Научная статья на тему 'Расчет параметров струи впрыскиваемою жидкою окислителя'

Расчет параметров струи впрыскиваемою жидкою окислителя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
644
74
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СОПЛО / СКОРОСТЬ / МЕЛКОСТЬ РАСПЫЛИВАНИЯ / ПУТЬ ФАКЕЛА

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Шалай Виктор Владимирович, Макушев Юрий Петрович

В статье дана методика расчета мелкости распыливания и пути факела жидкого окислителя с примерами расчетов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Расчет параметров струи впрыскиваемою жидкою окислителя»

УДК 621.436

В. В. ШАЛАЙ Ю. П. МАКУШЕВ

Омский государственный технический университет

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,

г. Омск

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СТРУИ ВПРЫСКИВАЕМОГО ЖИДКОГО ОКИСЛИТЕЛЯ

В статье дана методика расчета мелкости распыливания и пути факела жидкого окислителя с примерами расчетов.

Ключевые слова: сопло, скорость, мелкость распыливания, путь факела.

I. Характеристика топлив и окислителей

В камеру сгорания летательного аппарата подается топливо и окисли тель. В качестве топлива может быть аммиак, керосин, водород, этиловый спирт, анилин, гидразин. Для окисления топлив и их горения применяют окислители в виде кислорода, азотной кислоты, перекиси водорода, фтора, озона, хлора. В табл. I приведены свойства некоторых топлив и окислителей 11 ].

Топливо должно быть стабильным, даже при длительных сроках хранения. Этим требованиям соответствует азотная кислота HNOr

Обычно азогная кислота—это 68% водный раствор (бесцветный или желтого цвета) с плотностью 1400 кг/м;| и температурой кипения 120 ’С. Коэффициент динамической вязкости 2-10“3Па-с. кинематической 1,410~в м7/с. Коэффициент поверхностного натяжения 0,06 Н/м (2).

Концентрированная азотная кислота при 20 еС имеет плотнооъ 1500 кг/м3, коэффициент поверхностного натяжения 0,043 Н/м, динамическую вязкость 0,9-10"J Па с, кинематическую вязкость 0,6-10-6 m’Vc.

Азотная кислота — это жидкость, молекулы которой состоят из атомов водорода, азота и трех атомов кислорода. В её состав входят Н — 1,6 %, N — 22,2 %, О — 76,2 %. При распаде молекулы азотной кислоты 12,8 % кислорода расходуется па сгорание собственного водорода (t .6%), остальной кислород (76,2 — 12,8 — =63,4%) выделяется и идёт на окисление (горение) топлива.

Если взять к качестве топлива аммиак, то горение протекает с образованием воды, азота и выделением теплоты.

NH3+1 INOj = N2+ 2Н70. (1)

Аммиак NH;J в газообразном состоянии имеет плотность 0,771 кг/м:|, в жидком — 681,4 кг/м3. По содержанию энергии в единице массы в 7 раз уступает водороду и в 2.5 раза бензину (44 МДж/кг). Теплота сгорания N11, равна 17 МДж/кг. Температура самовоспламенения 650 *С.

Если вес атома водорода принять за 1, то массовый состав аммиака NH, будет содержать 14 + 3= 17 единиц. Содержание водорода в 1 кг аммиака составит

3/17 = 0,176 кг, или 17,6%. Чтобы сжечь 1 кг аммиака, потребуется следующее теоретическое количество азотной кислоты

L т= 8 0,176 / 0,634 = 2,2 кг. (2)

При избытке окислителя, например, в 1,2 раза количество азотной кислоты необходимо 2,64 кг/кг.

При высокой температуре аммиак разлагается на азот и водород.

2NH, =N.Z +3112 (3)

В камерах сгорания, где окислителем является азотная кислота, образуются твердые отложения, которые нарушают нормальную работу двигателя. Твердые отложения удаляют путем создания высокой температуры и их сгорания. Жидкую азотную кислоту необходимо подать в распыленном виде. Параметры форсунки (давление, диаметр соплового отверстия) должны обеспечить требуемый путь распыленного факела окислителя, при котором твердые отложения вступают в химическую реакцию с окислителем и сгорают.

2. Расчет мелкости распыливания жидкого окислителя

В процессе подачи жидкого окислителя в камеру сгорания определяют расход, скорость истечения, длину струи (факела) и мелкость распиливания. Жидкость подается через сопловое отверстие (насадок), длина которого равна (3-г 4) d от диаметра отверстия сопла.

На рис. 1 показано истечение жидкости из сопла. Струя жидкости после входа в сопло подвергается некоторому сжатию dCM = (0,7-ь0,8) г/, затем постепенно расширяется и заполняет все поперечное сечение. В выходном сечении 2 — 2 коэффициент сжатия струи равен единице. Коэффициент расхода (отношение действительного расхода к теоретическому) будет равен ц(| = 0,7-г-0,8.

Подача жидкого окислителя к сопловым отверстиям производится под необходимым давлением и расходом, обеспечивая требуемую мелкость распы-ливания и путь факела.

Основные физические свойстаа окислителей и топлив

Вещество Химическая формула Молекулярная масса. кг/кмоль Плотность, кг/м (температуря. К) Вязкость мм^/с. (К) Поверхностное натяжение. М/м. (К) Температура КНИГІІИМ. к

Окислители

Кислород О, 32 1114. (91) 0,87, (90) 0,013, (90) 90

Перекись водород.1 34 1448. (293) 1.30. (291) 0.071, (291) 423.7

Азотная кислота ныо, 63 1520, (283) 2. (269). 0.45. (449) 0.042. (284) 359

Горючие (топлива)

Аммиак ЫН, 17 680. |240) 0.255. (240) 0.0234. (284) 240

Керосин МО 800. (298) 1.6. (288) 0.023. (293) 423-473

Водород Н, 2 70. (20) 0.013, (20) 0.002. (20) 20

I/

г-*>-

3

I?

Рис. 1. Истечение жидкости из сопла

Площадь поверхности струи окислителя зависит от степени дробления струи на капли и их размеров. Обычно распыленный жидкий окислитель представляется в виде совокупности мелких шариков с радиусом Я и площадью 6—4п Я? и объёмом 1/=4/3 При диаметре капель с!2=2 Я площадь и объём будут равны

8=п-сР. У=\/Ьп-(1\

(4)

Обычно оценку мелкости распыливаиия производят одним параметром — средним диаме тром. При оценке мелкости распиливания топлива пользуются различными средними диаметрами — средним арифметическим, средним объемным, а также средним диаметром по Заутеру, который пропорционален отношению суммарного объёма всех капель к их суммарной поверхности. Общая формула для определения средних диаметров записывается в виде [3]

(5)

Согласно этой формуле средний арифметический диаметр (¿7=1; р = 0)

а

"> 1л,(

(6)

, _лж

м \ I*,'

Средний диаметр по Заутеру (д = 3; р = 2)

а -2Ж ” I№

(7)

(8)

Средний объемный диаметр (<7 = 3; р=0)

Предположим, что факел распыленного топлива состоит из 1000 капель. Наружный диаметр 300 капель равен 200 мкм, а 700 капель — 100 мкм. Средний арифме тический диаметр, подсчитанный по формуле 6, составит 130 мкм, а средний диаметр по Заутеру (формула 8) — 163 мкм.

В качестве средних диаметров наиболее широко применяют средний объёмный диаметр (формула 7) и средний диаметр но Заутеру. Средний объемный диаметр капель определяют из условия равенства числа суммарного объема капель истинных и средних размеров. Его используют для оценки качества распиливания, массы капли среднего размера и истинного числа капель.

Средний диаметр капель но Заутеру подсчитывают из условия равенства поверхностей и объемов (масс) капель истинных и средних размеров. Он позволяет оценить общую поверхность распыленного топлива. Качество распыливаиия по среднему диаметру Заутсра характеризует диаметр капель однородного тумана, который для данного объема жидкости образовал бы ту же поверхность испарения, что и действительный туман [ 1). Уменьшение средних диаметров капель указывает на улучшение мелкости распыливаиия топлива.

Общими задачами расчета системы ввода жидко«) окислителя являются:

— выбор конструктивных схем форсунок, определение их размеров и перепада давления на форсунках;

— определение количества форсунок в каждой группе с учетом конструктивных особенностей рассматриваемого бака;

— определение расхода окислителя через отдель-тгую форсунку в каждой группе и скорости струи

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ІІСП4ИК N» 1 <*7> ЗОЮ

окислителя с учетом обеспечения минимального дробления спру и;

— определение давления подачи окислителя к форсункам для выбора принципиальной схемы системы подачи окислителя;

— определение параметров струй окислителя с учетом конструктивных особенностей рассматриваемого бака, в том числе длины струи, длины сплошной и раздробленной части струи, времени движения струи, размеров и количества капель, площади поверхности струи.

Анализ работ по физическим процессам, вызывающим распад струи жидкости на капли (1,2,3, 4,5,6,7], показал, что тонкость распиливания увеличивается: при уменьшении вязкости, коэффициента поверхностного натяжения, при увеличении перепада давления в сопловом отверстии, при увеличении давления среды, при уменьшении диаметра сопла.

Струя жидкости разделяется на капли в основном под воздействием капиллярного натяжения, колебательных явлений и скорости истечения, которая зависит оглавления и диаметра соплового о тверстия форсунки.

Диапазон, в котором проявляется действие капиллярного натяжения, соответствует скорости истечения порядка 1 м/с, колебательных явлений — 10 м/с. В диапазоне скорости порядка 100 м/с струя распыляется, образуя туман за соплом форсунки.

Распиливание топлива зависит от числа Вебера и Рейнольдса. Безразмерное число Вебера устанавливает связь между тремя параметрами, влияющими на мелкость распыливания жидкости, и находят из выражения

We = AP-dc/a,

(9)

где ДР — перепад давления в Н/м2 в сопловом отверстии и среды, куда производится впрыск; йс — диаметр соплового отверстия в м; <т — коэффициент поверхностного натяжения жидкости в Н/м.

У жидкостей величина поверхностного натяжения имеет следующие значения: вода - 0,0728; глицерин — 0,0647; 70 % азотная кислота — 0,0594; нефть — 0,026; дизельное топливо — 0,029; бензин — 0,022.

Число Рейнольдса, или режим движения зависит от средней скорости движения жидкости Ф в м/с, диаметра соплового отверстия d<. в м, кинематической вязкости жидкости V в м2/с и определяется выражением

перпендикулярных нормальных сечений поверхности; Я — средний радиус кривизны. Для соплового отверстия d = 2R или Д Рг-йс=а.

Безразмерный критерий Лапласа связывает четыре параметра, влияющие на мелкость распыливания жидкости

Lp = ІРя< <т) /Рг-

(13)

где рж - плотность жидкости в кг/м3; de — диаметр соплового отверстия в м; о — коэффициент поверхностного натяжения в Н/м; р — коэффициент динамической вязкости жидкости в Н-с/м2 ( Па с).

Значительное влияние на расиыливание топлива оказывает величина скорости, с которой жидкость вы текает из соплового отверстия. Обычно результаты экспериментов приводят в критериальной форме.

Как показали многочисленные эксперименты, величина скорости вытекающего топлива ©7., при которой начинается распад непосредственно у соплового отверстия, зависит от ряда факторов |3):

flr= flPr Рг‘ ^ dc)<

(14)

где рг и ри — соответственно плотность топлива и воздуха; рт и рж — коэффициенты динамической вязкости топлива (жидкости) и воздуха; ст — поверхностное натяжение топлива; dr — диаметр соплового отверстия.

Для придания уравнению безразмерного вида воспользуемся масштабами протяженности L, времени Ти массы М. Выберем эти масштабы так, чтобы

Тогда

М ,

»"Г*

L = —; М =

d..

ML ,

а—— = 1; T2L

d.L = \,

,<1,5

«Є-Pr

r=

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

dl,5 _<».S

с Pr

(15)

(16)

После приведения к безразмерной форме функциональное уравнение 14 примет вид (3)

Рт .Р„.М„

л'РгЧ'° Pf Рг ;

(17)

Введем обозначения

Rc = 1id_/v.

(10)

Для перевода динамической вязкости р (Па с) в кинематическую вязкость используют выражение (р - плотность вещества в кг/м3)

v= р/р.

(И)

Одним из основных законов капиллярных явлений, влияющих на мелкость распыливания жидкости, является закон Лапласа, согласно которому разность гидростатических давлений ДРгс обеих сторон поверхности раздела жидкости и газа равна произведению поверхностного натяжения на её среднюю кривизну

ДРг=Р,-Р2=о-Е,

(12)

где Р, и Р2 — давление с вогнутой и выпуклой сторон поверхности, Е - средняя кривизна, Е=1/Л,+1/Яа= = 1/2 /?, здесь /?, и К2 — радиусы кривизны двух

We=ar‘PrA:

. , Рт-dr-a ' LP~ 2 Pr

;P« =bL; P*=—• Pr Pr

(18)

На основании обработки экспериментальных результатов и теоретических предположений Л.С. Лы-шевский [4] получил ряд зависимостей, позволяющих определить средние диаметры капель при впрыске. Так, для среднего диаме тра капель по Заутеру была получена формула

d:„ - dr -2,68(р„ • We)-° ** • Lp 0 <п\

(19)

Пример 1. Определить диаметр соплового отверстия для пода чи под давлением 0,5 МПа (0,5-10е Н/ м2) жидкого окислителя в виде 70 % азотной кислоты НШУ

Плотность азотной кислоты при 20 "С равна 1400 кг/м3. Массовый расход 61 кг/час (0,017 кг/с , или 0,012 м3/с).

Рис. 2. Номограмме для определения диаметра сопловых отверстий по перепаду давления в распылителе и расходу жидкости

Определим теоретическую скорость истечения жидкости через сопловое отверстие

Эт=^2АР/Ро,

(20)

где АР — давление топлива (окислителя) перед сопловыми отверстиями; р(> — плотность жидкости (окислителя).

Э, = л/2-5105/1400 = 26,7 м/с.

Действительная максимальная скорость, при которой жидкость вытекает из соплового отверстия,

0Л=ФТ- цг=26,7- 0,7= 18.7 м/с,

где цр=0,7 - коэффициент расхода.

Массовый секундный расход топлива в кг/с определим из выражения

М=Г«дРо,

121)

где / — площадь проходного сечения соплового отверстия в м2.

Величина ( будет равна

М/Фд-р,, = 0,017/18,7-1400 = 0,0000006 м2 = 0,6мм2.

Диаметр соплового отверстия находим из выражения

/=я-<*г2/4, откуда ¿. = 0,87 мм.

При установке 3-х форсунок площадь проход-ното сечения соплового отверстия каждой из них составит 0,3 мм*, а диаметр — 0,6 мм.

Объёмный расход жидкости в м:,/с определяют из выражения

0=1-4д.

(22)

Для выбора диаметра соплового отверстия в зависимости от часового расхода жидкости (окислителя, топлива) в кг/ч и перепада давления на входе и выходе из соплового отверстия в МПа рекомендуется номограмма, изображенная на рис. 2. При построении

номограммы коэффициент расхода был принят 0,7 (1). Из аналипа номограммы следует, что при ДР=0,5 МПа и расходе жидкости 61 кг/час диаметр соплового отверстия равен 1 мм.

Пример 2. Определить средний диаметр капель в процессе распыливания азотной кислоты, вытекающей из соплового отверстия диаметром 1 мм.

Коэффициент поверхностного натяжения при 20 *С примем 0,06 Н/м. Действительная скорость вытекания жидкости из соплового отверстия равна 18,7м/с. Плотность азотной кислоты при20 ’С примем 1400 кг/м3.

По формуле 18 находим критерий Вебера

\Уе = -±

ЭдРтЧ

= 18.7 2- 1400 0,001/0,06 - 8160.

Для нахождения критерия Лапласа определим коэффициент динамической вязкости. Кинематическая вязкость азотной кислоты при 20 "С составляет 1,4-10~ь м2/с. При плотности 1400 кг/м3динамическая вязкость, согласно выражению 11, составит 2-10“3 Нс/м2. По формуле 18 определим критерий Лапласа

1400 0,001 0,06/ (2-10 ) = 21000.

Определим критерий плотности (выражение 18), учитывая, что впрыск окислителя производится в среду без противодавления,

р„= 1,2/1400 = 0,00085.

По формуле 19 определим средний диаметр капель распыленного окислителя

ё31 = де ■ 2,68 (р, • Wc)-*i■ш ■ V0-073 =

= 0.001 •2,68- (0,00085-8160)“ 0 266-21000 “ ош=

= 0,0007 м. или 700 мкм.

При увеличении скорости вытекания жидкости (■&А) диаметр капель распыленного окислителя будет уменьшаться.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВІСТНИС № 1 <»7> 2010

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВіСТНИК № 1 CI7) ЗОЮ

3. Определение формы распыленного топливного факела при впрыске п неподвижную среду

В зависимости от положения форсунки и камеры сгорания распыленный факел жидкости может быть вертикальным, горизонтальным. У вертикального факела распыленное топливо поступает сверху вниз или снизу вверх. При подаче жидкости сверху вниз длина факела наибольшая и ограничивается размерами камеры сгорания.

При горизонтальном расположении форсунки длина факела представляє!' собой расстояние от кромки распылителя до перпендикуляра, восстановленного из точки пересечения центральной линии факела с контрольной плоскостью (горизонтальной стенкой).

Нарис. 3 показан факел распыленного топлива, где - длина факела, Вф — ширина факела, —

угол конуса факела.

Расче тную длину факела от соплового отверстия до лидирующих капель можно определить из выражения 14 ]

¿а» = ^Ч 12{ d.

0.5

We • М

«MW

0.5

123)

где dc — диаметр соплового о тверс тия распылителя в м; 0 Д действительная скорость истечения топлива из сопла в м/с; т — время движения факела из распылителя, с; 1Уе - критерий Вебера (формула 18); Мх - критерий Маха (отношение скорости потока жидкости к скорости звука); рк — критерий плотности (отношение плотности воздуха к плотности топлива).

Пример 3. Определить путь X, пройденный факелом за время 0,01 с.

Диаметр сопла ¿ц=1 мм, действительная скорость вытекающего топлива из сопла вд=18.7 м/с, критерий Вебера 8160, критерий Маха 0,06, критерий плотности р = 0,00085.

О.ООН 18,70,01

\0.5

8160°105 0,06 1,7 0,00085ОІ

о.ов

-0,45 м.

Угол конуса факела струи впрыскиваемого топлива зависит от турбулентности пульсаций жидкости в струе, воздуха в объеме факела и находится по критериальной зависимости A.C. Лышевского (4)

^=|-26 .

иУУр.

L,

(24)

где \Уе, р, - критерии Вебера. Лапласа и плотности; Э=тго/(ргс131.).

При выходе жидкости из соплового отверстия в среду без иротиподавления или вакуум она вытекает сплошной струёй. Дальнейшее продвижение струи приводит к ее дроблению (распиливанию). Длину сплошной части струи определяют по формуле [5]

(25)

— Диаметр струи; о — коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

Размеры капель, па которые распадается струя, выходящая из сопла при малых перепадах давления, можно приближенно определить, используя выражение

Рис. 3. Схема факела топлива:

1 - скорость капель в поперечном сечении факела;

II - распределение топлива в поперечных сечениях факела; 1 - внешние слон факела;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2 - внутренние слои факела

¿“4,5-2.* =4.54*,

(26)

где Ятр и - радиус и диаметр струи.

11е трудно подсчитать диаметр капли , в которую стягивается кусок струи длиной I, объём которой будет равен 4.5ё -[кчР^/Л).

Пройденный путь факела распыленного топлива 1ф зависит от времени истечения топлива из сопла т и средней скорости струи 0гтр

(27)

Объемный расход жидкости через одну форсунку в mVc

(28)

Объем топлива УТ в м3, поданный через сопловое отверстие за текущее время тг в с, определяется из выражения

v,=cvv

(29)

Если известен объем капли Ук = 1 /6*л-й^к и текущий объем распыленного топлива Ут за время тг , то текущее число образованных капель можно найти из выражения

nr = VT/Vk.

(30)

При известной величине площади поверхности одной капли 6^=71^, текущую поверхность раздробленной части струи, образованной за время тт, определяют из выражении

ST-nTSt.

(31)

Общая поверхность струи распыленной жидкости

(32)

где У0 — полный объем в м3 распыленной жидкости, поданный через сопловое отверстие в камеру сгорания. прошедший путь от соплового отверстия до поверхности горючего; пк - общее число капель в факеле.

Пример 4. Определить общую поверхность распыленного топлива и путь, пройденный факелом.

Массовое количество вытекающей из соплового отверстия азотной кислоты составляет 61 кг/ч, 0,017 кг/с.

Пусть за время, равное 0,01 с, из соплового отверстия вытекает 0,17 г азотной кислоты плотностью 1400 кг/м3. Диаметр соплового отверстия 1 мм. Объемное количество азотной кислоты, вытекающее через одну форсунку за 0,01 с, будет равно 0,12 см3 (0,17/1,4 = 0,12). или 120 мм '.

При среднем диаметре капли в700мкм, или 0,7 мм ее объём составит Уш— 1 /6-3,14-0,73=0,18 мм3, а количество капель л, в объеме распыленного топлива будет равно 066 (120/0,18).

При площади поверхности одной капли 5Ж = = 3,14-0,7* = 1,5 мм2 общая поверхность распыленного топлива 5й составит 1000 мм2 (666‘ 1,5).

При скорости вытекающей жидкости 18,7 м/с за время 0,01с факел пройдет путь, равный /.ф=т-61.шр= = 0,01-18,7=0,186 м.

В заключение следует отметить, что в представленной работе приведены физические харак теристики топлив и окислителей, дана методика выбора диаметра соплового отверстия форсунки по перепаду давления и необходимому расходу жидкости с использованием номограммы.

Приведены расчетные формулы, позволяющее определять размеры распылителей, число форсунок, мелкость распыливания (средний диаметр капель), пройденный путь факела, величину его конуса, количество капель, общую поверхность распыленной жидкости. Даны примеры расчетов.

Библиографический список

1. Ракетныедвигатели/М.Баррелъ(идр.1; переводепигл. — М.: Гос. науч.-техи. изл-во Оборонгиз, 1962. — 8СН1 с.

2. Справочник азотчнка. — Изд. 2-е, перераб. / под ред. Мельникова Е.Я. — М.: Химия, 1987. - 464 с.

3. Алексеев, В.! 1. Физические основы процессов в камерах сгорания поршневых ДВС: учеб. пособие по курсу «Теория рабочих процессов комбинированных ДВС» / В.П. Алексеев. Д.11. Вы рубов. - М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1977 — 84 с.

4. Дытевский. А.С. Распиливание топлива в судокых дизелях/ А.С. Лышевскнй . - Л.: Судостроение. 1971. — 200 с.

5. Левин. В.Г. Физико-техническая гидродинамика / В.Г. Левин. — М.: Физматгиз. 1959. — 699 с.

6. Кутовой, В. А Распиливание топлива дизельными форсунками / В.А. Кутовой. — М.: Машиностроение. 1981. — 119 с.

7. Шалай. B.B. Экспериментальное и теоретическое исследование дальнобойности струи газа поддува/В.В. Шалай |и др.)// Ракетно-космическая техника : науч.-техн. сб. — М. : ЦНТИ Поиск. 1982. - Сер. 7. Вып. 3. — С. 11-15.

ШАЛАЙ Виктор Владимирович, доктор технических паук, профессор, заведующий кафедрой «Транспор т и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификации», ректор Омского государственного технического университета.

МАКУШЕВ Юрий Петрович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теплотехника итепловыедви-гатели» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.

Адрес дли переписки: 644050, г. Омск. пр. Мира. 11.

Статья поступила в редакцию 24.12.2009 г.

© В. В. Шалай, Ю. П. Макушев

УДК 681.51(0751+533.665(075) Д. Б. ЯКОВЛЕВ

Омский государственный технический университет

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ДИНАМИКИ ЖИДКОСТНОЙ РАКЕТНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

В статье рассматриваются статические и динамические характеристики жидкостной ракетной двигательной установки (ЖРДУ) с насосной системой подачи и автономным топливом для питания турбины. Получена система уравнений динамики, описывающая процессы, происходящие ЖРДУ по каналу управления тягой. Математическая модель позволяет провести анализ и выявить основные закономерности влияния входных величин на управляемую величину, путем подбора коэффициентов получить желаемый вид переходного процесса.

Ключевые слова: жидкостная ракетная двигательная установка, статическая характеристика, динамическая характеристика, регулирование тяги.

Современные жидкостные ракетные двигательные установки (ЖРДУ) — это прежде всего многорежимные, регулируемые в широком диапазоне, системы многократного использования. Но ЖРДУ это и сложная техническая система, которой присущи: большое число составляющих ее элементов, имеющих сложные связи между собой; наличие в своем

составе нескольких контуров управления; направленность всех воздействий системы на ВЫПОЛ!гсниеодной цели (полетной задачи); проявление своих свойств в динамике (динамическая система) 111.

Таким образом, ЖРДУ является динамическим комплексом, особенностью которого является динамический характер процессов, протекающих во всех

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.