Проектирование двигательной установки и элементов конструкции второй ступени баллистической ракеты (стр. 13 из 24)

Из таблицы №9 видно, что температура жидкой стенки значительно превышает допустимую температуру перегрева охладителя

, в связи с чем охлаждение двигателя не будет надежным.

Для уменьшения теплового потока в стенку КС и, как следствие, уменьшения температуры жидкой стенки необходима организация внутреннего охлаждения.

Внутреннее охлаждение организуется созданием пристеночного слоя и позволяет уменьшить тепловой поток на 50-70%. Организовать пристеночный слой возможно двумя способами: периферийными форсунками горючего или с помощью поясов завесы. Первый из способов конструктивно более прост, но менее экономичен, второй наоборот, конструктивно более сложен, но создает равномерный пристеночный слой по длине КС и более экономичен.

Выбираем первый способ для создания пристеночного слоя. Уменьшаем суммарный тепловой поток на 55% и повторяем расчет.

Таблица №1.18

№ сеч.	, Вт/м2	, м2	, К	, К	, кВт/м2К	, К	, К	, К
0	1,959	0,3848	0	313	6,979	593,8	675,4	634,6
1	1,981	0,03829	2,505	315,5	7,207	590,3	672,9	631,6
2	2,207	0,03374	2,46	318	8,458	578,8	670,8	624,8
3	2,929	0,0262	2,535	320,5	12,08	563	685	624
4	4,19	0,0198	2,74	323,2	19,62	536,8	711,4	624,1
5	3,52	0,03156	3,671	326,9	11,73	627,1	773,8	700,4
6	2,483	0,04091	3,356	330,3	8,719	615	718,5	666,8
7	1,879	0,05041	3,13	333,4	6,99	602,3	680,6	641,5
8	1,584	0,05929	3,103	336,5	7,27	554,4	620,4	587,4
9	1,325	0,06761	2,959	339,5	6,211	552,8	608	580,4
10	1,146	0,07535	2,852	342,3	5,486	551,1	598,8	575
11	1,013	0,08259	2,764	345,1	4,958	549,4	591,6	570,5
12	0,909	0,08936	2,683	347,8	4,554	547,3	585,2	566,3
13	0,8234	0,0957	2,603	350,4	4,237	544,7	579	561,8
14	0,7495	0,1016	2,516	352,9	3,981	541,1	572,4	556,7
15	0,6996	0,1072	2,477	355,4	4,743	502,9	532	517,4
16	0,6335	0,1124	2,352	357,7	4,465	499,6	526	512,8
17	0,569	0,1172	2,204	359,9	4,234	494,3	518	506,1
18	0,5029	0,1218	2,024	361,9	4,041	486,4	507,4	496,9
19	0,4305	0,126	1,792	363,7	3,877	474,8	492,7	483,7
20	0,3385	0,13	1,454	365,2	3,737	455,8	469,9	462,8

По результатам расчета, приведенным в таблице №1.18 видно, что температура жидкой стенки не превышает температуру кипения охладителя по всей длине КС. Температура огневой стенки не превышает критическую температуру для материала стенки равную 1073 0К.

Рис.1.19 Изменение суммарного теплового потока, температуры газовой и жидкой стенок по длине КС

Рис.1.20 Изменение термодинамических параметров продуктов сгорания по длине КС

5.5 Расчет периферийных форсунок горючего

Относительный расход газа в пристеночном слое (для камер с тягой

кН)

; выбираем

Суммарный расход через периферийные форсунки горючего:

.

Для создания пристеночного слоя используются струйные форсунки установленные по концентрической окружности с шагом t=3…4мм.

Количество периферийных форсунок:

.

Расход через одну форсунку:

.

Потребный диаметр форсунки:

;

где

- коэффициент расхода; - перепад давления на форсунках.

Полученные геометрические параметры форсунок пристеночного слоя, удовлетворяют среднестатистическим данным для струйных форсунок и, следовательно, могут быть изготовлены.

6. Описание камеры сгорания и ТНА проектируемого двигателя

Проектируемый двигатель предназначен для использования на второй ступени УБР. Двигатель состоит из камеры, турбонасосного агрегата, газогенератора, работающего на основных компонентах топлива, четырех поворотных сопел системы управления.

Таблица №1.19

Основные параметры двигателя.

Тяга двигателя в пустоте		208 кН
Топливо	окислитель	Азотная кислота
	горючее	Керосин
Секундный расход	окислителя
	горючего
Весовое соотношение компонентов топлива
Коэффициент избытка окислителя
Давление газов	в камере сгорания	6 Мпа
	на срезе сопла	0,02 Мпа
Удельная тяга в пустоте		287,3 с
Удельный импульс двигателя в пустоте
Относительная расходонапряженность по КС
Объем КС (до критического сечения)
Коэффициент полноты давления в камере
Коэффициент сопла

6.1 Газодинамический профиль камеры