Проектирование двигательной установки и элементов конструкции второй ступени баллистической ракеты с ЖРД

.

Полная температура торможения потока на выходе колеса:

.

Угол потока на выходе из колеса в относительном движении:

.

Угол потока на выходе из рабочего колеса :

7 height=59 src="images/referats/12551/image326.png">.

Абсолютная скорость потока:

.

Оптимальный шаг лопаток рабочего колеса:

.

Число лопаток:

.

Принимаем , тогда шаг лопаток .

Профилирование лопаток рабочего колеса:

Рис.1.13 Профилирование лопатки.

Радиус вогнутой стороны лопатки:

.

Принимаем толщину лопатки:

, .

Ширина канала:

.

где

.

Определение размеров соплового аппарата состоящего из конических сопел.

Высота соплового аппарата:

.

где , .

Суммарное минимальное сечение сопел соплового аппарата:

.

Рис.1.14 Развертка соплового аппарата.

Степень уширения сопла:

;

где , . Принимаем .

Площадь сопел в конце конической части:

.

Площадь выхода из сопел:

.

Степень парциальности турбины:

.

Количество сопел:

.

Принимаем: .

Большая ось сечения эллипса сечения сопел на выходе:

.

Шаг сопел:

.

Минимальный диаметр сопла:

.

Диаметр сопла в конце конической части:

.

Длина сопла:

.

где .

Определение работы, мощности и КПД турбины

Определяем окружной КПД:

Окружная работа:

.

Выбираем коэффициент расхода утечек через зазор. По рекомендации , принимаем .

Расход утечек через турбину:

.

Расход газа через решетку колеса:

.

Расходный КПД:

.

Окружная мощность:

.

Мощность дискового трения:

.

где

- коэффициент дискового трения.

Значением числа Рейнольдса задаемся на основании рекомендаций.

Мощность потерь связанных с парциальным впуском газа на турбинное колесо:

Эффективная мощность турбины:

.

Эффективная работа турбинного газа:

.

Полученное значение лежит в диапазоне , что отвечает данным статистики.

Коэффициент работы:

.

Полученное значение удовлетворяет данным статистики.

Эффективный КПД турбины:

,

где

.

5. Расчет охлаждения КС

Организация охлаждения камер является одной из важнейших задач проектирования ЖРД и по сравнению с другими типами тепловых машин значительно усложняется особенностями процесса теплообмена в ЖРД.

Первая особенность состоит в том, что процесс в КС протекает при высоких температурах (3000…4000К) и давлениях (до 25 Мпа и более). Поскольку продукты сгорания движутся по КС с очень большой скоростью, резко возрастают коэффициент конвективной теплоотдачи от горячих продуктов сгорания в стенки КС.

Второй особенностью теплообмена в ЖРД является высокий уровень лучистого теплового потока достигающего 20 – 40% общего теплового потока направленного в стенку КС.

Третья особенность теплообмена в ЖРД состоит в том, что вследствие мощных суммарных конвективных и лучистых тепловых потоков в стенку камеры температура может достигать недопустимо высоких величин. Поэтому для ЖРД следует применять жаропрочные материалы, обладающие возможно большей теплопроводностью.

Четвертая особенность теплообмена вытекает из условия применения ЖРД как ДУ ЛА (ракеты, спутника, самолета). Поэтому использовать для охлаждения КС специальную жидкость в большинстве случаев нерационально. Обычно ЖРД охлаждают каким-либо из компонентов топлива, пропуская его до подачи в КС ЖРД через полость охлаждения. Такой принцип охлаждения усложняет конструкцию камеры и выдвигает дополнительные требования к применяемым компонентам топлива.

 Скачать реферат