Материал: Шевелюк, М. И. Теоретические основы проектирования жидкостных ракетных двигателей учебное пособие для высших учебных заведений

Здесь тгБ—----- удельный вес пороховых газов в топлив-

^БТБ

ных баках.

Для получения необходимого весового количества пороховых

газов заданного давления пороховой заряд должен иметь опреде­ ленную поверхность горения, а для заданной продолжительности работы двигателя — соответствующую длину пороховых шашек.

Так как удельный вес пороха является величиной постоянной (Уп=1,4ч-1,7 г/см3’), то количество образующихся газов зависит от скорости и поверхности горения пороха.

Для равномерного горения порохового заряда по заданной по­ верхности и получения при этом постоянного по времени объемно­ го количества образующихся пороховых газов пороховой заряд (шашки) бронируют; пороховые шашки со всех сторон, за исклю­ чением одного или двух торцов, предназначенных для горения,

обматывают листом асбеста толщиной около 3—4 мм и затем вставляют в стальную тонкостенную обойму или обматывают сна­ ружи по листу асбеста тонкой стальной проволокой и помещают внутри цилиндрической камеры сгорания ПАД. Существуют и дру­ гие способы бронирования пороховых шашек ПАД.

Скорость горения пороха зависит от его состава, структуры, на­ чальной температуры и давления горения. Зависимость скорости горения порохового заряда от начальной температуры весьма зна­ чительна, что существенно влияет на весовое количество образую­ щихся пороховых газов в интервале температур ±50° С, характер­

ном для различных времен года и климатических условий. Увели­ чение давления облегчает подвод тепла к пороховому заряду и уско­ ряет реакции, происходящие на его поверхности.

При горении порохового заряда с торцов газопроизводительность ПАД более или менее постоянна во времени. Пороховые за­ ряды, горящие по каналу изнутри, как правило, постепенно увели­ чивают поверхность горения, а следовательно, газопроизводительность ПАД; заряды, горящие по наружному цилиндру, наоборот, постепенно уменьшают газопроизводительность, что весьма невы­

годно.

Вес заряда пороха и размеры пороховых шашек, необходимые

для нормальной подачи расчетного количества компонентов топли­ ва из баков в камеру двигателя, определяют по формулам:

1) вес заряда пороха

сферных условий будет наименьшей из возможных при эксплуата­ ции двигателя, т. е. когда линейная скорость горения пороха и об­ разования пороховых газов будет наименьшей. Практически неиз­ бежна эксплуатация двигателя и при более высоких температурах окружающей среды (при температуре начала горения пороха больше расчетной). В результате этого скорость горения и количе­ ство образующихся газов будут больше расчетных значений. По­ этому для предупреждения повышения давления газов в топливных баках сверх расчетного в системе ПАД обычно устанавливают кла­

пан для сброса в атмосферу излишнего количества газа, чтобы со­ хранить в камере сгорания ПАД постоянное давление. При проек­

тировании клапанов газовых магистралей системы топливоподачи

с ПАД одним из основных требований является защита их упру­ гих элементов (пружин) от воздействия горячих газов.

При определении длины пороховых шашек значение utPa берут при наибольшей возможной в условиях эксплуатации температуре начала горения пороха, для того чтобы обеспечить нормальную ра­ боту системы подачи в течение заданного времени даже и в том случае, когда температура начала горения пороха в зависимости от атмосферных условий и, следовательно, скорость сгорания поро­

ха будут наибольшими. Естественно, что при температуре начала

горения пороха ниже расчетной пороховой заряд не сможет сгореть до конца работы системы. Это значит, что при таком определении

длины пороховых шашек вес порохового заряда ПАД будет иметь гарантийный запас.

Следует иметь в виду, что при горении пороха в камере с соп­ лом, как это иногда имеет место в ПАД, нельзя пользоваться дан­ ными о скорости горения небронированных пороховых шашек, так как установлено, что скорость их горения значительно зависит от

обдува поверхности пороховыми газами, который не имеет места при горении пороха в ПАД.

Горение большинства бездымных порохов протекает нормально только при достаточно высоком давлении в камере сгорания (свы­ ше 40—-50 ата). При меньших давлениях происходит медленное го­

фициент избытка окислителя в порохах а<1) с некоторым повы­ шением температуры пороховых газов относительно их температу­ ры в баке горючего, где .такое догорание не может происходить.

Поэтому для бака окислителя величина т;тепл будет меньше, чем для бака горючего. В таких случаях можно принимать

^тепл.о ' ' (0,8 0,9)

При конструировании ПАД необходимо предусмотреть меры,

предупреждающие возможность попадания в топливные баки двн-

33 371