2. Оценочный расчёт проектных параметров ЖРД

Данный расчёт выполняется согласно [2].

Исходные данные:

1) Тяга 1-й ступени ;

2) Количество двигателей ДУ ;

3) Тяга единичного двигателя ;

4) Топливо керосин;

5) Давление в камере сгорания одиночного двигателя ;

6) Давление на срезе сопла .

Стандартные параметры топлива:

1) Показатель процесса истечения продуктов

сгорания из сопла ;

2) Универсальная газовая постоянная;

3) Удельный импульс тяги;

4) Температура горения в камере сгорания

образцового двигателя ;

5) Плотность окислителя ;

6) Плотность горючего ;

7) Весовое соотношение компонентов топлива .

2.1 Определение удельного импульса КС маршевого двигателя

2.1.1 Температуру горения топлива вычисляем по формуле:

.2.1.2 Приведенный стандартный импульс , учитывающий потери в КС двигателя и сопловой части, найдём по формуле:

2.1.3 Удельный импульс на расчётном режиме работы сопла , равен

где

; ,

2.1.4 Удельный импульс тяги камер сгорания без учёта потерь на управление

определим по формулам:

В пустоте:

;

На земле :

2.1.5 Удельный импульс КС маршевого двигателя определяем по формуле:

,

где - уменьшение удельного импульса тяги газовыми рулями, м/с;

Принимаем

2.2 Определение удельного импульса ДУ

2.2.1 Найдём плотность топлива :

,

- весовое соотношение компонентов топлива:

2.2.2 Коэффициент

,

где - давление подачи. Принимаем ;

- КПД турбонасосного агрегата.

,

где - КПД турбины. Принимаем ;

- КПД насоса. Принимаем ;

- удельная адиабатическая работа газа на турбине.

При использовании в газогенераторе турбины основных компонентов топлива можно принять:

.

2.2.3 Удельный импульс выхлопного патрубка турбины приближённо определяем по формуле:

.

2.2.4 Удельный импульс двигательной установки определяем по формуле:

.

2.3 Приближённый расчёт основных геометрических параметров двигателя

2.3.1 Определим расход топлива единичного двигателя :

,

где - тяга единичного двигателя, Н. .

2.3.2 Определим диаметр критического сечения сопла :

,

где

2.3.3 Определим диаметр на срезе сопла :

,

где

2.3.4 Определим диаметр КС :

.

2.3.5 При грубом приближении можно принять:

;

Примем ;

;

;

;

.

2.3.6 Определим радиус кривизны контура сопла:

,

,

где - угол на срезе сопла. Примем .

- угол раскрытия сопла. Примем .

- линейные участки контура сопла. Примем .

2.3.7 Вычислим длину сверхзвуковой части сопла по формуле:

;

.

2.3.8 Длину входа в сопло определим по формуле:

.

2.3.9 Длина двигателя:

.

2.3.10 Длина двигательной установки от среза сопла до узла крепления

.

Рис. 3. Камера сгорания (1:10)

Рис. 4. Расположение ДУ в миделе ракеты (1:84)