Исходные данные Компоненты топлива
 Скачать 0.93 Mb.
|
Введение Полет человека на Луну стал реальностью своего времени в значительной мере благодаря созданию мощной ракеты-носителя «Сатурн - 5» с мощными кислородно-керосиновыми двигателями в первой ступени и кислородно-водородными во второй и третьей ступенях. Осенью 1988 года, состоялся пуск ракеты-носителя «Энергия» с орбитальным кораблем «Буран». Ракета-носитель «Энергия» выполнена по двухступенчатой схеме. В комплексе «Энергия»-«Буран» последний фактически является третьей ступенью ракеты-носителя, он, так сказать, своими силами осуществляет выход на околоземную орбиту. Основной интерес в этих ракетно-космических системах представляет разгонный блок третьей ступени ракеты-носителя «Сатурн - 5» и объединенная двигательная установка «Бурана». Работа третьей ступени подразумевается в глубоком космосе в связи с чем возникают особенности проектирования двигательных установок. Первая особенность заключается в определении места положения летательного аппарата в космическом пространстве. С этой целью в космических летательных аппаратах используют два вида двигательных установок : --- двигатели орбитального маневрирования (ДОМ). --- двигатели системы управления и стабилизации. С помощью двигателей орбитального маневрирования выполняются такие основные операции: стабилизация связки перед разделением; отделение и увод орбитального корабля; довыведение его на начальную орбиту; формирование рабочей орбиты; ее коррекция; межорбитальные переходы; сближение и стыковка с другими аппаратами. С помощью двигателей системы управления осуществляется ориентация и стабилизация летательного аппарата; управление положением корабля относительно центра масс в орбитальном полете. Вторая особенность - специфичность эксплуатации двигательных установок в космосе : --- невесомость влияет на осуществление запуска, так как в баке жидкое топливо находиться в произвольном состоянии, поэтому необходимо обеспечить поступление компонентов в камеру двигателя, --- в вакууме появляется возможность сварки деталей. При проектировании любой двигательной установки в первую очередь следует обеспечивать возможно большее значение удельного импульса. После анализа особенностей проектирования двигательная установка должна также отвечать следующим требованиям : а.) высокая надежность, то есть гарантия безотказной работоспособности в течении заданного времени в заданных условиях. б.) возможно меньшее загрязнение окружающей среды. Компоненты топлива и их продукты сгорания должны быть не токсичными (безвредными для человека, живых организмов и растительности). Углеводородные горючие типа керосина и жидкий кислород как компоненты топлива нетоксичны, а их продукты сгорания токсичны лишь в некоторой степени из-за наличия окиси углерода СО. в.) обеспечение различных режимов работы. Двигатель должен обеспечивать многократные циклы работы, в том числе после длительного (до нескольких лет) полета в космическом пространстве в условиях невесомости, а в ряде случаев и возможность значительного снижения тяги и создания управляющих моментов и сил. Жидкостной ракетный двигатель в общем случае состоит из камер, турбонасосных агрегатов, газогенераторов, агрегатов автоматики, агрегатов системы управляющих моментов и сил, рамы, трубопроводов и вспомогательных узлов и агрегатов. К основным узлам и агрегатам ЖРД относятся камера, газогенератор, агрегаты подачи, топливные магистрали и агрегаты автоматики. Задачей данного курсового проекта является разработка конструкции камеры двигателя и пневмогидравлической схемы регулирования двигательной установкой разгонного блока третьей ступени. 1. Проектирование пневмогидравлической схемы двигателя 1.1. Выбор схемы подачи. Конструкция и параметры жидкостного ракетного двигателя и двигательной установки в целом в значительной степени зависят от типа схемы подачи. При использовании вытеснительной подачи давление в баках больше, чем в камере двигателя. Это обуславливает, с одной стороны, понижение давления рк, что снижает удельный импульс и приводит к большим размерам камеры, а с другой стороны, увеличение массы топливных баков (из-за большой толщины их стенок), что ограничивает область использования вытеснительной подачи двигательными установками с относительно небольшими значениями J. В баках двигательных установок с насосной системой подачи давление обычно не превышает 0.2...0.4 МПа, поэтому баки имеют относительно небольшую толщину стенки, а давление в камере сгорания можно выбрать большим. Увеличение давления позволяет существенно уменьшить размеры камеры и повысить удельный импульс двигателя. В зависимости от дальнейшего использования рабочего тела, вышедшего из турбины турбонасосного агрегата, двигательные установки с ТНА разделяют на работающие по открытой и по замкнутой схеме. При работе по открытой схеме тяга двигательной установки Рду складывается из двух составляющих: тяги Р, создаваемой камерой двигателя и дополнительной тяги РТНА, возникающей вследствие истечения из патрубков ТНА рабочего тела привода ТНА, т. е.  (1.1)Величина добавки тяги, создаваемой патрубками, очень не велика и обычно составляет 0.5 - 1.5 % от тяги двигателя. Удельный импульс двигательной установки Jу.ду определиться как тяга двигательной установки, поделенная на полный расход компонентов, поступающих в камеру сгорания m и затраченных на привод ТНА mТ, т. е.  (1.2)Хотя в некоторых случаях выхлопные газы из ТНА и используются для работы рулевых сопел, удельный импульс двигательной установки, работающей по открытой схеме, всегда меньше удельного импульса камеры двигателя вследствие менее эффективного использования компонентов, расходуемых на привод ТНА. Таким образом, хотя патрубки и дают некоторую дополнительную тягу РТНА, расходы при получении этой тяги непропорционально велики. При этом в зависимости от давления подачи и совершенства ТНА потеря удельного импульса составляет 2-3% от удельного импульса двигателя. Рассмотрим, как изменяется удельный импульс двигательной установки при увеличении давления в камере сгорания (рис. 1.1). Если при фиксированном давлении на срезе ра повышать давление в камере сгорания рк, то удельный импульс камеры двигателя Jу.к=Jуп согласно уравнению характеристики будет расти по кривой 1. С ростом рк в камере будет расти и необходимое давление подачи : соответственно будут расти необходимая мощность ТНА и расход рабочего тела для привода турбины.  Согласно уравнению | ||||||||||