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 сгорания РДТТ (3 ступень) ;

- статическое давление на срезе сопла (3 ступень) ;

- длина образующих конических участков сопла ;

- угол раскрытия сопла, угол на срезе сопла ;

- время работы РДТТ ;

- тяга РДТТ ;

- удельный импульс топлива РДТТ ;

- потери удельного импульса ;

- газовая постоянная ;

- температура горения топлива ;

- показатель адиабаты продуктов сгорания .

Порядок расчета:

Безразмерная скорость газа на срезе идеального сопла,

,

где - коэффициент межфазового энергообмена продуктов сгорания при их движении по сопловому тракту

,

где n - показатель изоэнтропы расширения для смесевого топлива с металлическими добавками,

;

- отношение температуры твердых частиц к статической температуре продуктов сгорания;

- коэффициент, учитывающий потери на трение, = (0.02...0.05), = 0.03;

- отношение скорости частиц твердой фазы к скорости газа;

- отношение расхода частиц конденсированной фазы к расходу газовой среды;

- относительная удельная теплоемкость продуктов сгорания.

Коэффициент истечения

где = 9,807 м/с -- ускорение свободного падения.

Площадь и диаметр критического сечения сопла:

,

,

где - приход газов,

,

-масса заряда РДТТ,

,

- переводной коэффициент;

- коэффициент тепловых потерь. Для РДТТ с термоизоляцией:

.

.

Коэффициент реактивности идеального сопла

.

Коэффициент реактивности реального сопла

,

где коэффициент, учитывающий потери энергии от диссипативных сил,

- коэффициент, учитывающий потери от радиального расширения газа в сопле.

Безразмерная скорость потока на срезе реального сопла

.

Безразмерная скорость потока в критическом сечении сопла

.

Потребное уширение сопла

.

где.

Площадь и диаметр выходного сечения сопла

,

.

Длина диффузора соплового тракта (для утопленного сопла)

.

Параметры для построения сверхзвуковой части сопла

;

;

;

Длина сверхзвуковой части сопла,

Рис.5. Схема сопла