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

9 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

63402. Мультиплексные технологии цифровых абонентских линий 400.32 KB
  Эти технологии поддерживают передачу голоса высокоскоростную передачу данных и видеосигналов создавая при этом значительные преимущества как для абонентов так и для провайдеров. Многие технологии хDSL позволяют совмещать высокоскоростную передачу данных и передачу голоса по одной и той же медной паре.
63403. Рыночная организация: содержание и структура. Социально-экономические основы рыночного хозяйства 71 KB
  Эта классификация в известной мере условна, В действительности регулирование конкуренции осуществляется с использованием различных методов. При этом, например, командно-административные методы могут сочетаться с использованием системы цен...
63405. Обоснование режимов работы добывающих скважин при снижении забойного давления ниже давления насыщения пластовой нефти газом 391.5 KB
  Поэтому имеет место дополнительное снижение проницаемости системы по нефти жидкости которое определяется зависимостью фазовой проницаемости по нефти от газонасыщенности пласта в свою очередь зависящей от давления.
63406. Психологические особенности школьника старшего возраста 208.5 KB
  Они должны владеть своими психическими процессами подчиняя их определенным задачам жизни и деятельности. Ведущее место занимают мотивы связанные с самоопределением и подготовкой к самостоятельной жизни.
63407. Социально-экологические проблемы современности: рост населения, ресурсный кризис, изменение генофонда, возрастание общей агрессивности среды, новые виды воздействии 211 KB
  Интенсивное и нерациональное развитие орошаемого земледелия в бассейне рек Амурдарья и Сырдарья привело к тому что с 1960 года начал катастрофически понижаться уровень Аральского моря и сейчас он понизился на 18 метров. Состояние каспийского моря сейчас оценивается как предкризисное.
63408. Методы кодового разделения каналов 482.11 KB
  Наиболее типичными представителями протоколов данного типа являются многостанционный доступ с частотным разделением FDM многостанционный доступ с временным разделением TDM многостанционный доступ с кодовым разделением...
63409. ИНФОРМАЦИЯ О РАЗЛИЧНЫХ СУБД 739 KB
  За почти пятидесятилетнюю историю развития БД были созданы сотни различных программных продуктов, которые обеспечивали управление данными. Это были разработки как ведущих разработчиков программных средств (MS, IBM, Oracle, др.), так и программные средства некоторых организаций в России и за рубежом.
63410. Понятие экономической системы. Типы экономических систем. Историческая классификация экономических систем. Натуральное хозяйство, основные этапы его развития. Недостатки натурального хозяйства 74.5 KB
  Модели смешанной экономики. Модели организации экономики отличаются между собой по степени свободы принятия решений и участия рыночных отношений в процессе перераспределения имеющихся ресурсов. В рамках каждого типа экономической системы существуют свои национальные модели.