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

«50 Гл. 13. Этапы проектирования и доводочных испытаний ЖРД

сгорания; он удобен как для расчета характеристик, так и для кон­

троля работы двигателя во время испытаний его на стенде и в по­ лете. Эти графики дают возможность сопоставлять между собой ре­

зультаты отдельных запусков двигателя; при получении несоответ­ ствующих данных они дают возможность выявить, какой из пара­ метров во время экспериментов замерен неправильно.

Испытания однорежимных двигателей обычно ведут при посто­ янных значениях давления газов в камере сгорания рк и коэффици­

ента состава топлива %.

Для избежания случайных ошибок при многорежимных стендо­ вых огневых испытаниях двигателя, которые возможны при останов­ ке и повторном запуске, характеристики двигателя целесообразно ■снимать при непрерывной его работе. При этом значение рк может изменяться по определенной программе, например, сначала оно увеличивается ступенями, а затем в такой же последовательности уменьшается; совпадение результатов замеров соответствующих показаний приборов при одинаковом рк позволяет судить о качестве работы двигателя.

При нанесении на график экспериментальных точек Руд следует не забывать о возможности значительных отклонений значений

удельной тяги при запусках в случаях непостоянства коэффициента избытка окислителя а, так как зависимость Рул от а представляет

собой кривую, имеющую максимум. Для исключения добавочного разброса точек от влияния а на величину Руд следует ограничивать­ ся величинами Рул при а в определенных пределах, например, при заданном а=0,75 нужно ограничиваться значениями а=0,704-0,80.

Анализ совершенства работы камеры сгорания и сопла двигате­ ля обычно производят сопоставлением действительных значений

удельной тяги Руд, удельного импульса давления газов в камере сго­ рания р, коэффициента тяги Л^и других параметров, вычисленных

по обработанным данным огневых испытаний двигателя, с их теоре­ тическими значениями Руд т, т. /<п т и др.

Теоретические характеристики применяемого в двигателе топли­ ва и процесса его сгорания при соответствующих условиях можно взять из таблиц или графиков или вычислить термодинамическим

расчетом камеры двигателя в предположении отсутствия в ней по­ бочных потерь энергии сжигаемого топлива, кроме диссоциации газов.

Для оценки полноты сгорания топлива в камере сгорания испы­

туемого двигателя можно использовать параметр

состоящий из величин, замеренных во время испытаний двигателя. При равенстве между замеренным при испытаниях секундным

расходом топлива в камеру сгорания Gs и его теоретическим значе­

нием GST физическую полноту сгорания топлива в двигателе можно

выразить в виде отношения действительного [3 и теоретического |3 т

импульсов давления газов в камере сгорания, т. е.

коэффициента тяги Kn = P>pKFKp находим P = Kj)KFKP, то действи­ тельную удельную тягу испытуемого двигателя можно выразить

формулой

р Р FuPkFкр

(13.3)

На этом основании сравнивать качество работы различных рас­ пылительных головок на одной и той же камере при одинаковом давлении в ней можно при помощи равенства

£уд1__1_

(13.4)

Ру12. 2

где индексы 1 и 2 относятся к первой и второй испытуемым голов­ кам камеры двигателя.

Это равенство позволяет также контролировать правильность измерения тяги или давления газов в камере сгорания при экспери­ менте сопоставлением замеренных величин с данными других запу­ сков.

Потери энергии газов в сопле камеры двигателя вследствие несо­ вершенства процесса истечения (некоторой неравновесности про­

цесса в закритической части, трения, несоосности скоростей в вы­ ходном сечении и скачков уплотнения) можно определить сопостав­

Кп = —— =-^~5вР-а,

Т’к^кр PvFкр

где фс — коэффициент полноты скорости истечения газов из сопла камеры;

Р — замеренная тяга двигателя.

кислород при а = 0,7 замерены Р= 10 850 кг, G^ = 44,6 кг)сек, рк = 20,5 ата

и рз = 1 ата.

Решение.

1. По замеренным данным во время испытаний камеры получим: а) удельную тягу камеры:

ее замеренных рабочих параметрах (рк и Gs) и ранее вычисленном /,„ = 0,5 ата находим Руд = 257 кг сек\кг, рт = 181 кг сек[кг и КПл= 1,685.

654 Гл. 13. Этапы проектирования и доводочных испытаний ЖРД

Эта потеря удельной тяги камеры обусловлена: а) физической неполнотой сгорания топлива

В180,5

д? =1 — -у- = 1 — ——%- = 1 —0,997 = 0,003 = 0,3%;

Более точно можно вычислить Д®Охл п° количеству уносимого тепла охлаж­ дающей проточной водой в течение определенного времени испытания камеры двигателя на заданном режиме работы. Для этого необходимо замерить расход охлаждающей воды за время испытания и ее температуру на входе в охлаж­ дающий тракт камеры и выходе из него.

Пример 2. Определить показатель п политропы расширения газов в сопле камеры двигателя, если во время ее стендовых огневых испытаний замерены />к = 22 ата и рв = 1 ата\ относительная выходная площадь сопла /в=3,88.