49867

Автоматика и регулирование РДТТ. Расчет параметров двигателя

Курсовая

Астрономия и авиация

Расчет основных параметров двигательной установки Газовая постоянная продуктов сгорания топлива: Физикохимическая константа топлива: Постоянную топлива: Комплекс Ак: Секундный массовый расход при номинальных условиях окружающей среды: Скорость горения при нормальных условиях: Определим потребную площадь горения: Коэффициент сопла: φс = 098 Коэффициент тепловых потерь: χ = 098 Площадь критического сечения при номинальной температуре заряда: Задаем значение давления на срезе сопла: ра = 01 МПа; Определим значение приведенной скорости:...

Русский

2014-08-23

4.43 MB

12 чел.

Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана.

Факультет       Энергомашиностроение

Кафедра   Ракетные двигатели

РАСЧЕТНО - ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

"Автоматика и регулирование РДТТ"

Студент:      Аникин А.В.

Группа:            Э1-112

Руководитель: Андреев Е.А.

    Москва, 2009

Содержание:

Исходные данные для выполнения курсовой работы 3

Расчет основных параметров двигательной установки 4

Расчет сменных сопловых вкладышей 6

Расчет центрального тела 12

Конструкция центрального тела 19

Список используемой литературы 20
Приложение
Расчеты в программе
MathCad


Исходные данные для выполнения курсовой работы

Температур окружающей среды       Т = 0 ± 50° С

Номинальная температура заряда       Тн = 293 К

Тяга двигателя                                   Рн = 30000±200Н (Рн=Const)

Давление в КС                                       рк = 4 ∙ 10 6 Па

Плотность топлива                                      

Удельный импульс                                      

Температура в КС                                      

 

Молекулярная масса ПС     

                       

Показатель процесса расширения                n = 1.26

Закон горения                                               

                                             

                                            

Физико-химическая константа топлива    В=700 K

Требуется:

  1.  Определить количество сменных вкладышей (если их будет более 4-х или менее 2-х, надо изменить величину разброса рк) и вычислить dкр каждого вкладыша для определенного температурного диапазона окружающей среды.
  2.  Построить в натуральную величину профиль обечайки (размеры центрального тела даны) и положение центрального тела в момент запуска двигателя при ТН = 323 К, 293 К, 223 К.

Определить максимальные перемещения центрального тела и разброс тяги при t = ±50 0C принимая    1у = const при tокр.ср.=20°С.

  1.  Разработать конструкцию соплового блока с центральным телом.

1. Расчет основных параметров двигательной установки

Газовая постоянная продуктов сгорания топлива:

Физико-химическая константа топлива:

Постоянную топлива:

Комплекс Ак:

Секундный массовый расход при номинальных условиях окружающей среды:

Скорость горения при нормальных условиях:

Определим потребную площадь горения:

Коэффициент сопла:

φс = 0,98

Коэффициент тепловых потерь:

χ = 0,98

Площадь критического сечения при номинальной температуре заряда:

Задаем значение давления на срезе сопла:

ра = 0,1 МПа;

Определим значение приведенной скорости:

Определим значение газодинамической функции qа):

Определим значение газодинамической функции fа):

2. Расчет сменных сопловых вкладышей

2.1. Построение графика зависимости площади критического сечения от температуры эксплуатации

Единичная скорость горения:

Пересчет единичной скорости горения и комплекса RТК на минимальную температуру эксплуатации (минимальная температура равна 223К):

Запишем уравнение тяги РДТТ

σс =0,96- коэффициент, характеризующий потери полного давления в сопле РДТТ. Аппроксимирующая зависимость:

Эмпирические коэффициенты, принятые для газодинамической функции fа

kf =1,25

n = 0,9

Давление в камере сгорания (формула Бори):

Подставив в уравнение тяги давление рк, получим зависимость тяги от давления:

Поочередно подставляем в уравнение тяги Рmax и Ртin и выражаем соответственно

минимальное и максимальное значение площади критического сечения сопла, соответствующей минимальной температуре эксплуатации РД. Диапазон изменения тяги изменен на ±1000 Н. Так как при этом диапазоне количество сменных вкладышей сокращается до 4.

Определяем максимальную (минимальную) площадь критического сечения при минимальной температуре эксплуатации, для минимальной (максимальной) тяге

(с помощью программы MathCad)

P1_min=29000Н

P1_max=31000Н

Используя формулы для зависимости площади критического сечения от температуры, строим график непрерывного регулирования площади критического сечения сопла в диапазоне температур эксплуатации от 223 К до 323 К для максимального и минимального значения тяги.

График непрерывного регулирования площади критического сечения сопла в диапазоне температур эксплуатации 223 – 323 К для максимально и минимально допустимого значения тяги.

2.2. Определяем температурный диапазон работы 1-го вкладыша

Температура начала работы первого вкладыша определяется минимальной температурой эксплуатации заряда:

Т1нач = Тmin  = 223  К

Конечную температуру работы 1-го вкладыша найдем из выражения

Т1кон=254,026 К

2.3. Вычисления  вкладышей по  алгоритму.

Начальную температуру работы i-го вкладыша найдем из выражения:

Тiнач = Тi-1кон - ΔТ , где ΔТ =7 К- перекрытия по температуре конца работы предыдущего и последующего вкладыша.

Конечную температуру работы i-го вкладыша найдем из выражения:

Площадь критического сечения i-го соплового вкладыша:

Диаметр критического сечения i-го вкладыша:

Изменение температуры в пределах i-го вкладыша:

Тi = ТiНАЧ…ТiКОН

Изменение давления в пределах i-го вкладыша:

Изменение тяги в пределах i-го вкладыша:

Параметры сопловых вкладышей сведены в таблицу:

i-номер вкладыша

Температурный диапазон использования вкладыша

Fкрi, м2

dкрi, м

Tнач, К

Tкон, К

1

223

254,026

2∙10-3

0,05

2

247,026

278,052

2,254∙10-3

0,054

3

271,052

302,078

2,54∙10-3

0,057

4

295,078

326,104

2,863∙10-3

0,06

Зависимость изменения давления от температуры.

Зависимость изменения тяги от температуры.

3. Расчет центрального тела

3.1. Построение графиков изменения площади критического сечения и давления в КС  при регулировании на P=const центральным телом

Для проведения предстартовой настройки РДТТ при использовании перемещающегося в сопле центрального тела определим зависимость между температурой окружающей среды и перемещением х центрального тела.

Определим площадь критического сечения при минимальной температуре эксплуатации, и номинальной тяге Р=30000 Н

Определяем площадь критического сечения с помощью программы MathCad:

Зависимость изменения площади критического сечения от температуры окружающей среды:

Изменение площади критики при регулировании на P=const центральным телом

Изменение давления в камере сгорания от температуры окружающей среды при плавном регулировании площади критики

Где    

           

 

Расчеты проведены с помощью программы MathCad.

Изменение давления в КС при регулировании на P=const 

центральным телом

3.2. Расчет зависимости перемещения центрального тела от температуры окружающей среды

Допущения, необходимых для продолжения расчета:

1 Сверхзвуковая часть сопла конической формы.

2 Угол раскрытия данного сопла составляет 2α = 20°.

3 Линейная протяженность максимального сечения центрального тела равна нулю.

4 Линейная протяженность минимального сечения данного сопла также равна нулю.

Центральное   тело   дано   в   задании   на   проектирование   и   его   геометрические характеристики следующие:


При малых перемещениях критическое сечение представляет собой отрезок е, соединяющий две точки А и С. При больших же перемещениях критическим сечением будет являться отрезок е, соединяющий две точки С и Б. Граничным же моментом разделения двух данных случаев будет являться такое положение, при котором отрезок АС станет перпендикулярным линии АЕ. Найдем геометрическую зависимость, по определению данного граничного перемещения Xгран исходя из:

Из треугольника ΔАВС   видим, что Xгран = а∙tgα. Тогда по теореме Пифагора несложно определить зависимость е = f(х), которая соответствует первому случаю:

.

Теперь   необходимо   вывести  зависимость   е = f(х)   соответствующую   второму случаю. Рассмотрим треугольники ΔАВF и ΔFDС .

Из геометрии следует: .

Так как Х1 = Х0 + X - то получаем  . Отсюда величина e будет равна:

е = acos(α) + Х∙sin(α).

Величина а1 тогда будет равна: а1 = (Xsin(α) + а∙соs(α))∙соs(α). Площадь критического сечения для первого случая будет определяться по формуле:

Fкр1 = π∙(R2+r)∙e

где R2 - радиус критики, r - радиус центрального тела.

Причем R2 = r + а1.

Исходя из исходных данных, радиус максимального сечения центрального тела равен:

Определим радиус критики R2:

Определим величину отрезка a:

                             

Граничное значение перемещения:

Xгран = atg(α) = 5.112∙10-3tg(100) = 9.014∙10-4 (м).

Получим окончательные зависимости для определения площадей критического сечения от перемещения центрального тела: при Х < Хгран

Fкр1(х) = π∙(R2 + r)∙e = π∙ (r + а + r)е = π∙(2∙0.055+5.112∙10-3 )((5.112∙10-3) 2+X2)0.5

При Х  Хгран

Fкр2(х) = π∙(R2 + r)∙е = π∙(r+ а1 + r)е = π∙(r+ (Xsin(α) + а∙соs(α))∙соs(α) + r)е ->

Теперь выведем зависимость перемещения центрального тела от температуры окружающей среды Х(T).

при X < Хгран:

,

где  

при Х ≥ Хгран

Расчеты представлены в программе MathCad.

Зависимость перемещения центрального тела от температуры окружающей среды

Значения основных параметров при регулирование с использованием центрального тела, Тн=223,293,323 К (начальная температура окружающей среды).

Тн, К

Давление в КС

pк, МПа

Площадь критического сечения

Fкр∙10-3, м

Перемещение ЦТ

Х, м

223

11,29

1,849

0

293

8,252

2,62

0,012

323

7,214

3,042

0,018

Зависимость площади критического сечения от перемещения центрального тела

Список используемой литературы

  1.  Конспект лекций по курсу "Динамика и регулирование РДТТ" Андреев Е.А.
  2.  Конспект лекций по курсу "Расчет, проектирование и конструкция РДГТ" Ягодников Д. А.
  3.  "Ракетные двигатели на твердом топливе". М. Машиностроение 1973, Виницкий А.М.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19942. Право на вознаграждение за создание и использование произведений 18.79 KB
  Тема: Право на вознаграждение за создание и использование произведений Вознаграждение выплачивается автору произведения как при его создании по договору заказа так и созданию произведения по трудовому договору. По договору заказа кроме вознаграждения за создани
19943. Произведения, созданные в связи с выполнением трудового договора. Возникновение авторских прав и их регистрация 19.4 KB
  Лекция №4 Тема: произведения созданные в связи с выполнением трудового договора. Возникновение авторских прав и их регистрация. Трудовой договор – это соглашение между работником предприятием и работодателем в соответствии с которым работник обязуется выполнить ра
19944. Изобретательство и патентные работы 19.6 KB
  Лекция №5 Тема: изобретательство и патентные работы. Гражданский хозяйственный кодекс подзаконный акт МИН об утверждении правил составление подачи заявки на изобретение и заявки на полезные модели. Изобретение полезная модель – это результат интеллектуальной де
19945. Охрана полезных моделей (ОПМ) 22.96 KB
  Лекция №6 Тема: охрана полезных моделей ОПМ. 1891 год – первый закон об охране полезных моделей в Германии. В качестве полезной модели может быть зарегистрирована любая форма конфигурация или расположение элементов созданного объекта инструмента прибора которые п
19946. Комплекс испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления 329.83 KB
  Рассмотреть комплекс испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления, взаимосвязи его систем с облучательными устройствами и испытуемыми образцами. Обратить внимание на унификацию узлов установок, их объединение в облучательное устройство в зависимости от поставленных задач. Представить схему измерений комплекса и его элементы, параметры при испытании топливных композиций. Познакомить слушателей с газовым стендом, спектрометрическим комплексом и электроосадителем.
19947. Технология производства образцов диоксида урана двух партий 141.84 KB
  Изучались образцы диоксида урана двух технологий. Один тип образцов (тип с) по традиционной для реакторов ВВЭР технологии. Другой (тип f) изготовлен во Франции по технологии DCI и исследовался в соответствии с межгосударственной программой. Такие образцы, обладая повышенной пластичностью, предназначены для твэлов реакторов, способных работать в режимах покрытия пиковых нагрузок в электросетях.
19948. Качественные представления о двухстадийном диффузионном переносе ГПД. Обзор физических моделей и их сопоставление 47.3 KB
  Обосновать необходимость разработки двухстадийной диффузионной модели миграции ГПД для объяснения полученных экспериментальных результатов. Представить краткий обзор моделей двухстадийного переноса. Рассмотреть систему диффуравнений, условия однозначности и решение стационарной задачи.
19949. Частные случаи решения задачи и их сопоставление с экспериментальными результатами 41.7 KB
  Рассмотреть частные случаи решения задачи и сопоставить их с экспериментальными результатами. Обосновать дополнительные гипотезы о связях между параметрами переноса и необходимость их введения при решении задачи по восстановлению параметров по экспериментальным данным. Представить методику определения энергий активации и предэкпоненциальных членов коэффициентов диффузии.
19950. Связи между параметрами переноса и влияние на них дополнительных гипотез 57.09 KB
  Рассмотреть связи между параметрами переноса и влияние на них дополнительных гипотез. Представить методику определения предэкпонентных членов коэффициентов диффузии. Обосновать желание использовать дополнительные экспериментальные материалы по выходу ГПД в низкотемпературной области. Предложить модель для описания выхода ГПД при низкой температуре. Поставить и решить соответствующую задачу. Сопоставить расчет с экспериментом.