49861

Автоматика и регулирование РДТТ

Курсовая

Астрономия и авиация

Значение основных параметров при регулировании с использованием центрального тела: Конструкция центрального тела Задание на курсовое проектирование Вариант №10. 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

2014-01-11

578 KB

2 чел.

Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана.

Факультет:  Энергетического машиностроения

Кафедра: Э1

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:

Автоматика и регулирование РДТТ

Студент                                             (Федотов М.А.),    Группа   Э1-112

                                                       (фамилия, инициалы)                                                    (индекс)

Руководитель проекта                       (Андреев Е. А.)

                                                                                                        (фамилия, инициалы)

2010 г.


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] 3,456

[0.9] 6,4

[0.10] 0

[0.11] 293

[0.12] 4,202

[0.13] 5,381

[0.14] 9,72

[0.15] 323

[0.16] 4,563

[0.17] 4,996

[0.18] 13,898

[0.19]
Конструкция центрального тела

 
Задание на курсовое проектирование

Вариант №10.

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 = 0,5;
  •  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:

Рис. 1. Зависимость площади критического сечения от температуры окружающей среды

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=263,315-5=258.315 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=298,634-5=293,634 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 i-го вкладыша:

№ вкладыша

1

223

263,315

3,669

68,4

5,708

6,449

2

258,315

298,631

4,044

71,8

5,23

5,909

3

293,631

323

4,456

75,3

4,792

5,414

Рис. 2. Расчет площадей критического сечения вкладышей

Рис. 3. Зависимость давления в камере сгорания от температуры окружающей среды

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

№ вкладыша

1

28000

32000

2

28000

32000

3

28000

32000

Рис. 4. Зависимость изменения тяги от температуры окружающей среды

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 критики при регулировании на Р=const центральным телом
Изменение площади критического сечения при регулировании на постоянство тяги:

Рис. 6. Изменение давления в КС при регулировании на Р=const центральным телом

 
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. Зависимость перемещения центрального тела от температуры окружающей среды

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

3,456

6,4

0

293

4,202

5,381

9,72

323

4,563

4,996

13,898


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 специального 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.

Особенностью конструкции является использование профилированной (соответствие основному участку центрального тела) крышки 6, закрывающей узел регулирования центрального тела 5. Фиксация центрального тела производится с помощью специального винта 7.

Конструкция центрального тела представлена на рисунке 8.

Рис. 8. Конструкция центрального тела

1 – неподвижный вал; 2 – крепление неподвижного вала; 3 – медная прокладка; 4 –сопло; 5 – центральное тело; 6 – профилированная крышка; 7 – винт.

Список литературы

  1.  Виницкий А.М. Ракетные двигатели на твердом топливе, М.Маш. 1973г
  2.  Волков Е.Б., Сырцин Т.А., Мазинг Г.Ю. Статика и динамика ракетных двигательных установок ч.1 М.Маш. 1978г
  3.  Андреев Е.А. Конспект лекций по курсу «Динамика и регулирование РДТТ».
  4.  Ягодников Д.А. Конспект лекций по курсу «Расчет, проектирование и конструкция РДТТ».

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17018. Система і процес контролю 6.4 MB
  ТЕМА 11. Система і процес контролю План лекції Поняття та процес контролю. Види управлінського контролю. Ефективність контролю. 1. Поняття та процес контролю Контроль – це процес забезпечення досягнення цілей організації шляхом постійного спост
17019. Інструменти управлінського контролю 5.62 MB
  ТЕМА 12. Інструменти управлінського контролю План лекції Фінансовий контроль. Операційний контроль. Контроль поведінки працівників. 1. Фінансовий контроль В спеціальній літературі з менеджменту існують різні підходи до класифікації засобів уп
17020. Управління групами 79.5 KB
  ТЕМА 14. Управління групами План лекції. Поняття та сутність груп в організації. Модель групової поведінки Дж. Хоманса. Типи груп в організації. 1. Поняття та сутність груп в організації Будьяка організація складається з великої кількості груп. Ке...
17021. Процес вимірювання рівня ультрафіолетового випромінювання 2.69 MB
  Штучне ультрафіолетове випромінювання широко використовується в хімічній промисловості, де також потрібний контроль його інтенсивності. В промисловості також існує чимало джерел мимовільного виникнення ультрафіолетового випромінювання, наприклад, зварювальні та інші електродугові пристрої...
17022. Вставлення в тексти документів графічних обєктів і формул 519.5 KB
  Практична робота №10 Тема: Вставлення в тексти документів графічних об'єктів і формул Мета: освоїти технології вставлення в тексти документів різних графічних об'єктів. Надбати навички з формування схем алгоритмів математичних формул та рівнянь. Обладнання: перс
17023. Виконання розрахунків у MatСad 104 KB
  Лабораторна робота №1 Тема. Виконання розрахунків у MatСad Мета: набуття навиків вводу і редагування формул використання стандартних функцій засвоєння особливостей застосування локального і глобального операторів присвоювання використання змінних що можу...
17024. Фізичні обчислення, розв’язання рівнянь і систем з використанням програми MathCad 243.5 KB
  Лабораторна робота №2 Тема: Фізичні обчислення розв’язання рівнянь і систем з використанням програми MathCad. Мета: ознайомитися з простими прийомами рішення рівнянь систем рівнянь і нерівностей фізичних обчислень з використанням програми MathCad. Обладнання: ПК ПЗ ...
17025. Робота з векторами і матрицями в системі MathCad 610.5 KB
  Лабораторна робота № 3 Тема: Робота з векторами і матрицями в системі MathCad. Мета: одержати навички обчислення векторів і матриць з використанням функцій системи MathCad. Обладнання: ПК ПЗ MathCad. Розв’язати систему рівнянь методом зворотн
17026. Аналітичні обчислення в системі MathCad 3.67 MB
  Лабораторна робота №4 Тема: Аналітичні обчислення. Мета. Ознайомитися з аналітичним обчисленням у середовищі MathCad використовуючи панель Символіка. Обладнання: ПК ПЗ MathCad. Хід роботи Завдання 1 Виконати всі можливі перетворення виразу використовуючи панель