Шишков

2.3.1. Периоды работы рдтт

При рассмотрении рабочих процессов в РДТТ выделяют три характерных, периода (рис. 2.3):

выход двигателя на рабочий режим t; этот режим включает время задержки воспламенения и время воспламенения заряда и заполнения свободного объема двигателя (время отсчитывается от момента подачи импульса тока на пиропатрон);

основной период работы двигателя, называемый временем горения заряда t₃; на этот участок приходится основная часть (более 90 %) всего времени работы;

время спада давления t, наступающее после сгорания основной части заряда или срабатывания узла отсечки тяги РДТТ.

Полное время работы двигателя определяется суммой этих периодов:

При расчете процесса в период выхода двигателя на режим рассматриваются уравнения нестационарного (волнового на начальной стадии) течения продуктов сгорания топлива воспламенителя и основного заряда с учетом догорания в кислороде воздуха, прогрева и вспышки топлива, начального прогрева элементов конструкции. Для расчета основного периода используются уравнения течения газа и горения заряда твердого топлива в квазистационарном приближении. Предварительно проводится геометрический расчет выгорания заряда.

В основе геометрического расчета изменения площади горящей поверхности S(e) и площади проходного сечения канала F(e)=в зависимости от толщины сгоревшего свода е лежит допущение о равномерности скорости горения топлива и = de/dt во всем объеме заряда. Это означает, что горение заряда происходит параллельными (точнее эквидистантными) слоями (рис. 2.4).

На основном участке при малых скоростях течения газа и малых dp/dt с достаточной точностью выполняется уравнение баланса массы в виде up_TS =pF/(ср. с п. 3.1.1), на этом участке давление определяется по системе уравнений (0ее₀):

;

В случае SS

Имеем ;

;

Ограничение на начальную тяговооруженность ступени п₀ =имеет вид , гдеP, I и - начальные тяга, удельный импульс и масса ступени соответственно.

Внутрибаллистические и тяговые характеристики РДТТ заметно изменяются вследствие отклонений параметров заряда и двигателя от номинальных. Относительный разброс давления или расхода

где — относительные отклонения скорости горения от его среднего (формулярного) значения;- относительный разброс давления от среднего значения вследствие случайных отклонений параметров заряда и двигателя (см. подразд. 3.4); Т₃ - случайные изменения температуры заряда в узком диапазоне режима термостатирования.

Рис. 2.3. Изменение давления в РДТТ во времени.

Если термостатирования нет, то в Т₃ учитывается весь интервал температур в заданных условиях применения

, и

Рис. 2.4. Перемещение поверхности горения заряда:

1 - бронирующее покрытие; 2 - твердое топливо; 3 - положение поверхности горения при выгорании свода толщиной е.

С учетом разбросов максимальное давление в двигателе равно

В следующем приближении учитываются неоднородности скорости горения вследствие изменений давления и скорости газового потока вдоль канала, а также вследствие местных отклонений физико-механических свойств топлива, его температуры и деформации (см. подразд. 1.2). Участок спада давления при выгорании заряда начинается тогда, когда фронт горения подходит к какой-нибудь точке поверхности, соответствующей полному выгоранию свода. На этом участке догорают остатки топливного заряда и истекают продукты горения топлива и разложения покрытий. Для оценки зависимости S(e) на участке спада давления необходим учет неоднородностей скорости горения по всему объему заряда и случайных отклонений его геометрических характеристик. При известной зависимости S(е) давление рассчитывается по предыдущей системе уравнений, скорректированной с целью учета изменения количества газа в объеме РДТТ:

;

de/dt = .

Площадь под функцией p(t) не зависит от скорости горения твердого топлива (F = const):

В некоторых случаях необходимо точное значение полного импульса тяги РДТТ; тогда p(t) на участке спада определяется с учетом прихода продуктов разложения теплозащитных покрытий и теплопотерь в двигателе; при этом может потребоваться рассмотрение движения газа.

Содержание