2.3.5. Горение старого заряда в камере прямоточного двигателя

Старт ракеты с прямоточным воздушно-реактивным или ракетно-прямоточным двигателями может быть осуществлен с помощью размещенного в камере твердотопливного заряда. В этой же камере после выгорания заряда происходит горение (дожигание) топлива ПВРД (РПД) в смеси с воздухом. Могут быть два варианта условий горения стартового заряда:

1) при наличии специального стартового сопла, отбрасываемого после сгорания заряда (рис. 2.8);

2) при отсутствии сопла (бессопловый двигатель); в этом случае канал заряда выполняется коническим в выходной части (рис. 2.9), скорость течения на входе в эту часть равна скорости звука, на большей части поверхности канала происходит интенсивное эрозионное горение; для топлива Нf() = 2...4 при= 1 (см. п. 3.3.1).

При условии, что горение происходит по поверхности круглого цилиндрического канала постоянной длины, отношение значения расхода топлива в конце работы такого двигателя к начальному приблизительно равно (); падение давления по длине зарядар(х) : = (1 +к)(1+к). Процесс перехода с ракетного на прямоточ­ный режим начинается в конце падения давления в камере после сгора­ния стартового заряда. Под действием скоростного напора воздушного потока вскрывается заглушка на выходе из каналов воздухозаборника, одновременно отстреливается стартовое сопло (1-й вариант).

С целью надежного включения прямоточного двигателя должны быть обеспечены соответствующие запасы тяги двигателя и устойчивости работы воздухозаборника, исключено излишнее торможение. Поэтому время задержки включения воспламенительного устройства прямоточного двигателя ограничено снизу и сверху.

На переходный процесс с ракетного на прямоточный режим работы оказывают влияние следующие факторы:

1) догорание остатков стартового заряда твердого топлива и тепломассовыделение с поверхности тепловой защиты камеры дожигания;

2) дополнительные потери полного давления в камере дожигания, связанные с процессом срабатывания заглушек воздухозаборника;

3) высота (расход воздуха), на которой происходит запуск (запас устойчивости воздухозаборника уменьшается с ростом высоты).

Рис. 2.8 Режим работы двигательной установки ракеты РПД на твердом топливе:

а – стартовый режим; б – работа РПД; 1 – ГГ; 2 – стартовый заряд твердого ракетного топлива; 3 – стартовое сопло; 4 – заглушка в входа камеру дожигания; 5 – сопловой блок ГГ; 6 – заряд твердого топлива с избытком горючего.

Рис. 2.9, Изменение давления в осесимметричном бессопловом РДТТ (д) и расчет­ные газодинамические параметры в плоском бессопловом РДТТ (б, горение по цилиндрической части канала):

1 - давление у переднего торца заряда; 2 - давление в выходном сечении цилинд­рической части канала; 3 — линии постоянства числа М; 4 – изобары.