Проектирование двигательной установки и элементов конструкции второй ступени баллистической ракеты (стр. 7 из 24)

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.

Таблица №1.8

Результаты расчета

, (кг/с)	1,0	1,05	1,1	1,15	1,2	1,25
, (м/с)	6,42	6,74	7,07	7,39	7,71	8,03
	11,93	12,22	12,51	12,79	13,07	13,34
, (Вт)	5,51	5,79	6,06	6,34	6,61	6,89

Потребная мощность турбины:

.

По таблице 1.8 выбираем значение

, при котором наиболее совпадает с потребной мощностью . Принимаем .

Погрешность выбранной мощности:

.

Удельная работа турбины:

.

Коэффициент работы турбины:

.

Параметры газового потока в осевом зазоре между сопловым аппаратом и колесом турбины.

Принимаем угол установки сопел

. Скоростной коэффициент соплового аппарата .

Скорость на выходе из соплового аппарата:

.

Приведенная скорость:

.

Коэффициент полного давления:

.

Полное давление в осевом зазоре:

.

Статистическая температура в зазоре:

.

Плотность газа в зазоре:

.

Скорость звука в осевом зазоре:

.

Число Маха:

- турбина сверхзвуковая.

Угол потока на выходе из соплового аппарата:

,

где

, при .

Угол потока на входе в колесо в относительном движении:

.

Относительная скорость на входе в колесо:

.

Температура торможения в относительном движении:

.

Критическая скорость:

.

Приведенная скорость на входе в колесо:

.

Число Маха в относительном движении:

Полное давление в относительном движении:

.

4.2 Профилирование сверхзвуковых лопаток рабочего колеса турбины

Ширина лопаточной решетки:

,

где

- относительная ширина решетки.

Относительный шаг решетки:

.