Потери в ЖРД удельного импульса

Рис. 60. Типичные потери удельного импульса, связанные с использованием

В первых экспериментах использовались смесительная головка с отверстиями для пристеночной завесы (смесительная головка №3 на рис. 170—172). Позднее эти отверстия были заварены (смесительная головка 3 ), что позволило повысить удельный импульс (рис. 170). На рис. 171 представлены параметры камеры сгорания с 8=140 в пустоте (удельный импульс /уд, коэффициент тяги f, характеристическая скорость при регенеративном и независимом (стендовом) водяном охлаждении). Из графиков видно, что смесительная головка 3 (без пристеночной завесы) обеспечивает более высокие удельный импульс и характеристическую скорость, но коэффициент тяги у нее ниже. Расчеты хорошо соответствуют экспериментальным данным (рис. 172). На рис. 173 указаны составляющие потерь удельного импульса. [c.264]

Рис. 173. Виды потерь удельного импульса [123].

Поскольку удельный импульс пропорционален средней массовой скорости, очевидно, что правая часть уравнения (9) является относительной потерей удельного импульса по сравнению о невозмущенным решением, т. е. решением при равновесии между фазами [c.25]

Таким образом, мы пришли к следующему важному результату потеря удельного импульса при неравновесном течении двухфазной жидкости пропорциональна изменению удельного потока энтропии. Этот результат справедлив, если возмущения скоростей VI и температур Т малы по сравнению с 0° и 7 . [c.25]

Как показывают расчеты [1—3], основным источником потери удельного импульса при неравновесном течении двухфазной среды является скоростное отставание фаз. Формула (16) позволяет дать простую оценку верхнего предела потери удельного импульса в результате скоростного отставания. Для этого определим максимум интеграла (17), который, как это видно из подынтегрального выражения, достигается при условии Vi= =0,5 1. Таким образом, при любой форме сопла максимальное приращение удельного потока энтропии за счет скоростного отставания не может превзойти следующего значения (18). [c.27]

Подставляя верхний предел для Л/, определяемый уравнением (18), в уравнение (10), получим следующую верхнюю оценку для относительной потери удельного импульса [c.27]

Полагая весовую долю конденсированной фазы равной 20%, мы из формулы (19) получаем верхний предел для относительной потери удельного импульса равным 2,5%. [c.27]

Расчет неравновесного течения выполнялся от сечения в дозвуковой части сопла, в котором давление р= (0,9—0,95) рсо- Вверх по потоку от этого сечения процесс расширения предполагается равновесным. Потери удельного импульса н, обусловленные неравновесным протеканием химических реакций, определялись как разность удельного импульса равновесного и неравновесного течения при одинаковых г, отнесенная к удельному импульсу равновесного течения. [c.47]

Точность полученных данных контролировалась интегральными проверками по импульсу и дроблением шага. Суммарная погрешность определения потерь удельного импульса н, возникающая в связи с одномерным приближением, неточностью знаний констант скоростей реакций и погрешностью численного интегрирования, оценивается не более чем в 15—20% от величины коэффициента потерь н. [c.47]

Потери удельного импульса н, связанные с неравновесным протеканием химических реакций при истечении нагретого водорода, зависят от диаметра критического сечения сопла d,, относительного радиуса г= —, давления рсо и температуры 7 со в камере нагрева. В связи с этим в данном томе Справочника для фиксированного семейства сопел (в рассматриваемом случае это семейство укороченных сопел, которые имеют при полной длине в выходном сечении равномерное и парал- [c.47]

Дополнительные потери удельного импульса к-н-, обусловленные только колебательной не-равновесностью, определяются как разность удельного импульса колебательно, равновесного и неравновесного течений (при одинаковых значениях г), отнесенная к удельному импульсу колебательно равновесного течения. [c.48]

Результаты расчетов химически неравновесных течений изображены графическими зависимостями коэффициента потерь удельного импульса в пустоте н (в процентах) от относительного радиуса г для серии фиксированных значений 7 со, Рсо, d,. [c.53]

Как показано в первом томе настоящего Справочника, потери удельного импульса Сн [c.20]

Расчеты параметров течения и потерь удельного импульса были проведены для различных топлив при нескольких значениях параметра подобия. В качестве исходных значений Рсо и d , по которым для (каждого топлива определялись начальная температура и скорость газа в дозвуковой части сопла, а также неравновесное распределение молярных концентраций вдоль струйки тока, были приняты значения рсо = 2,5 МН/м и d =25 мм. [c.59]

Можно отметить, что неравновесный характер дезактивации колебательных степеней свободы молекул практически не изменяет распределения плотности газа и приводит к небольшому уменьшению скорости течения, а следовательно, к дополнительным потерям удельного импульса. [c.62]

Зависимости относительных потерь удельного импульса к.н. от г при различных значениях параметра подобия 11з показаны на фиг. 5.7— 5.9. Как видно, потери удельного импульса, обусловленные колебательной неравновесностью, становятся заметными при значениях ф<10 МН/м - мм. [c.62]

МН/м. Видно, что в предельных случаях замороженного течения (т ) = 0) потери удельного импульса из-за химической и колебательной неравновесности имеют примерно одинаковое значение. Однако поскольку время релаксации процессов рекомбинации обычно значительно больше времени колебательной релаксации, при данных конкретных значениях Рсо и d, степень незавершенности процессов рекомбинации (а следовательно, и обусловленные этим потери удельного импульса) оказывается значительно больше, чем незавершенности процессов колебательной дезактивации. Потери удельного импульса, обусловленные колебательной неравновесностью, резко уменьшаются при увеличении параметра if. При значениях i 5>10 МН/м -мм они в несколько раз меньше, чем потери, обусловленные химической неравновесностью. [c.62]

На фиг. 5.11 показано влияние коэффициента избытка окислителя на потери удельного импульса, обусловленные колебательной неравновесностью, при г=5 и двух значениях параметра подобия i j = 0 и 10 М.Н/м -мм. В случае замороженного течения наблюдается резкое уменьшение потерь удельного импульса яри значениях аон<0,9. Причина заключается в том, что при небольших значениях аок уменьшается температура в камере сгорания, что приводит к снижению доли суммарной колебательной энергии в энтальпии газа. Кроме того, при малых аок уменьшаются молярные концентрации СО2 и Н2О, колебательная энергия которых составляет значительную долю в суммарной колебательной энергии продуктов сгорания. В то же время при = = 10 МН/,М ММ зависимость потерь удельного импульса от коэффициента избытка окислителя практически отсутствует. Это объясняется тем, что в отличие от случая замороженного течения одновременно с уменьшением доли колебательной энергии в энтальпии газа растет степень незавершенности процесса колебательной дезактивации из-за уменьшения температуры газа в сопле. [c.62]

Приведенные выше результаты касались влияния колебательной неравновесности на течение вдоль оси сопла с угловой точкой в критическом сечении. На других линиях тока распределение давления отличается от распределения давления вдоль оси сопла. Поэтому возникает вопрос о влиянии колебательной неравновесности на потери удельного импульса и параметры течения на различных линиях тока. В качестве примера исследовано течение вдоль оси и контура сопла с угловой точкой в критическом сечении и равномерным потоком на выходе с числом Маха М=5,092 при показателе изэнтропы, равном п=1,18. Это значе- [c.62]

Анализ современного состояния данных по времени колебательной релаксации показывает, что существуют известные пробелы в экспериментальных данных для ряда ГУ- и УУ-про-цессов. Поэтому представляет интерес оценка влияния уточнения времени релаксации на полученные результаты, в частности на потери удельного импульса, обусловленные колебательной релаксацией. [c.64]

Очевидно, что такое общее изменение времени релаксации не оправдано, поскольку для многих процессов имеются достаточно надежные экспериментальные данные. Поэтому необходимо рассмотреть влияние точности знания времени релаксации именно тех процессов, данные для которых являются наименее надежными и которые в то же время являются определяющими, с точки зрения возникновения потерь удельного импульса. [c.64]

Следует отметить, что такое уменьшение времени релаксации является маловероятным. Тем не менее, учитывая возможность уточнения значений времени релаксации этих процессов в сторону их уменьшения, следует считать, что в действительности значения потерь удельного импульса могут быть несколько меньше тех, которые приведены здесь. [c.67]

Точный расчет малых концентраций не имеет важного значения в тех задачах газовой динамики реагирующих сред, где определяются интегральные характеристики. Например, погрешность расчета малых концентраций при определении потерь удельного импульса па химическую неравновесность для течения многокомпонентной смеси в сопле реактивного двигателя не дает существенной погрешности в результатах исследований. В задачах н<е исследования процессов токсичных компонентов в энергетических установках необходимо с достаточной точностью определять концентрации токсичных веществ. Поэтому становится очевидной необходимость разработки таких итерационных схем решения конечно-разностных уравнений химической кинетики, в которых обеспечивается точное выполнение законов сохранения на каждой итерации и, следовательно, малые концентрации вычисляются с заданной относительной точностью. Напомним, что законы сохранения являются точными интегралами уравнений кинетики. [c.66]

Связующее и металлы типа алюминия являются горючей основой топлива. Наличие металлических присадок в ТРТ обусловливает повышение теплопроизводительности топлива по двум причинам вследствие высоких тепловых эффектов экзотермической реакции окисления металла, а также благодаря увеличению содержания водорода в продуктах сгорания и отсутствию водяного пара в выхлопной струе, что снижает соответствующие потери энергии. Однако практическое применение металлосодержащих топлив связано с определенными проблемами, заключающимися в том, что образующиеся при расширении потока в сопле РДТТ твердые окислы металлов медленнее отдают тепло потоку (термическое запаздывание) и ускоряются не так быстро (скоростное запаздывание), как газообразные продукты сгорания, что приводит к потерям удельного импульса. Связующее представляет собой высокоэластичное вяжущее вещество, которое наполняют окислителем и частицами металлического горючего. Связующее в ТРТ выполняет несколько функций. Являясь важным источником горючей основы топлива, оно, кроме того, должно скреплять между собой дисперсные частицы окислителя и металла, образуя пластичную каучукообразную массу, способную выдерживать большие деформации, возникающие под действием термических и механических напряжений. Таким образом, связующее в значительной мере определяет ме- [c.38]

В поворотных системах весь двигатель, сопло или выхлопные патрубки турбины установлены в подшипниках и могут поворачиваться в пределах какого-то угла с изменением направления вектора тяги. Это наиболее распространенный способ управления (маршевые двигатели Н-1 и F-1 ракет-носителей семейства Сатурн , маршевый двигатель ВКС Спейс Шаттл SSME, RL-10, ЖРД с центральным телом), так как характеризуется минимальными потерями удельного импульса. Газовые рули и дефлекторы изменяют направление движения газового потока на выходе из сопла. Они доказали свою высокую надежность, но подвержены сильной эрозии и их применение приводит к потерям осевой тяги. Вторичньш впрыск рабочего тела (газа или жидкости) через стенку расширяющейся части сопла в основной поток продуктов сгорания приводит к возникновению косых скачков уплотнения, вызывающих изменение направления истечения части газа. Вспомогательные управляющие сопла постепенно эволюционировали к ЖРД малой тяги, которые также используются для управления космическим аппаратом и регулирования скорости полета при выключенном маршевом двигателе. Маленькие верньерные ЖРД применялись на ракетах Тор и Атлас . Они же используются в системе реактивного управления ВКС Спейс Шаттл . [c.201]

Суммарная погрешность расчета потерь удельного импульса возникающая в связи с одномерным приближением, неточностью зиачеиий констант скоростей реакций и ио-грептностью численного интегрирования, оценивается не более, чем 15- 25% от величины коэффициента потерь [c.19]

Таким образом, для всех случаев протекания в сопле процесса отвердевания жидкой фазы 1В Справочнике приводятся два варианта расчета — равновесный я с переохлаждением конденсата. Разница в величине удельных импульсов этих двух вариантов расчета дает максимально возможную величину потерь удельного импульса, связанных с возможной задержкой процесса ристаллизации. [c.21]

При небольших значениях коэффициента избытка окислителя аок в продуктах сгорания появляется конденсированный бор, температура плавления которого равна 2500° К, и потери удельного импульса при отсутствия кристаллизации бора могут составить заметную величину. Однако применение в двигателях бор-оодержащих топлив при таких значениях аок [c.21]

На фиг. 5.3 приведены значения удельного импульса в пустоте // и относительные потери удельного импульса из-за колебательной неравновесности к.в. при одинаковых значениях параметра ij), но при различных начальных условиях истечения продуктов сгорания топлива N2O4+( H3)2NNH2 (аок=1,2). В одном случае (сплошные линии) начальные условия соответствовали рсо 1 iMlH/м значение с , = 10 мм (i 3 = 10 МН/м -мм) в другом (кружочки) начальная температура и химический состав соответствовали Рсо = 2,5 МН/м2, d,= = 25 мм. Затем значение давления было выбрано таким, чтобы параметр подобия tj) остался неизменным. Видно, что при постоянном значении параметра подобия, но при разных значениях d и рсо потери удельного импульса g .H. согласуются между собой в пределах 10—20%, что является вполне приемлемым. [c.59]

Рассмотрим влияние колебательной неравновесности на параметры течения в сопле и потери удельного импульса на примере продуктов сгорания топлива N2O4+( H3)2NNH2. На фиг. 5.4 представлены значения колебательных температур некоторых компонентов, отнесенные к температуре Г, в критическом сечении, для различных значений параметра гр [МН/м -мм] и при коэффициенте избытка окислителя аок=1 2. Видно, что по мере уменьшения параметра ij) колебательные температуры компонентов все более отклоняются от равновесных значений и при достаточно малых значениях i]) и больших степенях расширения газа могут даже замораживаться . Чем меньше значение ф. тем ближе к критическому сечению происходит отклонение значений колебательных температур от равновесных значений. Анализ расчетов показывает, что при уменьшении параметра неравновесный характер расширения сказывается прежде [c.59]

Интересно сопоставить при одинаковых условиях потери удельного импульса, обусловленные неравновесным протеканием химических реакций и колебательной неравновесностью. Такое сравнение проведено на фиг. 5.10. Поскольку процессы рекомбинации происходят при тройных столкновениях, потери удельного импульса, обусловленные химической неравновесностью, не коррелируются с помощью одного параметра 11), а зависят как от Рсо, так и от d,. Поэтому приведенные на фиг. 5.10 значения относительных потерь удельного имяульса, обусловленных неравновесным протеканием химических реакций, соответст- [c.62]

Из-за замораживания колебательных степеней свободы молекул в угловой точке потери удельного импульса на контуре сопла (см. фиг. 5.14) при г з=11 (затемненные точки) в области непосредственно за угловой Т0Ч1К0Й имеют заметную величину (около 1%). Вниз по потоку вследствие дезактивации колебательных степеней свободы потери удельного импульса на контуре сопла уменьшаются и в конце сопла становятся даже меньше, чем на оси сопла (сплошная линия). При ф=1,1- [c.64]

МН/м - мм потери удельного импул1эса на оси сопла не показаны, поскольку их значения меньше 0,1%. В то же время на контуре сопла (светлые точки) потери удельного импульса даже при г з==1,Ы03 МН/м -мм и г>4 составляют около 0,3%, что объясняется необратимыми потерями кинетической энергии потока газа при прохождении через угловую точку. [c.64]

Выше были рассмотрены результаты исследования влияния колебательной неравновесности на параметры течения в сопле продуктов сгорания топлива N204+(СНз)2ЫЫН2. Такой же характер влияния колебательной неравновесности наблюдается и в случае других топлив. В качестве примеров на фиг. 5.15—5.20 приведены расчетные зависимости потерь удельного импульса из-за колебательной неравновесности при различных значениях параметра 1 з [МН/м -мм] для топлив О2 + Н2 и 02-f керосин. [c.67]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология