Файл: Внутрибаллистическое проектирование рдтт.docx

На рис. 3, 4 изображены зависимости и от номинального давления в камере сгорания.



Рис. 3. Зависимость коэффициента заполнения объема цилиндрической части камеры сгорания РДТТ от номинального давления в камере сгорания



Рис. 4. Зависимость начального значения параметра Победоносцева от номинального давления в камере сгорания

---

3.3. Определение массовых и габаритных характеристик РДТТ

В рамках данного домашнего задания рассматривается следующая компоновочная схема двигателя: топливный заряд скреплен со стенками камеры (цилиндрическая часть корпуса защищена топливом и не имеет теплозащитного покрытия, предусматривается защитно-крепящий слой), сопловой блок имеет центральное сопло.

Для оценки массы конструкции двигатель условно разбивается на следующие элементы, рассматриваемые как тонкостенные оболочки простой формы (цилиндрические, конические, эллиптические):

• 
  цилиндрическая обечайка с защитно-крепящим слоем (ЗКС);
  
• 
  эллиптическое переднее днище с ТЗП;
  
• 
  сопловое днище (эллиптическое с центральным отверстием) с ТЗП;
  
• 
  коническая дозвуковая часть сопла с ТЗП;
  
• 
  цилиндрический сопловой стакан и эрозионностойкий вкладыш критического сечения;
  
• 
  коническая сверхзвуковая часть сопла с ТЗП.
  

Исходные данные для определения массы конструкции включают в себя геометрические размеры, необходимые для вычисления объемов перечисленных элементов, а также значения плотности применяемых конструкционных и теплозащитных материалов.

Толщина цилиндрической оболочки камеры определяется из расчета на прочность:



где – расчетное давление в камере сгорания, определяемое на основе давления при максимальной температуре эксплуатации ( ) с учетом ряда поправок:



где – коэффициент, учитывающий всплеск давления при совместном горении воспламенителя и основного заряда, – коэффициент, учитывающий повышение давления, обусловленное разбросом характеристик топлива,

---

– коэффициент запаса прочности.

Давление в камере при определяется следующим образом:



где поправка, учитывающая зависимость скорости горения топлива соответсвенно от начальной температуры заряда и параметра Победоносцева (при превышении порогового значения):



где



Принимаем

Толщина переднего днища камеры определяется по формуле



где менышая полуось эллиптической образующей, рекомендуемые значения
при выполнении домашнего задания для переднего и соплового днищ камеры , (соотношение полуосей ).

Толщины прочих элементов конструкции, ЗКС и ТЗП при выполнении домашнего задания назначаются следующим образом:

• 
  сопловое днище камеры: ;
  
• 
  дозвуковая часть сопла: ;
  
• 
  сверхзвуковая часть сопла: ;
  
• 
  сопловой стакан: ;
  
• 
  ЗКС в цилиндрической части камеры: ;
  
• 
  ТЗП переднего и соплового днищ камеры: ;
  
• 
  ТЗП дозвуковой части сопла: ;
  
• 
  ТЗП сверхзвуковой части сопла: ;
  
• 
  вкладыш критического сечения: .
  

---

Диаметр входного сечения сопла при выполнении домашнего задания принимается совпадающим с диаметром центрального отверстия соплового днища и равны .

Диаметры выходного и критического сечений сопла определяются из очевидных соотношений:





Длина цилиндрической обечайки камеры принимается равной длине заряда:
. Длины дозвукового и сверхзвукового участков сопла рассчитываются исходя из заданных углов полураствора конуса:





При выполнении домашнего задания принять . Длину соплового стакана принять равной .

Длина двигателя определяется как сумма длин элементов камеры и соплового блока:



После того, как определены все необходимые геометрические размеры, вычисляются объёмы элементов конструкции и покрытий.

Коническая дозвуковая часть:

Объем корпуса:



Объем ТЗП корпуса:



Коническая сверхзвуковая часть:

Объем корпуса:



Объем ТЗП корпуса:



Эллиптическое переднее днище:

Объем корпуса:



Объем ТЗП переднего днища корпуса РДТТ:



Эллиптическое сопловое днище (с отверстием) РДТТ:

Объем корпуса:



Объем ТЗП заднего днища корпуса РДТТ:



Цилиндрическая часть РДТТ:

---

Объем корпуса:



Объем ЗКС:



Цилиндрический сопловой стакан:

Объем корпуса:



Объем вкладыша критического сечения:



Плотность материала корпуса камеры и сопла назначается в соответствии с вариантом домашнего задания.

Плотности материалов ТЗП, ЗКС и вкладыша критического сечения назначаются для всех вариантов следующим образом:

• 
  ТЗП камеры сгорания (стеклоткань): ;
  
• 
  ТЗП сопла (УУКМ): ;
  
• 
  материал ЗКС: ;
  
• 
  вкладыш критического сечения (графит): .
  

Масса конструкции двигателя определяется следующим образом:



Масса снаряженного двигателя:



Коэффициент конструктивно-массового совершенства:



Выбор итогового варианта для дальнейшей проработки осуществляется на основе критерия качества, имеющего следующий вид:



где наименьшие среди рассмотренных вариантов значения массы и длины двигателя (используются для нормирования величины критерия).

В рамках домашнего задания оптимальным сочетанием проектных параметров считается то, при котором обеспечивается минимум . Результаты расчетов приведены в табл. 5. (красным цветом выделен вариант оптимальный по критерию минимума массы двигателя , жёлтым цветом – вариант оптимальный по критерию минимума , зелёным цветом – оптимальный по критерию минимума

---