- •12.2.1 Затраты на проектирование без использования информационных технологий………………………………………………………………....90
- •1 Выбор системы подачи, схемы и основных параметров
- •1.1 Выбор системы подачи и схемы двигателя
- •1.2 Выбор величины давления в камере сгорания и
- •1.3 Выбор коэффициента избытка окислителя для случая применения плёночного охлаждения
- •1.4 Выбор и определение коэффициентов, характеризующих совершенство процессов в камере сгорания и сопле
- •2 Тепловой расчет камеры
- •3 Определение параметров системы подачи
- •4 Профилирование внутреннего контура камеры
- •4.1 Определение объема камеры сгорания и ее основных геометрических размеров
- •4.2 Профилирование контура сверхзвуковой части сопла
- •5 Определение подогрева рабочего тела в тракте охлаждения камеры. Влияние неадиабатности процесса
- •5.1 Подогрев рабочего тела в тракте охлаждения
- •5.2 Влияние неадибатности процесса на
- •6 Проектирование и расчет смесеобразования жрд
- •6.1 Выбор формы, типа и конструктивной схемы смесительной головки
- •6.2 Дополнительные устройства, располагаемые на смесительной головке камеры
- •6.3 Выбор типа форсунок
- •6.4 Выбор схем расположения форсунок на смесительной головке
- •6.5 Массовые расходы компонента
- •6.6 Расчет двухкомпонентной центробежно-центробежной форсунки
- •6.6.1 Упрощенный гидравлический расчет наружного контура двухкомпонентной центробежно-центробежной форсунки
- •6.6.2 Поверочный расчет двухкомпонентной центробежно-центробежной форсунки
- •7 Функциональное проектирование
- •7.2 Компоновочная схема двигателя
- •7.3 Конструкция камеры
- •7.4 Расчёт теплозащиты элементов камеры
- •7.4.1 Выбор системы теплозащиты элементов камеры и вида охладителя
- •7.4.2 Подготовка данных для расчёта системы проточного охлаждения на эвм
- •7.4.3 Проектирование оребрения стенки камеры и определение коэффициента эффективности оребрения
- •7.4.4 Расчет температуры стенки с учетом оребрения
- •7.4.5 Расчёт входного патрубка и коллектора охладителя Определяем диаметр входного патрубка охладителя:
- •8 Расчет на прочность элементов камеры
- •8.1 Расчёт прочности смесительной головки
- •8.1.1 Расчёт на прочность форсуночного блока днищ
- •8.2 Расчет прочности корпуса
- •8.2.1 Расчет общей прочности камеры
- •8.2.2 Расчет на прочность сварного шва
- •8.2.3 Расчет местной прочности камеры
- •9 Выбор материалов элементов камеры двигателя
- •10 Последовательность сборки камеры
- •11 Разработка конструкции узлов качания камеры
- •11.1 Разработка узлов качания камеры
- •11.2 Расчет на прочность цапфы
- •12 Экономическое обоснование разработки конструкции камеры рулевого агрегата на основе жрд 11д55
- •12.1 Оценка стоимости и структуры затрат на разработку двигателя
- •12.1.1 Оценка затрат на этапе создания жрд
- •12.1.2 Определение структуры затрат на разработку жрд
- •12.2 Определение размера экономии на стадии проектирования
- •12.2.1 Затраты на проектирование без использования информационных технологий
- •12.2.2 Затраты на проектирование с использованием информационных технологий
- •12.3 Определение размера экономии на стадии изготовления
- •12.4 Расчет размера экономии на стадии испытаний
- •12.5 Определение общего размера экономии от использования информационных технологий
- •13 Безопасность жизнедеятельности
- •13.1 Факторы, воздействующие на конструктора при работе за пэвм
- •13.2 Анализ опасных и вредных факторов, возникающих при работе на компьютере и мероприятия, обеспечивающие снижение их
- •Естественное освещение
- •Искусственное освещение
4 Профилирование внутреннего контура камеры
4.1 Определение объема камеры сгорания и ее основных геометрических размеров
Ввиду сложности рабочего процесса, происходящего в КС, еще не создано последовательного теоретического метода расчета потребного объема Vк обеспечивающего полное сгорание топлива, поэтому для его определения воспользуемся эмпирической зависимостью.
,
где - характерное время пребывания продуктов сгорания в камере;
- плотность продуктов сгорания (по ядру потока).
Значение τп, обеспечивающее высокую полноту сгорания, зависит от системы смесеобразования, природы топлива и параметров рабочего процесса в камере, ее размеров. Определяется экспериментально и находиться в пределах τп = 0,0015...0,005 с (большим соответствуют меньшие τп) [1]. Для данного топлива возьмём τп = 0,0013 с.
Определим плотность продуктов сгорания на входе в сопло:
,
кг/кмоль – берется из справочника [1]. Получаем:
;
Для камер сгорания цилиндрической формы относительная площадь , в зависимости от относительной расходонапряженности и расходного комплекса , определяется при проведении термогазодинамических расчетов (значения Fк и Dк=Dгол, могут корректироваться в незначительных пределах при проектировании смесеобразования). При известной величине Fк - длина цилиндрической части Lц определяется по ее объему Vц: ,
где Vсж — объем сужающейся дозвуковой части сопла.
Значение Vсж подсчитывается, исходя из геометрических соотношений по выбранному профилю сужающейся части сопла Лаваля:
,
где - угол раствора.
Примем .
м3;
м3.
Определим длину цилиндрической части камеры сгорания по объему и площади сечения:
Отношение длины цилиндрической части к её диаметру:
.
Радиус скругления профиля критической области сопла:
.
Исходя из условий сопряжения для придания соплу плавных очертаний выбираем:
;
м=66,58мм.
Входной канал сопла целесообразно очерчивать плавно сопряженными кривыми с радиусом на входе . Из условий сопряжения выбираем:
=;
=1,00,07550 = 0,07550 м=75,5мм.
4.2 Профилирование контура сверхзвуковой части сопла
Для построения контура расширяющейся сверхзвуковой части сопла используем приближенный метод, основанный на результатах решения вариационной задачи о нахождении оптимального контура сопла [2]. Безразмерную длину сверхзвуковой части сопла определим с помощью выражения:
;
где
Тогда:
.
Длину сверхзвуковой части сопла определим с помощью выражения:
По зависимости из методических указаний [3], для рассчитанных иопределим углы наклона контура на входе в закритическую часть сопла и на срезе сопла
По полученным геометрическим характеристикам, используя указания [3], построим профиль камеры двигателя (рисунок 6).
5 Определение подогрева рабочего тела в тракте охлаждения камеры. Влияние неадиабатности процесса
5.1 Подогрев рабочего тела в тракте охлаждения
В качестве охладителя будем использовать горючее – жидкий водород. Это обусловлено высокой газовой постоянной данного компонента.
Определим по чертежу (рисунок 6) эффективные углы наклона дозвуковой и сверхзвуковой частей сопла и:
Количество тепла, отводимого от 1 кг продуктов сгорания на цилиндрическом участке камеры:
,
где - относительная длина камеры сгорания;
;
- плотность теплового потока в области критического сечения.
Для данного топлива, используя приложение 2 из [3], определим .
Тогда:
.
Количество тепла, отводимого от 1 кг продуктов сгорания на участке сопла:
Жидкий водород – криогенное горючее, поступающее в тракт охлаждения при Ткип = 20 К. В тракте охлаждения все тепло идет на фазовый переход жидкого водорода в газообразный водород и нагрев части водорода. Поэтому температура компонента на выходе из тракта охлаждения при наличии фазового перехода: ,
где - подогрев компонента при фазовом переходе,
;
- теплота парообразования,
- температура кипения компонента,
- изобарная теплоемкость компонента,
- количество компонента в тракте охлаждения на 1 кг продуктов сгорания.
Выпишем из [4] необходимые параметры жидкого водорода:
Тогда:
К.