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

39715. Стратегическое планирование 15.63 KB
  Не используя преимущества стратегического планирования организации в целом и отдельные люди будут лишены четкого способа оценки цели и направления корпоративного предприятия. Процесс стратегического планирования обеспечивает основу для управления членами организации.Система стратегического планирования дает возможность акционерам и менеджменту компаний определиться с направлением и темпом развития бизнеса очертить глобальные тенденции рынка понять какие организационные и структурные изменения должны произойти в компании чтобы она стала...
39716. Основные компоненты стратегического планирования 15.71 KB
  В нем также раскрываются потенциальные препятствия с которыми предстоит столкнуться компании и пути их преодоления. Каждый хороший стратегический план должен содержать заявление о миссии компании. Оно должно быть кратким лаконичным объяснять причину существования компании и того чего она пытается добиться. Цели организации представляют собой пути посредством которых вы планируете выполнить миссию компании.
39717. Процесс управления маркетингом: планирование, организация, мотивация и контроль 19.66 KB
  Разработка комплекса маркетинга разработка товаров; установление цен на товары; методы распространения товаров; стимулирование сбыта товаров 4. Стратегия маркетинга это генеральная программа маркетинговой деятельности на целевых рынках. Она включает главные направления маркетинговой деятельности фирмы и инструментарий комплекса маркетинга маркетингмикс с помощью которого разрабатывают и осуществляют маркетинговые мероприятия для достижения поставленных целей. Стратегия маркетинга показывает с каким продуктом на какие рынки с каким...
39718. Маркетинговый план 16.39 KB
  Анализ достигнутого уровня: историческая справка; ситуационный анализ; анализ продаж; анализ привлекательности отрасли; плановые ожидания прогнозы. В анализе достигнутого уровня предприятия дается историческая справка о его состоянии и деятельности и приводятся основные показатели деятельности предприятия в динамике. Дается описание рынка относительно его размера основных сегментов и потребностей покупателей проводятся анализ факторов среды обзор основных товаров приводятся перечень конкурентов и их оценка показаны каналы...
39722. Принципы сегментирования 21.29 KB
  Любую из этих переменных можно использовать в качестве сегментирования рынка.Географический принцип он предполагает разбивку рынка на различные географические единицы: государства страны регионы области города территории округа районы.Демографический принцип заключается в разбивке рынка на группы на основе демографических переменных таких как пол возраст семья уровень дохода род занятий образование религиозные убеждения и национальность.
39723. Оценка и выбор целевых рынков 22.13 KB
  При оценивании различных сегментов рынка компания должна учитывать два момента: привлекательность сегмента и возможности компании в отношении этого сегмента. Прежде чем выходить на какойнибудь сегмент рынка компания должна внимательно оценить свои текущие позиции на этом рынке. Малая доля рынка принадлежащая компании свидетельствует о слабости ее позиций.