48862

Автоматика и регулирование РДТТ

Курсовая

Астрономия и авиация

Для РДТТ стартующих в диапазоне температур окружающей среды и имеющего номинальные параметры кН МПа: Определить количество сменных вкладышей если их будет более 4 нужно изменить величину разброса и вычислить каждого вкладыша для определенного диапазона окружающей среды при настройке на Р=const; Построить в натуральную величину профиль обечайки по известным...

Русский

2013-12-16

445 KB

8 чел.

Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана

Факультет     Энергомашиностроение

Кафедра     Ракетные двигатели

РАСЧЕТНО - ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

"Автоматика и регулирование РДТТ"

Студент: Черных В.С.

Группа: Э1-112

Преподаватель: Андреев Е.А.

    Москва, 2010


Содержание:

[0.1]
Расчёт сменных сопловых вкладышей

[0.1.1] Определение параметров сменных вкладышей

[0.1.2] Определение давления в камере сгорания и тяги двигателя

[0.2] Значение основных параметров при регулировании с использованием центрального тела:

[0.3] Т, К

[0.4] Fкр_тело(Т)/10-3, м2

[0.5] рк(Т), МПа

[0.6] х(Т)/10-3, м

[0.7] 223

[0.8] 3,370

[0.9] 6,557

[0.10] 0

[0.11] 273

[0.12] 3,898

[0.13] 5,756

[0.14] 7,251

[0.15] 323

[0.16] 4,505

[0.17] 5,054

[0.18] 14,310

[0.19]
Конструкция центрального тела

 
Задание на курсовое проектирование

Вариант №11.

Для РДТТ, стартующих в диапазоне температур окружающей среды  и имеющего номинальные параметры , кН, МПа:

  1.  Определить количество сменных вкладышей (если их будет более 4, нужно изменить величину разброса ) и вычислить  каждого вкладыша для определенного диапазона окружающей среды при настройке на Р=const;
  2.  Построить в натуральную величину профиль обечайки (по известным размерам центрального тела) и положение центрального тела в момент запуска двигателя при . Определить зависимость перемещение центрального тела от температуры и разброс тяги при  принимая  при .
  3.  Параметры топлива:
  •  Плотность топлива  ;
  •  Удельный импульс топлива  ;
  •  Температура ПС в КС = 2820 ;
  •  Молекулярная масса ПС = 26,3 ;
  •  Показатель процесса расширения = 1,22;
  •  Единичная скорость горения топлива =  ;
  •  Показатель степени в законе горения топлива = 0,47;
  •  Физико-химическая константа топлива B= 700;
  •  Физико-химическая константа топлива m= 0,00017;
  1.  Спроектировать сопло с центральным телом.


Расчёт сменных сопловых вкладышей

Основные допущения используемые в расчетах:

  •  Заряд находится в тепловом равновесии с окружающей средой;
    •  Температурное поля заряда равномерно;
    •  Сопло двигателя работает на расчётном режиме.

Определение параметров сменных вкладышей

Газовая постоянная продуктов сгорания (далее ПС):

.

Постоянная топлива:

.

Единичная скорость горения топлива в пересчёте на минимальную температуру эксплуатации заряда ( = 223 К):

;

Комплекс приведённый к минимальной температуре эксплуатации:

;

Принимаем коэффициент сопла:

;

Коэффициент тепловых потерь:

;

Комплекс , зависящий от рода газа:

;

Площадь горения заряда:

;

Определяем минимальную и максимальную площадь критики при минимальной температуре, соответствующие максимальной и минимальной тяге:

;

;

Получим выражения Fкр=f(T), соответствующие максимальному и минимальному давлениям в камере сгорания:

Графики данных зависимостей представлены на рис 1:

Принимаем за площадь критического сечения первого вкладыша Fвкл1=, данный вкладыш обеспечит заданное давление до температуры Т1:

Диаметр критического сечения первого вкладыша равен:

Принимаем величину температурного перекрытия вкладышей равную 5 К, тогда температура Т2, начала работы второго вкладыша будет равна:

Т2нач1кон-5=265,374-5=260.734 K

Площадь критического сечения второго вкладыша определяется по формуле:

Второй вкладыш обеспечит заданное давление до температуры Т3:

Диаметр критического сечения второго вкладыша равен:

Температура начала работы третьего вкладыша равна:

Т3нач2кон-5=303,468-5=298,468 К

Площадь критического сечения третьего вкладыша определяется по формуле:

Третий вкладыш обеспечит заданное давление до температуры Т5:

Диаметр критического сечения третьего вкладыша равен:

Определение давления в камере сгорания и тяги двигателя

Найдем зависимость изменения давления в камере сгорания двигателя при использовании сменных вкладышей от температуры окружающей среды. Для первого вкладыша:

№ вкладыша

1

223

265,374

3,595

67,7

5,814

6,569

2

260,374

303,468

4,010

71,5

5,270

5,954

3

298,468

323

4,473

75,5

4,777

5,397

Расчет площадей критического сечения вкладышей рис.2

Зависимость давления в камере сгорания от температуры окружающей среды представлена на рис. 3

Изменения тяги в КС в зависимости от температуры окружающей среды при использовании сменных вкладышей:

№ вкладыша

1

28000

32000

2

28000

32000

3

28000

32000

Зависимость изменения тяги от температуры окружающей среды. Рис. 4

Расчёт центрального тела

Для проведения предстартовой настройки РДТТ при использовании перемещающегося в сопле центрального тела определим зависимость между температурой окружающей среды и перемещением  центрального тела.

Определение площади критического сечения и тяги двигателя

Площадь критического сечения сопла зависит от температуры следующим образом (для номинального значения тяги P=30000 Н):

 

Изменение площади критического сечения при регулировании на постоянство тяги:

Рис. 5


Изменение площади критического сечения при регулировании на постоянство тяги:

Рис. 6


Определение перемещений центрального тела

Для упрощения расчетов примем некоторые допущения:

  •  Сверхзвуковая часть сопла – коническая, угол полураскрытия равен 15˚;
    •  Область максимального сечения центрального тела и область минимального сечения обечайки имеют нулевую протяженность в осевом направлении.

Максимальный диаметр центрального тела по рекомендациям к выполнению курсового проекта:

;

Диаметр критического сечения сопла с учётом центрального тела в положении для минимальной температуры эксплуатации ():

;

Значение радиуса обечайки:

Длину отрезка :

 При перемещении центрального тела для образования критического сечения будут характерны два случая.


Первый случай:

 

В данном случае критического сечение образуется вдоль отрезка DE, длина которого зависит от перемещения центрального тела, при этом, отрезок DE при перемещении центрального тела поворачивается вокруг точки D.

Изменение длины отрезка , как функция от перемещения центрального тела :

Изменение площади критического сечения сопла, как функция от перемещения центрального тела:


Второй случай:

В данном случае критического сечение образуется вдоль отрезка DE, перпендикулярного образующей сопла.

Изменение длины отрезка , как функция от перемещения центрального тела :

Длина отрезка :

Изменение площади критического сечения сопла, как функция от перемещения центрального тела:

Граничное значение перемещения центрального тела:


Граничное значение температуры:

При  из уравнения:

,

Находим

Перемещение центрального тела от температуры:

 

Рис. 7

Значение основных параметров при регулировании с использованием центрального тела:

Т, К

Fкр_тело(Т)/10-3, м2

рк(Т), МПа

х(Т)/10-3, м

223

3,370

6,557

0

273

3,898

5,756

7,251

323

4,505

5,054

14,310


Конструкция центрального тела

Начальное положение центрального тела соответствует минимальной площади критического сечения, а значит и минимальной температуре эксплуатации 223К. Перемещение центрального тела происходит путём его вращения относительно вала с помощью ключа.

При перемещении вала вправо (см. приведённую схему) будет происходить увеличение площади критического сечения.

Величину перемещения центрального тела для данной температуры возможно контролировать одним из способов:

  •  Заранее рассчитанный и нанесённый в виде спирали график перемещения тела от температуры;
    •  Аналогично первому варианту, но дискретные значения перемещений в виде рисок на вале;
    •  Оптико-механические системы измерения перемещений.

Фиксация центрального тела 4 производится с помощью специальной гайки 5.

1 - неподвижный вал;

2 – крепление неподвижного вала;

3 – сопло;

4 – центральное тело;

5 – гайка.


Использованная литература

  1.  А.М.Виницкий, Ракетные двигатели на твердом топливе, М.:Машиностроение, 1973.
  2.  Е.А.Андреев, Конспект лекций по курсу «Динамика и регулирование РДТТ».
  3.  Д.А.Ягодников, Конспект лекций по курсу «Расчет, проектирование и конструкция РДТТ».
  4.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64072. Улаштування однорівневої підвісної стелі. Монтаж вимикачів, розеток, відкритих та схованих електропроводок 3.08 MB
  Для передачі й розподілу електричної енергії використовуються повітряні лінії електропередач кабельні лінії в цехах промислових підприємств шинопроводи та електропроводки які виконують з металевих проводів із алюмінію сталі та міді. Інструменти для виконання робіт Набір паяльників для паяння жил проводів і кабелів.
64073. РОЛЬ ЗАДАЧ В УСИЛЕНИИ ПРИКЛАДНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ ШКОЛЬНОГО КУРСА ИНФОРМАТИКА И ИКТ 952.5 KB
  Прикладная направленность школьного курса информатики и пути ее реализации. Такое широкое использование информатики в различных сферах жизни человека подчеркивает важность изучения в школе именно прикладных аспектов этой науки.
64074. Двигатель внутреннего сгорания 249 KB
  Особенностью тепловых двигателей этого типа является то что процесс сгорания топливовоздушной смеси и преобразование тепловой энергии в механическую происходят непосредственно в цилиндре двигателя. Первыми двигателями внутреннего сгорания работавшими на газовом топливе были двухтактные двигатели...
64075. ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЗАСОБІВ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ІНЖЕНЕРНОЇ КОМП’ЮТЕРНОЇ ГРАФІКИ 1.12 MB
  Автоматизоване проектування — проектування, при якому окремі перетворення об'єкта й (або) алгоритму його функціонування або алгоритму процесу, а також описи різноманітними мовами здійснюються взаємодією людини та комп'ютера.
64079. Модернизация технологической линии по производству пива «Жигулевское» 372.05 KB
  Целью дипломного проекта является модернизация технологической линии по производству пива «Жигулевское», которая заключается в замене двух отдельных танков для брожения и созревания пива на один универсальный цилиндроконический танк (УЦКТ) в котором осуществляются стадии брожения сусла и созревания пива.