в польоті зручніше здійснювати контроль за тиском в камері згорання, ніж за секундною витратою палива. Але характеристики по тиску в камері згорання є менш універсальними, ніж по витраті палива, так як не можуть використовуватись для багатокамерних двигунів: по тиску в кожній камері не можна робити висновок про тягу всього двигуна.

Задача 1:

Розрахувати характеристики камери за умови:

- тиск на зрізі сопла Ра=0,5 кг/см²;

- питома тяга Рпит=285 кг∙сек/кг;

- площа вихідного січення сопла Fа=4500 см²;

- G=100, 80, 60, 40, 20 кг/сек.