6.3.3. Полный кпд

Совершенство камеры РД как тепловой машины оценивается энергетическими КПД. Однако РД одновременно выполняет и роль движителя, передавая летательному аппарату (ЛА) механическую энергию, идущую на увеличение скорости полета V.

Полный КПД РД показывает, какая часть располагаемой энергии 1 кг топлива в полете H_u + V²/2 превращается в полезную тяговую работу L_тяг = с_сV по перемещению ЛА:

(6.19)

Если химическую энергию H_u, выразить из 6.8 и подставить в 6.19, после преобразований, можно получить:

(6.20)

Рис. 6.5. Зависимость η_п от V/c_c

при различных значениях η_е

з выражения 6.20 видно, что величина полного КПД зависит как от величины эффективного КПД η_е, так и от соотношения удельного импульса I_у = с_с и скорости полета V (рис. 6.5). Максимальные значения η_п увеличиваются с увеличением η_е и сдвигаются в сторону меньших значений V/c_c. Значения полного КПД РД при достигнутых величинах η_е превосходят значения η_п для других типов реактивных двигателей, особенно при больших скоростях полета.

В связи с тем, что движение ракетных аппаратов обычно является неустановившимся, значение η_п, соответствующее определенному значению V/c_c, представляет собой мгновенный КПД, характеризующий РД в данный момент. Для характеристики совершенства РД за определенный промежуток времени, например на активном участке траектории, рассчитывают среднее значение полного КПД.

В отличие от воздушно-реактивных двигателей (ВРД) где максимальное теоретическое (при отсутствии сопротивления среды) значение отношения V/c_c не может превышать единицы, в РД отношение V/c_c ограничено только величиной сопротивления среды, аэродинамическим совершенством ЛА, величиной тяги РД и временем его работы. Это объясняется тем, что в отличие от удельной тяги R_уд = с_с – V ВРД, величина удельного импульса I_у = с_с РД, не зависит от скорости полета V ЛА.

7. Реактивное сопло

7.1. Условия получения дозвуковых и звуковых скоростей в сопле

Первое условие – сопло сужающееся.

При движении в сопле, газ расширяется, совершая работу по разгону потока. Вследствие превращения части энтальпии в кинетическую энергию увеличивается скорость, уменьшается давление и температура.

В случае, когда давление на срезе сопла равно атмосферному давлению (р_с = р_н), расширение газа называют полным, а – полной степенью расширения газа в сопле. При увеличении давления на входе в соплобудет расти, следовательно – растиc_с. При некотором значении скорость на срезе соплаc_с достигнет значения c_кр. Дальнейшее увеличение не приведет к ростуc_с > c_кр, так как для дальнейшего разгона газа до c_с > c_кр канал должен расширяться.