Проектирование ракетного двигателя первой ступени двухступенчатой баллистической ракеты

Диаметр критики сопла ;

Температура продуктов сгорания в камере ;

Расход газа через сопло .

Расчет теплового потока у переднего днища

Коэффициент конвективной теплопередачи

,

где коэффициент тепловодности продуктов сгорания;

коэффициент вязкости продуктов сгорания. В первом приближении принимаем

;

коэффициент объемного расширения продуктов сгорания. Для смесевых топлив

. Принимаем ;

температура поверхности теплообмена. Принимаем ;

ускорение полета летательного аппарата. В первом приближении принимаем

.

Суммарный коэффициент теплопередачи

,

где коэффициент теплопередачи излучением.

Суммарный тепловой поток от газа к поверхности переднего днища

.

Расчет теплового потока в стенку камеры сгорания и сопловой крышки

Коэффициент конвективной теплопередачи

,

где теплоемкость продуктов сгорания. ,

. Принимаем .

Суммарный коэффициент теплопередачи

.

Суммарный тепловой поток от газа в стенку камеры сгорания и сопловой крышки

.

Расчет тепловых потоков в стенку сопла

Коэффициент теплопередачи по сечениям сопла

Сечение на входе в сопло

,

Сечение в критике сопла

,

Сечение сверхзвуковой части сопла

,

Сечение сверхзвуковой части сопла

,

Суммарный коэффициент теплопередачи

Для сечения на входе в сопло

.

Для сечения в критике сопла

.

Для сечения

.

Для сечения

.

Суммарный тепловой поток от газа в стенку сопла

Для дозвуковой части сопла

.

Для критики сопла

,

где температура газа в критическом сечении сопла. Для критики расчет проводится

с помощью таблиц газодинамических функций. В первом приближении можно принять .

Для сверхзвуковой части сопла

;

,

где температура газа в соответствующих сечениях сопла (1, 2). также определяется расчетом с помощью таблиц газодинамических функций. В первом приближении можно принять ;

.

3.2 Расчет теплозащитного покрытия двигателя

Исходные данные:

Время работы РДТТ ;

Температура продуктов сгорания ;

Начальная температура материала ;

Толщина стенки: переднего днища ;

корпуса обечайки ;

сопловой крышки ;

Коэффициент теплопередачи: переднее днище ;

обечайка корпуса и сопловая крышка ;

Материал переднего днища, сопловой крышки

и обечайки корпуса 28ХСНМВФА (СП-28);

Плотность ;

Удельная теплоемкость ;

Допустимая температура нагрева ;

Расчет толщины теплозащитного покрытия переднего днища

Для переднего днища, работающего в условиях высоких температур, но небольших скоростей движения газов (), применяем фенольно-каучуковый материал БК – 31 – эластичное резиноподобное покрытие.

Теплофизические характеристики БК – 31:

Плотность ;

Удельная теплоемкость ;

Коэффициент теплопроводности .

,

где ; коэффициенты аппроксимации;

константа аппроксимации;

относительный параметр,

;

коэффициент аппроксимации,

;