Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Масса топлива РДТТ

.

Объем топлива

.

Средняя поверхность горения

.

Диаметр камеры сгорания

,

где плотность заряжания. Принимаем ;

. Принимаем .

Длина переходного участка РДТТ

.

Длина цилиндрического участка РДТТ

.

Общая длина заряда

,

где коэффициент, учитывающий наличие щелей.

Длина щелевой части заряда

.

Площадь поверхности внутреннего канала

.

Площадь поверхности торца заряда

.

Площадь поверхности переходной части заряда

.

Периметр щелевой части заряда

.

Размеры щелей.

Высота щели

.

Размер перемычки

.

Запас на ТЗП, ЗКС и обечайку

.

условие выполняется.

2.4 Расчет характеристик прогрессивности щелевого заряда

Процесс газообразования в камере ракетного двигателя определяется скоростью горения твердого топлива, зависящей от его состава, и поверхностью горения заряда, определяемой его геометрическими параметрами. При горении твердого топлива данного состава давление в камере двигателя определяется в основном отношением поверхности горения топлива к площади критического сечения сопла, а при неизменном критическом сечении – площадью горящей поверхности заряда. Если горящая поверхность возрастает, то горение называется прогрессивным (прогрессивная форма заряда). Характеристикой поверхности заряда называется отношение горящей поверхности заряда к начальной величине этой поверхности .

Выбор формы заряда должен обеспечивать характер изменения давления, а следовательно, и тяги во времени в соответствии с требуемыми характеристиками ЛА.

Исходные данные:

Наружный радиус заряда ;

Радиус канала ;

Полная длина заряда ;

Длина щелевой части ;

Половина ширины щели .

Порядок расчета:

Углы и в начальный момент горения

;

.

Рис. 8. Сектор щелевого заряда

Полная начальная площадь горения заряда

.

Начальный объем заряда

.

Граничное значение параметра , при котором исчезает дуговая часть периметра канала щелевой части

.

Максимальное значение параметра

.

Поскольку , то по окончании горения дуговая часть периметра канала щелевой части не исчезнет и всегда .

Текущая площадь поверхности горения

;

Текущий объем заряда

где ; ; .

Вычисляем характеристики прогрессивности заряда и для значений и , при условии, что ,

где ; ; ; .

Данные расчета сведем в таблицу 1.

2.5 Расчет звездчатого заряда

Звездчатые заряды нашли очень широкое применении в современных двигателях твердого топлива, благодаря отработанной технологии изготовления и высокому коэффициенту внутреннего заполнения, однако, звездчатые заряды имеют дегрессивные остатки топлива, которые можно устранить профилированием внутренней поверхности камеры сгорания и применением вкладышей из легких материалов. Также по сравнению с щелевыми зарядами они дают меньшее время работы, а также наличие участков с повышенной концентрацией напряжений.

Исходные данные:

Тяга двигателя ;

Ускорение свободного падения ;

Время работы двигателя ;

Диаметр заряда ;

Марка топлива ПАЛ-18/7;

Плотность топлива ;

Температура горения топлива ;

Скорость горения топлива ;

Масса топлива ;

Удельный импульс тяги с учетом потерь ;

Газовая постоянная ;

Давление в камере сгорания