§ 3. Основные параметры ЖРД |
29 |
б) средней тяги (порядка 5—25 т), предназначенные для круп ных зенитных снарядов и самолетов, небольших дальнобойных сна рядов, скоростных и сверхскоростных самолетов-истребителей, пере хватчиков и разведчиков, и
в) большой тяги (свыше 25 т), предназначенные для больших и сверхдальнобойных снарядов.
ЖРД изготовляются без регулирования тяги и с регулируемой тягой во время работы двигателя.
Регулирование величины тяги ЖРД осуществляют:
а) изменением секундного расхода топлива в камеру сгорания путем изменения давления подачи и
б) включением в работу или выключением части топливных фор сунок или отдельных камер (если двигатель многокамерный).
Если баки входят в число элементов двигателя, ЖРД разли чают:
а) с последовательным расположением баков (один бак располо жен за другим, по одной оси);
б) с концентрическим расположением баков (один бак располо жен внутри другого).
Топливные баки также можно подразделить на:
а) несущие, которые одновременно являются корпусом снаряда
и несут его нагрузки, и не несущие, которые помещаются в корпусе снаряда и несут только статическую нагрузку от находящихся в них рабочих компонентов;
б) разгруженные от |
давления |
рабочего газа |
(при турбона |
||
сосной |
топливоподаче) |
и нагруженные давлением |
рабочего |
газа |
|
(при |
вытеснительной |
системе топливоподачи |
с ВАД, |
ПАД |
|
и ЖАД): |
|
|
|
|
|
в) «холодные», предназначенные для жидкого кислорода; |
горя |
||||
чие, из |
которых, компонент топлива |
вытесняется |
горячим газом, |
||
и нормальные, из которых компонент топлива вытесняется в каме ру сгорания холодным газом.
12. П о связи двигателя с боевым аппаратом можно различать ЖРД:
а) конструкции, не зависимой от боевого аппарата (двигатель подвешивается к боевому аппарату или устанавливается на аппа рате) ;
б) конструкции, зависимой от боевого аппарата (двигатели зе нитных, ближнебойных и дальнобойных снарядов).
§ 3. Основные параметры ЖРД
Основными параметрами, характеризующими летно-эксплуата ционные качества ЖРД любого типа и конструкции, являются сле дующие.
1. Абсолютная или полная тяга, создаваемая двигателем при работе на расчетном режиме, Рт. (кг, т).
30 Гл. 2. Общие характеристики ЖРД
Абсолютная тяга камеры двигателя, отнесенная к объему каме
ры сгорания V«, называется литровой тягой:
р |
(2.1) |
Ря=—г кг тяги^л. |
1к
2.Удельная тяга двигателя, т. е. тяга, отнесенная к суммарно му секундному расходу топлива в двигателе:
= А ----- . |
|
|
|
|
|
(2.2> |
|||
J |
Gs |
|
кг топлива!сек |
|
|
|
|||
ИЛИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D'___ D |
уд |
|
кг тяги |
|
> |
|
|
|
|
ГУД — 1г |
|
|
, |
|
|
|
|
||
|
J |
л топлива/сек |
|
|
|
|
|||
где Р2 —суммарная тяга двигателя в |
кг; |
|
двигателе, |
состоящий |
|||||
Gs —суммарный расход |
топлива |
в |
|
||||||
в общем случае из расхода топлива в камеру сгорания |
|||||||||
Gs и в газогенератор системы топливоподачи Gs и рас |
|||||||||
хода горючего на образование защитной |
завесы |
около |
|||||||
огневой поверхности |
оболочки |
камеры |
G^ |
в |
кг^сек; |
||||
Тт —удельный вес топлива |
в кгл; |
|
|
|
|
|
|||
Руд—удельная тяга камеры. |
|
|
|
|
|
|
|||
В существующих ЖРД удельную тягу можно определить по за |
|||||||||
меренным на испытательном |
стенде значениям тяги |
и расхода |
|||||||
топлива в камеру сгорания.
Абсолютная тяга не характеризует степень совершенства работы ЖРД. Качественным показателем работы двигателя является его удельная тяга, называемая иногда удельным импульсом.
Чем больше удельная тяга двигателя, тем меньше при заданной величине абсолютной тяги будет секундный расход топлива, а сле довательно, тем меньшими будут необходимый запас топлива в ба ках для заданной продолжительности работы, габариты и вес дви
гателя.
Чем больше удельная тяга ЖРД при работе на данном топливе и прочих равных условиях, тем лучше организован в двигателе ра бочий процесс, тем совершеннее двигатель в конструктивном отно шении.
Абсолютная и удельная тяги камеры двигателя при работе в пу
стоте на заданном режиме являются постоянными величинами.
Необходимая тяга ЖРД определяется при расчете Заданного боевого аппарата (зависит от дальности полета, величины полезной
нагрузки и других факторов).
3. Удельный расход топлива в двигателе, т. е. расход топлива, приходящийся на единицу тяги двигателя в одну секунду или в час:
__ |
1 |
кг топлива)сек |
1 gggg |
кг топлива1час |
д) |
УД |
Рун |
кг тяги_______ А’уд |
кг тяги |
|
|
$ 3. Основные параметры ЖРД |
31 |
Удельный расход топлива наравне с удельной тягой |
является |
важной эксплуатационной характеристикой двигателя, так как чем меньше его значение, тем при прочих равных условиях больше даль ность и продолжительность полета боевого аппарата с данным дви гателем.
Величина Суд зависит от давления в камере сгорания, вида ис
пользуемого топлива и организации рабочего процесса в камере двигателя.
4. Удельный вес двигателя, т. е. вес, приходящийся на единицу
тяги двигателя: |
|
кг!кг тяги, |
(2. 4) |
где бдв — сухой вес двигателя в кг.
Под сухим весом двигателя подразумевается вес его конструк ции при баках, не заполненных рабочими компонентами (топливом,
газом и т. п.).
При заданной величине абсолютной тяги удельный вес опреде
ляет сухой общий вес двигателя, |
который |
в |
значительной мере |
||
влияет на характеристики боевого аппарата. |
е. |
тяга, |
отнесенная |
||
5. |
Удельная лобовая тяга двигателя, т. |
||||
к 1 см2 наибольшего поперечного сечения двигателя: |
|
||||
|
Ps |
|
|
|
(2.5) |
|
Рлоб=---- кг тяги см2, |
|
|||
|
Pus |
|
|
|
|
где |
— наибольшая площадь |
поперечного |
сечения |
двигателя: |
|
|
в см2. |
|
|
|
|
Удельная лобовая тяга имеет важное значение при оценке аэро
динамических качеств двигателя, так как чем больше ее значение при заданной тяге, тем меньше может быть мидель боевого аппа рата с этим двигателем. Существующие двигатели имеют Рл<б =
=1-4-4 кг тяги)см2.
Кчислу параметров, характеризующих двигатель, также отно сится его эффективный коэффициент полезного действия, соотноше
ние компонентов топлива х, объем камеры сгорания |
и давление |
в ней рк. |
|
Обычно в качестве исходных параметров ЖРД даются его отно
сительные параметры при работе на расчетном режиме, приведен
ные к стандартным атмосферным условиям. |
|
||||
|
При |
указанных |
условиях |
существующие |
снарядные ЖРД |
(снаряда |
„Авангард“ |
и др.) имеют Pv„ ^200 : |
кг тяги |
||
240-----------: |
|||||
' |
r |
r |
г |
уд |
кг топлива;сек ' |
|
|
кг топлива1час |
кг топлива!сек |
||
|
|
|
= 4.0,-5,0 |
- 10-:- |
|
40 кг!т тяги.
32 |
Гл. 2. |
Общие характеристики ЖРД |
|
К эксплуатационным |
качествам двигателя относятся его при |
емистость и надежность работы, срок службы, простота обслужива ния и др.
Перечисленные выше параметры двигателя позволяют оценить данный тип двигателя по величине сиды тяги, экономичности рабо
ты, габаритам (внешним размерам) и эксплуатационным качествам;
выявить в первом приближении основные преимущества и недо
статки того или иного двигателя и установить рациональные обла сти его применения.
Основные параметры двигателя, определяющие его качества, зависят от конструктивных особенностей, режимов работы самого
двигателя, внешних условий и ряда других факторов. Существенное влияние на удельную тягу, удельный расход топлива и к. п. д. дви
гателя оказывают теплотворность топлива, давление в камере сго рания и в выходном сечении сопла. Поэтому для определения основ ных качеств проектируемого двигателя и правильного выбора его параметров необходимо знать зависимости абсолютной и удельной
тяг, секундного и удельного расходов топлива от высоты полета, давления в камере сгорания и других факторов.
§ 4. Преимущества и недостатки ЖРД
На данном этапе развития реактивной техники реализованы и практически используются лишь реактивные двигатели, работаю щие за счет химической энергии разложения и окисления топлива.
К таким двигателям относятся реактивные двигатели, работаю
щие на твердом топливе (пороховые ПРД), |
на жидком горючем |
и атмосферном воздухе (ВРД) и на жидком |
топливе ЖРД; эти |
двигатели получили в настоящее время наибольшее развитие и при менение.
Жидкостные ракетные двигатели по сравнению с воздушно-
реактивными имеют следующие преимущества:
1) могут создавать тягу и в безвоздушном пространстве, так как их работа не зависит от окружающей среды (высота полета определяется только запасом топлива в баках и удельной тягой
двигателя);
2)абсолютная тяга в противоположность воздушно-реактивным
двигателям с подъемом на высоту возрастает и мало зависит от скорости полета в плотных слоях атмосферы;
3)возможность сосредоточения в одном двигателе весьма боль
шой тяги (до 1000 т) при сравнительно небольших габаритах и ма лом удельном весе двигателя (от 0,01 до 0,040 кг/кг тяги)1;
4) общий вес двигателя меньше, чем вес любого воздушного типа двигателя той же мощности;
1 Экспресс-информация АН СССР, вып. 20, АДС-78, 1958.