ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вывод уравнения силы тяги из "Жидкостные ракетные двигатели " Движение продуктов сгорания по двигателю считается установившимся, т. е. принимается, что скорости и давление нх в каждом данном сечении не изменяются с течением времени. [c.10] Считаем, что впрыск жидких комлонентов топлива в ЖРД происходит беспорядочно (в разных направлениях), с очень малой скоростью, вследствие чего количество движения, вносимое в двигатель жидким топливом (в направлении оси двигателя), считаем пренебрежимо малым. Топливо перевозится в баках вместе с двигателем, поэтому его начальная скорость относительно ракеты и двигателя равна иулю. [c.10] При выводе формулы силы тяги рассмотрим общий случай, когда давление в потоке газа на срезе сопла р з не равно наружному давлению ри Наша задача состоит в том, чтобы определить все силы, действующие на твердые стенки двигателя, и найти равнодействующую этих сил, т. е. силу тяги. Искомая сила складывается из снлы, действующей на внутренние стенки двигателя Ри и силы, действующей на наружные стенкн Р2. [c.10] На газовый поток, находящийся в данный момент в двигателе (до выходного сечення сопла), действуют силы со стороны твердых стенок двигателя и со стороны газа, находящегося за выходным сечением сопла (фиг. 8). Обратим внимание на то, что сила, действующая со стороны стенок двигателя на газовый поток, равна по величине н обратна по направлению интересующей нас силе, действующей со стороны газового потока на стенкн двигателя. Таким образом, на газовый поток будет действовать сила — 1. При этом знак минус, введенный нами перед силой Рх, обозначает то, что рассматриваемые силы обратны по направлению. [c.10] Считаем двигатель осесимметричным телом. Все составляющие сил давления на газ со стороны стенок, направленные радиально, взаимно уравновешиваются. Неуравновешенными остаются только осевые силы, которые в сумме и дают силу —Ри направление ее совпадает с осью двигателя. [c.10] Р —равнодействующая сил, действующих со стороны стенок на газовый поток Рз давленне, действующее на газовый поток со стороны газа, находящегося за выходным сечением. [c.10] Сила Р и есть сила тяги ЖРД. [c.12] Формула (1.9) является осиовной формулой для определения силы тяги жидкостного ракетного двигателя. [c.12] Сила тяги в принятой у нас метрической системе мёр выражается в килограммах, а входящие в уравнение (1.9) величины расход газа О в кг1сек, скорость истечения ш в м сек давление р в абсолютных атмосферах, площадь в см и ускорение силы тяжести g в м се1 . [c.12] Отметим несколько обстоятельств, позволяющих оценить точность полученного выражения для определения силы тяги. [c.12] Пренебрежение скоростью Ш1 входа жидкости в двигатель оправдывается тем, что сама система подачи создает дополиитель-иую тягу. Эта тяга возникает за счет разгона топлива от скорости Шо = 0 в баке до скорости Шх входа в камеру двигателя, что Полностью компенсирует ошибку в тяге двигателя. [c.12] При обтекании потоком газа какого-либо тела, как известно, Возникает сила сопротивления, направленная против движения этого тела. Такая сила, естественно, возникла бы и прн внешнеж обтекании двигателя набегающим потоком воздуха, однако в реальных ракетах двигатель, как правило, находится внутри оболочки ракеты нлн обтекателя, составляющего одно целое с оболочкой ракеты. Поэтому сила сопротивления перемещению двигателя в атмосфере никогда не рассматривается самостоятельно, а включается в аэродинамические силы, действующие иа летательный аппарат в целом. [c.12] Следует отметить, однако, что характер обтекания ракеты, а следовательно, и величина аэродинамического сопротивления ее, довольно значительно изменяется в зависимости от того, работает ли двигатель или нет. Если двигатель не работает, то за соплом образуется область разрежения, т. е, область отрицательных давлений, которая создает значительное сопротивление движению ракеты. При работающем двигателе эта зона ликвидируется, так как она заполняется продуктами сгорания, вытекающими из сопла, и солротивление движению ракеты уменьшается. [c.13] Влияние двигателя на сопротивление ракеты тем меньше, чем меньше плотность атмосферы. Оно уменьшается с высотой, так что на больших высотах, где плотность воздуха ничтожна, влияние аэродинамических сил на полет ракеты и силу тяги практически исчезает. [c.13] При течении газа по соплу элементарные объемы газа, особенно текущие у стенок сопла, приобретают не только осевую скорость, но и радиальную. В действительности следовало бы учитывать отклонение направления скорости вытекающего из сопла потока от оси двигателя. Эти отклонения, однако, очень малы, поэтому в большинстве случаев ими пренебрегают. Если они становятся заметными, то применяют спегщальиые профилированные сопла, выравнивающие поток и выбрасывающие продукты сгорания в направлении, весьма близком к осевому. [c.13] Как видим, условия работы реального ЖРД в основном очень близки к тем, которые приняты в наших предположениях, поэтому формула (1.9) дает достаточно точное значение величины тягн. [c.13] Вернуться к основной статье