Двигатели установки летательных аппаратов

Лекция 5
1. Классификация ДУ.
2. Основные характеристики ДУ.
3. Ракетные двигатели на твердом топливе (РДТТ).
3.1. Основные элементы РДТТ, их назначение.
3.2. Компоновочные схемы РДТТ.
3.3. Топливо и топливные заряды РДТТ.
3.4. Корпус двигателя и его элементы.
3.5. Система воспламенения РДТТ.
3.6. Сопловые блоки РДТТ.

1. Классификация ДУ.

Двигательные установки (ДУ) разрабатываются для определенного ЛА в за¬висимости от требуемых характеристик по дальности, высоте и скорости по¬лета, подразделяются на реактивные и поршневые (рис. 1) и в общем случае со¬стоят из двигателя, топлива, систем подачи топлива, запуска, регулирования тя-ги двигателя.
Поршневые двигатели применяются (кроме самолетов) только на малораз¬мерных дистанционно-пилотируемых ЛА и дирижаблях, реактивные двигатели (РД) – на всех остальных классах ЛА.
Реактивные двигатели подразделяются на ракетные, воздушно-реактивные, комбинированные. Ракетные двигатели используют для создания тяги реактив¬ную струю газов, образующихся в камере сгорания двигателя без участия атмо¬сферного воздуха. Благодаря этому ракетные двигатели создают тягу, как в воздушной среде, так и в безвоздушном пространстве и в воде.
В ракетных двигателях возможно использование трех видов энергии: хими¬ческой, ядерной и солнечной. Химическую энергию выделяют вещества в про¬цессе реакции окисления (сгорания) или разложения. Ядерную энергию можно получить путем деления ядер тяжелых или путем синтеза легких элементов.
Химические ракетные двигатели используют в качестве топлива компо¬ненты, обладающие необходимым для горения запасом горючего и окислителя. Они делятся на жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), работающие на жид¬ком топливе, подаваемом в камеру сгорания из баков; ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ), в которых топливо находится непосредственно внут-ри камеры сгорания, и смешанные (гибридные) двигатели, работающие на твердо-жидком топливе. Значительное возрастание удельного импульса тяги ракетных двигателей может быть достигнуто при использовании ядерных ис¬точников энергии и при электроракетных способах создания реактивной тяги. Такими двигателями являются ядерные ракетные двигатели и электроракетные двигатели.
В ядерных ракетных двигателях (ЯРД) тяга создается в результате истече¬ния из сопла рабочего тела (теплоносителя), нагреваемого в ядерном реакторе.
Электроракетные двигатели можно разделить на две группы: плазменные и ионные.
В плазменных ракетных двигателях (ПлРД) реактивная тяга создается пото¬ком плазмы, образуемой в результате нагрева газа до высоких температур (бо¬лее 5000 К). Для ускорения плазмы в плазменных двигателях применяется маг¬нитное поле.
В ионных ракетных двигателях (ИРД) реактивная тяга создается потоком ионов, ускоряемых с помощью электростатического поля (поэтому такие двига¬тели иногда называются также электростатическими ракетными двигателями). Для получения потоков ионов могут применяться плазменные или радиоизо¬топные источники ионов. Из всех рассматриваемых типов ракетных двигателей ионные двигатели имеют наивысший удельный импульс (наименьшие расходы массы топлива на 1 Н тяги).
Рис. 1. Классификация ДУ.
Общим недостатком электроракетных двигателей (особенно ионных) явля¬ется малая создаваемая ими абсолютная тяга. В связи с этим они могут эффек¬тивно применяться, главным образом, в системах ориентации искусственных спутников и космических кораблей, коррекции их скорости или траектории, а также для длительного разгона и торможения космических кораблей при меж¬планетных полетах.
В воздушно-реактивных двигателях (ВРД) для создания тяги используют атмосферный воздух, который перед поступлением в камеру сгорания двига¬теля сжимается и смешивается с топливом – керосином, водородом и так далее. В результате сгорания образуется высокотемпературная газовая струя, исте-кающая через сопло двигателя. ВРД подразделяются на турбореактивные с цен-тробежным или осевым компрессором (ТРД), двухконтурные турбореак¬тивные (ДТРД), турбовинтовые (ТВД), прямоточные (ПВРД) и пульсирующие (ПуВРД).
Комбинированные ракетные двигатели представляют собой устройства с элементами ракетных и воздушно-реактивных ДУ и подразделяются на ра¬кетно-прямоточные (РПД), твердого (РПДТТ), жидкого (РПДЖТ) и гибридного (РПДГТ) топлива; турбореактивные на твердом (ТРДТТ) и жидком (ТРДЖТ) топливе.

2. Основные характеристики ДУ.
Тяга двигателя есть результирующая сила давления продуктов сгорания на внутреннюю поверхность камеры сгорания и сопла за вычетом давления окру¬жающей среды на их наружную поверхность. Направление действия тяги об¬ратно истечению продуктов сгорания. Тяга – основная силовая характеристика любого РД. Она определяет летные возможности ЛА по дальности, скорости, маневренности и высотности полета….

Скачать полную версию работы

СКАЧАТЬ работу l-raketostroenie/lekcii_raketostroenie_05.rar