К расчету потерь на трение газа в камере ЖРД по универсальному закону сопротивления Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Секция «Двигатели и энергетические установки летательньх и космических аппаратов»

УДК 629.7

К РАСЧЕТУ ПОТЕРЬ НА ТРЕНИЕ ГАЗА В КАМЕРЕ ЖРД ПО УНИВЕРСАЛЬНОМУ ЗАКОНУ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Д. Р. Тележенко, А. И. Безручко Научный руководитель - Д. А. Жуйков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-шай: [email protected]

Рассмотрен промежуточный расчет методики расчета потерь на трение при истечении газа из сверхзвукового сопла ЖРД по универсальному закону Прандтля для гладких труб.

Ключевые слова: напряжения трения, коэффициент гидравлического трения, сверхзвуковое сопло, число Рейнольдса.

Considered an intermediate calculation method for calculating the friction loss at the expiration of gas from the supersonic nozzle rocket engine on the universal law of Prandtl for smooth pipes.

Keywords: voltage friction, coefficient of hydraulic friction, supersonic nozzle, the Reynolds number.

К летательным аппаратам ракетно-космических систем традиционно предъявляются особо высокие требования к энергетическим и эксплуатационным характеристикам, обеспечивающим выполнение широкого круга военных, научно-прикладных и хозяйственных задач. При этом оптимальной областью определения критериальных параметров являются эффективность, надёжность и стоимость, что связано с реализацией проектов на внешнем рынке транспортно-космических услуг [1].

Обеспечение и повышение эксплуатационных характеристик летательных аппаратов в целом, предопределяет необходимость дальнейшего совершенствования теории и методик расчета процессов, протекающих в агрегатах и узлах двигательной установки, в элементах регулирующей арматуры и соединительных трубопроводов, в гидравлических трактах систем терморегулирования и исполнительных элементов, что повышает качество проектирования, ускоряет отработку и сдачу в эксплуатацию более современных систем ракетно-космической техники [2].

Цель данного исследования заключается в усовершенствовании существующих методик расчета потерь на трение, конечный результат которых состоит в вычислении напряжений трения необходимых для расчета гидравлического сопротивления.

Особенностью исследования заключается в использовании универсального закона Прандтля для гладких труб для расчета коэффициента гидравлического трения [3].

где 5 - толщина пограничного слоя.

Используя этот закон, значение величины коэффициента гидравлического трения при одних и тех же числах Рейнольдса получается выше, чем при использовании закона сопротивления Блазиуса. Полученные результаты представлены в виде графической зависимости на рисунке.

CALCULATION FRICTION LOSSES GAS IN THE CHAMBER ROCKET ENGINE ACCORDING TO UNIVERSAL LAWS RESISTANCE

D. R. Telezhenko, A. I. Bezruchko Scientific Supervisor - D. A. Zhuikov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1

Вследствие этого значение величины напряжений трения также увеличится при использовании универсального закона Прандтля [3].

^ -2 т =— р-

8

А увеличение напряжений трения непосредственно влияет на величину гидравлического трения, необходимую для расчета потерь на трение газа в камере ЖРД [4].

Яе

Зависимость коэффициента гидравлического трения от числа Рейнольдса: 1 - по универсальному закону сопротивления Прандтля для гладких труб;

2 - по закону сопротивления Блазиуса

Таким образом, можно сделать вывод, что использование универсального закона Прандтля обеспечивает более корректную оценку потерь на трение, чем у существующих на сегодняшний день методик, основанных на законе сопротивления Блазиуса. Это особенно важно при проектировании и проведении оптимизации агрегатов и камеры ЖРД.

Библиографические ссылки

1. Ляшенко А. Н., Жуйков Д. А. Имитационное моделирование при проектировании ракетных двигателей // Решетневские чтения : материалы XVIII Междунар. науч. конф., посвящ. 90-летию со дня рождения генер. конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Решетнева (11-14 ноября 2014, г.Красноярск) : в 3 ч / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. Ч. 1. С. 152-154.

2. Добровольский М. В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования : учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / под ред. Д. А. Ягодникова. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005.488 с.

3. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя : пер. с нем. М. : Наука, 1974. 712 с.

4. Беляев Е. Н., Чванов В. К., Черваков В. В. Математическое моделирование рабочего процесса жидкостных ракетных двигателей : учебник / под. ред. В. К. Чванова. М. : Изд-во МАИ, 1999. 228 с.

© Тележенко Д. Р., Безручко А. И., 2016