logo
Шишков

4.2.1. Составляющие потерь удельного импульса

Потери удельного импульса в сопле можно представить в виде суммы [2]:

,

где - потери из-за рассеяния потока (из-за не параллельности течения и неравномерности параметров в выходном сечении сопла);тр - поте­ри из-за трения (из-за вязкости, теплопроводности, диффузии, приводя­щих к образованию пограничного слоя на стенке сопла); н - потери из-за химической неравномерности; s - потери из-за многофазности (из-за неравновесности процессов ускорения частиц, теплообмена между фазами и фазовых переходов, а также из-за столкновения частиц кон­денсированной фазы со стенками сопла); пр - прочие потери, включаю­щие в себя: потери из-за утопленности сопла y; потери из-за разгара критического сечения сопла ; потери из-за техноло­гических, конструктивных и эксплуатационных (выгорание) искаже­ний расчетного контура сопла, увеличения шероховатости стенок сопла.

Кроме того, особо рассматривают потери удельного импульса, свя­занные с обеспечением управляющих усилий.

При расчете идеального удельного импульса в пустоте учитывается отсутствие кристаллизации при течении многофазных продуктов сгора­ния в сопле.

Представление потерь в виде суммы независимых составляющих является условным. В многофазном потоке р и взаимозависимы, и их целесообразно вычислять вместе с помощью модели двухмерного течения.

Потери из-за рассеяния в укороченных соплах с угловой точкой и равномерным потоком на выходе (расчетный контур) приближенно определяются формулой

,

где ;

;

;

- степень укорочения сопла.

Искривление звуковой линии в критическом сечении приводит к дополнительным потерям: -, где- радиус скругления угловой точки. Влияние искажений контура рассчитывается отдельно, обычно оно невелико:. Для конических сопел приближенно имеем (при).

Оценку потерь из-за трения выполняют с помощью расчета толщины потери импульса .

В случае турбулентного пограничного слоя

,

где ;,,- скорость истечения в вакуум.

Приближенно

.

Для ламинарного пограничного слоя (Rew0<1•108) толщину потери импульса рассчитывают по зависимости

,

где z(f,Т) — функция, характеризующая профили скорости и темпера­туры в пограничном слое.

Влияние шероховатости на ТР учитывают эмпирической поправкой.

Потери из-за химической неравномерности приближенно для двига­телей сd=(35...250) мм определяются эмпирической формулой

,

где р1,5 МПа; Iзам — удельный импульс "замороженного" состава.

Рис. 4.6 Характеристики контура исследованных сопел.

Удельный импульс смеси продуктов сгорания твердого топлива m с продуктами разложения теплозащитных материалов меньше удельного импульса топлива ориентировочно на.

Ниже приведены расчетные значения различных видов потерь удель­ного импульса в соплах (рис. 4.6), предназначенных для холодных про­дувок (табл. 4.5) и натурных испытаний РДТТ (табл. 4.6, 0,3 %).

Расчетные характеристики для сопел, предназначенных для холод­ных испытаний (=25,4 мм;=0.6;29° давление воздуха 2,1 МПа) дают примеры потерь на рассеяниеи трениеоднофаз­ного потока (табл. 4.5).

Таблица 4.5

Составляющие потерь удельного импульса

в соплах для холодных продувок

, %

, %

, %

1,118

1,118

1,118

1,118

0,866

0,75

0,75

1,50

0,75

1,50

6

4,81

4,81

3,16

3,16

4,49

4,11

4,11

3,45

3,45

1,1

1,8

1,7

2,8

2,9

1,0

0,9

1,1

0,7

0,9

2,1

2,7

2,8

3,5

3,8

Таблица 4.6

Составляющие потерь удельного импульса в РДТТ

, мм

, %

, %

, %

, %

, %

294

297

175

137

83

23

33,7

29,0

15

25

0,6

0,6

2,0

3,3

2,0

2,8

2,9

5,0

4,0

8,9

2,86

3,94

4,86

3,00

7,30

1,6

4,5

2,4

1,0

1,9

0,6

0,6

1,0

0,8

1,4

1,9

2,8

2,8

3,0

4,3

0,2

0,2

0,3

0,4

0,6

4,6

8,5

6,9

5,5

8,5