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

С помощью данных графиков можно получить необходимые размеры улитки в любом ее сечении и выполнить построение улитки.

В спроектированной улитке получились весьма большие скорости, что может вызвать ухудшение гидравлического КПД за счет высоких гидравлических потерь. Для уменьшения этих потерь целесообразно применять лопаточный

диффузор.

3.9 Профилирование выходного патрубка улитки

Скорость движения окислителя в трубопроводах ЖРД:

, принимаем .

Площадь выходного сечения патрубка выполненного в виде круга:

.

Диаметр выходного сечения патрубка:

;

принимаем .

Находим длину конического выходного патрубка. Принимаем угол , , получаем:

.

4. Расчёт газовой турбины

Цель расчета: Определение потребного расхода газа через турбину, параметров газового потока в осевом зазоре между сопловым аппаратом и колесом турбины, спрофилировать сверхзвуковые лопатки рабочего колеса турбины. Определить размер соплового аппарата состоящего из конических сопел, работу, мощность и КПД турбины. Произвести расчет на прочность лопаток рабочего колеса турбины.

Исходные данные:

Мощность насоса окислителя

Мощность насоса горючего

Угловая скорость вращения вала турбины

Наружный диаметр колеса насоса горючего

Топливо газогенератора АК + Керосин

Давление в камере сгорания ЖРД

Стехиометрическое соотношение КТ

Коэффициент избытка окислителя

Материал лопаток турбины ЭИ – 598.

Плотность материала лопаток.

4.1 Параметры рабочего тела турбины

В качестве рабочего тела турбины выбираем генераторный газ восстановительного типа. Принимаем температуру генераторного газа . Энергетические характеристики генераторного газа при данной температуре:

- газовая постоянная;

- показатель адиабаты.

Определение основных расчетных характеристик

Давление на входе в турбину:

.

где

,

, .

.

Двигатель второй ступени УБР, как правило, осуществляет работу при низком давлении окружающей среды или в безвоздушном пространстве. Следовательно, давление окружающей среды достаточно мало. Принимаем давление за бортом УБР равным .

Исходя из этого, находим:

;

где

, .

Перепад давлений на турбине:

.

Перепад давлений для существующих турбин лежит в пределе от 20 до 50. Полученный перепад давлений на турбине лежит в данном диапазоне.

Средний диаметр колеса турбины:

.

Окружная скорость:

.

Проектируемая турбина может быть одноступенчатой так как .

Адиабатная работа турбины:

.

где

.

Адиабатная скорость газового потока:

.

Отношение скоростей:

.

Задаёмся минимальным осевым и радиальным зазорами между колесом и корпусом турбины из условия . Принимаем .

Определяем относительный минимальный зазор:

.

Определяем коэффициент быстроходности турбины:

где ряд значений адиабатного расхода газа на входе в рабочее колесо турбины.

,

где - массовый секундный расход турбинного газа (варьируемый параметр);

.

.

где

.

- критическая скорость звука на входе в турбину:

.

Внутренняя (располагаемая) мощность турбины:

;

где - КПД турбины. Принимаем .

Задаёмся начальным значением и, с шагом , для каждого из значений определяем адиабатный расход газа на входе в рабочее колесо, коэффициент быстроходности, внутреннюю (располагаемую) мощность турбины результат занесем в таблицу 1.8.

 Скачать реферат