49862

Автоматика и регулирование РДТТ. Расчёт сменных сопловых вкладышей

Курсовая

Астрономия и авиация

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;

Русский

2014-08-23

745.5 KB

10 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] Задание на курсовое проектирование

[0.2]
Расчёт сменных сопловых вкладышей

[0.2.1] Определение параметров сменных вкладышей

[0.2.2] Определение давления в камере сгорания и тяги двигателя

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

[0.4] Т, К

[0.5] Fкр_тело(Т)/10-3, м2

[0.6] рк(Т), МПа

[0.7] х(Т)/10-3, м

[0.8] 223

[0.9] 3,456

[0.10] 6,4

[0.11] 0

[0.12] 293

[0.13] 4,202

[0.14] 5,381

[0.15] 9,72

[0.16] 323

[0.17] 4,563

[0.18] 4,996

[0.19] 13,898

[0.20]
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:

;

Уравнение тяги РДТТ:

Давление в камере сгорания (формула Бори):

Подставив в уравнение тяги давление  из формулы Бори для давления в КС РДТТ, получим зависимость тяги от давления:

   

Поочередно подставляем значения тяги и  и выражаем соответственно минимальное и максимальное значение площади критического сечения сопла, соответствующей минимальной температуре эксплуатации РД.

Значения максимальной и минимальной тяги:

максимально допустимая тяга двигателя = 32000 ;

минимально допустимая тяга двигателя = 28000 ;

;

;

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 223 К. Перемещение центрального тела происходит путём его вращения относительно вала с помощью специального ключа, представленного на рисунке 9.

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

Величина перемещения центрального тела для данной температуры контролируется по рискам шкалы, нанесенной на валу.

Особенностью конструкции является использование профилированной (соответствие основному участку центрального тела) крышки 2, которая навинчивается на центральное тело 7 и закрывает узел регулирования. Фиксация центрального тела производится с помощью специального винта 8. Положение винта регулируется шестигранным ключом.

Внешние поверхности центрального тела 7 и профилированной крышки 2, а также открытые участки вала покрыты специальной защитной термостойкой пастой ВД-ВА-0011.

Конструкция центрального тела представлена на рисунке 8.

Рис. 8. Конструкция центрального тела

1 – вал; 2 – профилированная крышка; 3 – пилоны; 4 –медная прокладка; 5 – сопло; 6 –облицовка сопла; 7 – центральное тело; 8 – винт.

Рис. 9. Ключ для регулирования положения центрального тела.

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».


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43825. Исследование состояния малого предпринимательства и финансового состояния ИП «Шарипова А.Г. 1.03 MB
  С переходом экономики Российской Федерации на рыночные отношения, а в связи с этим и началом развития малого бизнеса, в научную литературу и официальные документы прочно стали входить такие понятия как «малый бизнес», «малые предприятия», «предприниматели малого бизнеса», «предпринимательство и малый бизнес» и другие. К сожалению, многие эти понятия не унифицированы и поэтому в научной литературе они трактуются далеко не однозначно.
43826. Изучение государственного управления в сфере образования 67.7 KB
  Социально-экономическая характеристика образования в РФ 6 Состояние и развитие Российской системы образования Организация системы государственного управления в сфере образования Правовое регулирование образования в РФ
43827. Розрахунок електрозабезпечення приватного акціонерного товариства Комвольно суконна компанія Чексіл 551.57 KB
  Електромонтажні роботи в даний час ведуться на високому рівні інженерної підготовки, з максимальним перенесенням цих робіт із будівельних майданчиків в майстерні монтажно-заготовительних ділянок і на заводи електромонтажних організацій.
43828. Проектирование участка ТО – 2 легковых автомобилей 1.13 MB
  Предприятие неоднократно занимало призовые места в Областном и Республиканском соревнованиях и имело одни из самых высоких показателей по выработке на один таксомотор среди предприятий Министерства автомобильного транспорта России.
43829. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ, СВЯЗАННЫЕ С РЕШЕНИЕМ ЭКОНОМИЧЕСКИХ, ОРГАНИЗАЦИОННО – УПРАВЛЕНЧЕСКИХ И УЧЕТНЫХ ЗАДАЧ НА ООО «Строй-Арсенал» 2.08 MB
  Создание российских интернетмагазинов началось в 1995 году. Интернетмагазином считается такой магазин на сайте которого существует возможность полностью завершить покупку и оплатить ее или выписать счет для оплаты в банке. Большинство же российских Интернетмагазинов представляют собой webвитрины и осуществляют торговлю на заказ через Интернет.
43830. Определение возможности получения гречневой крупы под воздействием инфракрасной обработки 532.66 KB
  Основные продукты переработки зерна используемые в питании крупы и мука. В зернах гречихи содержатся: легко усваиваемые белки до 16 в том числе незаменимые аминокислоты аргинин и лизин; углеводы до 30 и жиры до 3; много минеральных веществ железо кальций фосфор медь цинк бор йод никель кобальт; клетчатка; яблочная лимонная щавелевая кислоты; витамины группы В РР и Р рутин.Область применения В России выращиваемую гречку используют в основном для производства различных круп: ядрицы представляющей собой целые...
43831. Определение путей повышения эффективности рекламной деятельности 8.13 MB
  Маркетинговая функция. Было бы ошибкой отождествлять маркетинговую функцию рекламы с функцией экономической, хотя они в чем-то и созвучны друг другу. Однако большинство авторитетных специалистов по части рекламы предпочитают говорить о маркетинговой функции рекламы как вполне самостоятельной.
43832. ПРОЕКТУВАННЯ, МОНТАЖ СИГНАЛІ3АЦІЇ НАВЧАЛЬНИХ МАЙСТЕРЕНЬ ТЕХНІКУМУ 159.28 KB
  Охоронна сигналізація Автономна сигналізація Технічні системи охорони Механічні засоби захисту та охорони Датчики руху Системи безпеки. Сигнагналізація Системи охорони периметру Системи передачі інформації по мережі GSM Телефони охоронної сигналізації Засоби передачі звістки Типи периметральних систем Можливості та типологія датчиків охоронної сигналізації Різноманітність охоронних звісників та їх функціональні особливості Графічна частина Аркуш 1 План електромонтажного цеха і аудиторії...
43833. Повышение эффективности процесса управления физической культурой и спортом на муниципальном уровне 320 KB
  Практика применения Федерального закона «О физической культуре и спорте в Российской Федерации» выявила его излишнюю декларативность, существенные недостатки и пробелы в числе норм регулирующих правоотношения в сфере физической культуры и спорта, противоречия с иными актами высшей юридической силы.