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

21172. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ САПР ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 52 KB
  Цель САПР это повышение качества проектов снижение материальных затрат сокращение сроков проектирования и ликвидация тенденции к росту числа проектировщиков а также повышение производительности их труда. Для САПР характерно системное использование ЭВМ при рациональном распределении функций между человеком и ЭВМ. Предметом САПР являются формализация проектных процедур структурирование и типизация процессов проектирования постановка модели методы и алгоритмы решения проектных задач способы построения технических средств создания...
21173. Современная память 2.18 MB
  В скором будущем будет также стандартизирована память DDR2800 в связи с чем многие материнские платы уже поддерживают этот тип памяти. Остальные же типы памяти не стандартизированы и не факт что материнская плата способна поддержать эту память на заявленной тактовой частоте. Возникает вопрос: почему же производители памяти соревнуясь друг с другом стараются выпускать все более скоростную память Ответ довольно прост это маркетинговый ход. Но так ли это на самом деле и действительно ли производительность памяти целиком и полностью...
21174. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ 74 KB
  Выбор типа конструкции блока и варианта конструктивного исполнения модуля I уровня ячейки. Выбор компоновочной структуры ячеек ЭА. Выбор типа конструкции ПП. Выбор класса точности ПП.
21175. Тепловые воздействия на конструкции СВТ 175.5 KB
  Комплекс технических средств реализующих тот или иной способ отвода тепла от аппаратуры в окружающую среду назовем системой охлаждения. В зависимости от характера контакта теплоносителя с поверхностью источника тепла различают системы охлаждения прямого и косвенного действия. Воздушные жидкостные и испарительные системы охлаждения могут работать по разомкнутому и замкнутому циклу. В первом случае отработанный нагретый теплоноситель удаляется из системы и больше в ней не используется во втором случае отработанный теплоноситель охлаждается...
21176. Тест начального включения — POST 67.5 KB
  POST выполняет тестирование процессора памяти и системных средств вводавывода а также конфигурирование всех программноуправляемых аппаратных средств системной платы. Часть конфигурирования выполняется однозначно часть управляется джамперами системной платы но ряд параметров позволяет или даже требует конфигурирования по желанию пользователя. Однако для использования такой диагностики необходима вопервых сама платаиндикатор и вовторых словарь неисправностей таблица специфическая для версии BIOS и системной платы. Если не...
21177. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ. ЕСТД. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА (ТПП). ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ 37 KB
  ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ Состав и правила выполнения технологической документации определяется ГОСТ 3.1001 81 Единой системой технологической документации ЕСТД. Она представляет собой комплекс государственных стандартов и руководящих нормативных документов устанавливающих взаимосвязанные правила и положения по порядку разработки комплектации оформления и обращения технологической документации применяемой при изготовлении и ремонте изделий контроль испытания и перемещения. Основное назначение ЕСТД в установлении во всех организациях и на...
21178. Алгебраїчні доповнення. Обчислення детермінантів 341.5 KB
  Означення алгебраїчного доповнення елементу детермінанта. Такий детермінант називається алгебраїчним доповненням елемента даного детермінанта і позначається як : 6. Детермінант дорівнює сумі добутків елементів будьякого рядка детермінанта на їх алгебраїчні доповнення.3 Доведення: Додамо до кожного елементу mго рядка детермінанта 6.
21179. Ранг матриці. Елементарні перетворення матриці 204 KB
  Елементарні перетворення матриці. Визначення рангу матриці. Такий детермінант називається мінором матриці kго порядка.
21180. Системи лінійних алгебраїчних рівнянь загального виду. Теорія Кронекера-Капеллі. Метод Гаусса 237.5 KB
  Система називається сумісною якщо вона має хоча б один розв язок тобто хоча б один стовпець який перетворює рівняння 9.1 в тотожність і несумісною якщо вона не має розв язків. Система називається означеною якщо вона має один розв язок і неозначеною якщо вона має розв язків більше одного. Аналіз систем рівнянь повинен дати відповідь на два питання чи сумісна система тобто чи має вона розв язок і якщо сумісна то чи вона означена чи ні.