Химические ракетные топлива
Термодинамическая эффективность ракетных топлив [1,3]
жүктеу/скачать 1.91 Mb. Pdf көрінісі
|
| 4.1 Термодинамическая эффективность ракетных топлив [1,3]
Исходными данными для разработки МБР являются максималь- ная дальность L max и масса полезной нагрузки m пн . В первом приближе- нии дальность L max определяется конечной скоростью ракеты в конце активного участка траектории V k (4.1) где k и n – постоянные коэффициенты, зависящие от величины L max . Достижение конечной скорости ракеты v k обеспечивается требуе- мым уровнем тяги R ракетного двигателя, которая определяется урав- нением: (4.2) где – секундный расход продуктов сгорания; w a – скорость истечения продуктов сгорания в выходном сечении сопла; F a – площадь выходного сечения сопла; p a – давление продуктов сгорания на срезе сопла; p h – давление окружающей среды. При расчетах по уравнению (4.2) используют следующие размер- ности величин: 1) в международной системе (СИ): – кг/с;w a – м/с; р – н/м 2 (Па); F – м 2 ; R – H; 118 2) в технической системе: – кгс с 2 /(с м); w a – м/с; р – кгс/см 2 ; F – м 2 ; R – кгс. Численное значение тяги у земли в единицах СИ в g 0 =9,80665 раз больше, чем в технической системе единиц. Выделяют следующие характерные случаи определения тяги: 1) Тяга в пустоте, где р Н =0: (4.3) В этом случае тяга полностью определяется процессами, прохо- дящими внутри камеры двигателя. 2) Тяга на высоте Н, где р Н ≠0: (4.4) Из формулы видно, что воздействие давления окружающей среды уменьшает тягу. Тяга при равенстве давлений р а =р Н : (4.5) В этом случае сила внешнего воздействия уравновешивается ста- тической составляющей тяги p a· F a . Тягу для всех режимов можно представить в обобщенном виде (4.6) гдеw эф – эффективная скорость истечения, равная (4.7) Очевидно, что только при р а =р h значение эффективной скорости истечения совпадает со значением скорости в выходном сечении сопла. В зависимости от соотношения давлений р а /р h различают три режима работы сопла: расчетный режим при р а =р h ; режим с недорасширением при р а >р h ; режим с перерасширением при р а <р h . При р а >р h поток покидает двигатель с неиспользованными потен- циальными возможностями. При р а <р h либо происходит отрыв потока, либо при безотрывном течении возможно появление отрицательной составляющей тяги. Очевидно, что расчетный режим при р а =р h является наивыгоднейшим. Тяга двигателя зависит от величины массового расхода топлива. Поэтому в качестве энергетической характеристики двигателя исполь- зуют относительную величину – удельный импульс тяги, равный от- ношению тяги к массовому секундному расходу топлива: (4.8) С учетом (4.6) и (4.7) на всех режимах работы сопла 119 (4.9) В пустоте (4.10) на расчетном режиме работы сопла, когда р жүктеу/скачать 1.91 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|