Исследование зависимостей характеристик ЖРДМТ тягой 50...400Н на топливе АТ+НДМГ от основных параметров двухкомпонентной соосной центробежной форсунки и струйных форсунок завесы

• Автор: Андреев, Юрий Захарович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижняя Салда
• Количество страниц: 181 с.

1. Состояние разработки и основные проблемы, требующие разре-шения при создании ЖРДМТ. Цели и задачи исследований
1.1. Особенности применения ЖРДМТ в качестве исполнительных органов управления К.Л. Состояние разработки ЖРДМТ на са-мовоспламеняющихся жидких ракетных топливах
1.2. Организация рабочего процесса в камере ЖРДМТ на самовос-пламеняющихся жидких ракетных топливах

1.2.1. Исследования по организации процесса смесеобразования

1.2.2. Исследования по кинетике преобразования топлива

1.3. Цели и задачи исследований

1.4. Экспериментальная материальная часть, испытания, обработка результатов измерений

1.4.1. Экспериментальная материальная часть

1.4.2. Испытания

1.4.3. Обработка результатов измерений

2. Организация рабочего процесса в камере сгорания ЖРДМТ

2.1. Предполагаемый механизм предпламенного взаимодействия пдмг+лт
2.2. Анализ химического состава промежуточных продуктов взаимо-действия НДМГ+АТ
2.3. Особенности процессов горения в ЖРДМТ. Оценка роли турбу-лентной диффузии
2.4. Механизм предпламенного преобразования самовоспламеняю-щихся топлив
2.5. Организация рабочего процесса в камере сгорания ЖРДМТ
3. Исследование зависимости экономичности двигателя от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего и угла совместного факела распыла топлива в двухкомпонентной цен-тробежной форсунке
3.1. Исследование зависимости экономичности двигателя от соотно-шения кинетических энергий пелен окислителя и горючего
3.2. Исследование зависимости экономичности двигателя от угла со-вместного факела распыла топлива
3.2.1. Исследование зависимости угла совместного факела распыла топлива от соотношения кинетических энергий пелен окислителя и горючего
4. Исследование зависимости экономичности двигателя и температуры сопла в критическом сечении от расхода окислителя на завесу
5. Исследование зависимости экономичности двигателя от несимметричности угла совместного факела распыла топлива в двух-компонентной центробежной форсунке
6. Исследование зависимости экономичности и теплового состояния двигателя от дальнобойности струй завесы
7. Исследование зависимости теплового состояния и экономичности двигателя от количества струйных форсунок
8. Погрешности определения параметров
9. Выводы
Список использованной литературы
Приложение А. Таблица 1. — Основные характеристики некоторых опытных современных зарубежных ЖРДМТ
Приложение Б. Таблица 2. - Основные характеристики некоторых опытных современных зарубежных и серийных отечественных ЖРДМТ
Приложение В. Таблица 3. — Гидравлические характеристики форсуночных головок
Приложение Г. Таблица 4. - Гидродинамические и расчетные характеристики двигателей _
Приложение Д. - Расчетно-теоретические основы проектирования ЖРДМТ с номиналом тяги 50...400Н с двухкомпонентной соосной центробежной форсункой и струйными окислительными форсунками

лт Принятые сокращения и обозначения - азотный тетроксид;
АТИН - азотный тетроксид ингибированный;
ВВ - взрывчатые вещества;
ГФПП - газофазные промежуточные продукты;
ДУ - двигательная установка;
ЖРД - жидкостный ракетный двигатель;
ЖРДМТ - жидкостный ракетный двигатель малой тяги;
ЖФПП - жидкофазные промежуточные продукты;
КА - космический аппарат;
ммг - монометилгидразин;
ндмг - несимметричный диметилгидразин;
СЖРТ - самовоспламеняющееся жидкое ракетное топливо;
сио - система исполнительных органов;
ТРТ - твердое ракетное топливо;
- диаметр струйной форсунки;
и - длина канала струйной форсунки;
Кт - коэффициент соотношения компонентов топлива;
АРо - перепад давления на форсунке окислителя;
ДРГ - перепад давления на форсунке горючего;
К„ - коэффициент неравномерности распыла форсунки окислителя
кг при проливке на воде; - коэффициент неравномерности распыла форсунки горючего
2а0 при проливке на воде; - корневой угол факела распыла окислителя;
2аг - корневой угол факела распыла горючего;
2ау - угол совместного факела распыла окислителя и горючего;
(Ху р (Ху 2 - несимметричность угла совместного факела распыла;
ГПУогр - суммарный секундный расход через струйные форсунки
Ш0 при проливке на воде; - секундный расход, формирующий пелену центробежной форсунки
шг окислителя при проливке на воде; - секундный расход, формирующий пелену центробежной форсунки
горючего при проливке на воде; - скорость истечения пелены центробежной форсунки окислителя
\у при проливке на воде; - скорость истечения пелены центробежной форсунки горючего
фо при проливке на воде; - коэффициент заполнения центробежной форсунки окислителя;
фг - коэффициент заполнения центробежной форсунки горючего;
Фк - коэффициент камеры ЖРД;

Жидкофазные промежуточные продукты представляют собой многоатомные соединения с молекулярным весом ^70...90 г/моль, основным из которых является диметилнитрозамин [(СНзДМБЮ]. По своему химическому составу промежуточные продукты самовоспламеняющих топлив близки к составу конденсированной фазы двухосновных ТРТ и ВВ на основе нитросоединений. В таблице 2.2 приведен состав продуктов в конце зоны газификации для твердого топлива, который качественно согласуется с составом ГФПП для топлива НДМГ+АТ.
2.3. Особенности процессов горения в ЖРДМТ.
Оценка роли турбулентной диффузии.
Существующие модели преобразования топлива в камере сгорания ЖРДМТ не отражают всей полноты внутрикамерных процессов. Это же относится к ЖРД больших тяг, что обусловлено, прежде всего, взаимностью гидродинамических и кинетических процессов, основными из которых являются процессы распыла и испарения топлива, смешение газовых молей до молекулярного размера и химические реакции в жидкой и газовых фазах [11, 95, 96, 97]. Поскольку компоненты топлива в ЖРД подаются в камеру сгорания раздельно, наиболее полно проанализировать особенности горения в камере сгорания позволяет диффузная теория горения, основные положения которой впервые были высказаны в работе Бурке и Шумана [98] при рассмотрении горения на границе соприкосновения газовых струй окислителя и горючего при их молекулярном смешении.
Использование в ЖРДМТ самовоспламеняющихся компонентов, малое количество смесительных элементов в сочетании с низкой расходонапряжен-ностью вносят свои особенности в процесс горения [89, 99].
Однако и в этом случае для стационарных режимов горения в ЖРДМТ целесообразно использовать основные представления диффузной теории горения. Тогда совокупность процессов горения в камере сгорания ЖРДМТ можно представить следующим образом.
В зоне камеры, непосредственно прилегающей к форсуночной головке, при соударении жидких пленок (или струй) окислителя и горючего в результате жидкофазных реакций происходит чрезвычайно интенсивное образование газофазных продуктов (парогаза) с температурой около 500-г600 К [89, 100], быстрое испарение в образовавшейся высокотемпературной области жидких капель компонентов топлива. В этой зоне не исключено и наличие заметных поперечных перетеканий компонентов вследствие местных циркуляционных течений, а также попадание части компонентов в жидком виде на стенку камеры сгорания. Скорости процессов протекания химических реакций, испарения и