Ракетное сопло

Последняя область применения дисперсных потоков в отличие от первых трех не является широко распространенной и исследованной. Однако перспективность сквозных дисперсных потоков — новых своеобразных рабочих тел в ряде отраслей новой техники (МГД — каналы, ракетные сопла, одноконтурные атомные установки и пр.) по нашему мнению не вызывает сомнений. [c.15]

Добавление твердых частиц в газ в ракетном сопле рассматривалось Альтманом и Картером [9]. Независимо от того, вводятся частицы в газ преднамеренно или случайно, эффективность сопла, работающего на смеси газа с твердыми частицами, уменьшается по сравнению с эффективностью сопла, работающего на чистом газе. [c.301]

Т ВОЛЬФРАМОВОЙ НИТИ к РАКЕТНЫМ СОПЛАМ [c.86]

Развитие теоретических исследований неравновесных газовых течений способствовало также появление быстродействующих вычислительных машин. Необходимость учета релаксационных явлений при расчете газовых течений обусловлена следующими причинами. В области высоких температур и давлений протекают различные химические реакции, процессы диссоциации, ионизации, возбуждения колебательных и электронных степеней свободы. Если времена этих процессов сравнимы с характерными временами макроскопических процессов, то происходит значительное отклонение от состояния термохимического равновесия, вызывающее в свою очередь существенное изменение картины течения. Нарушение локального термохимического равновесия при расширении диссоциированной смеси в ракетном сопле может привести к значительным потерям тяги. Недостаточно высокая скорость электронно-ионной рекомбинации в [c.118]

Рис. 5-11. Геометр,ИЯ сужающейся части ракетного сопла ( К тримеру 5-4).

Горловина ракетного сопла [c.220]

Проводимость. Принимая отсутствие результирующего массового потока, мы снова попытаемся решить задачу с помощью уравнения 4-51) по проводимости и разности энтальпий. В 5-2 была уже получена формула для проводимости в близи стенки ракетного сопла в виде (5-42). Ее энтальпийная модификация (простое добавление индекса h к символу g и замена Рг на S ) дает [c.221]

Однако ho можно определить более просто из условий торможения. Новая примечательная особенность состоит в том, что утверждение о малости числа Маха Мао несправедливо в близи критической точки ракетного сопла. Как же теперь решить задачу [c.221]

При расчете теплового потока L-поверхности как для критической точки спутника, так и для горловины ракетного сопла предполагалось, что проводимость g h, на которую необходимо умножить разность энтальпий, получена путем введения числа Прандтля в соотношение Стантона — Рейнольдса. Однако известно, что процессы, происходящие в пограничном слое, являются не только процессами теплопроводности. Существенный вклад в поток энергии вносят радикалы. Они транспортируются от газа к стенке, где происходит их рекомбинация, либо на самой поверхности раздела, либо вблизи нее. Тогда, вероятно, было бы целесообразно использовать проводимость, g h, которая учитывает этот перенос радикалов. Допустимо ли находить g h путем введения числа Шмидта для радикалов вместо числа Прандтля [c.223]

Вследствие высокой стоимости спускаемого аппарата конструкции из композитов, обеспечивающие снижение массы, требуют наибольших вложений и ранее испытывались при больших скоростях, чем в случае обычных летательных аппаратов. Космические капсулы и ракеты начального периода имели носовые обтекатели, кожухи и теплозащитные экраны, изготовленные из абляционных материалов,х стойких к воздействию высокой температуры. Для многих ракетных сопл также используют абляционные конструкции. В оригинальной разработке командного модуля ракеты Аполлон и прибора для контроля космической среды многие виды композитов были использованы внутри и вне кабины. После трагического пожара на корабле Аполлон использование композитов внутри кабины резко сократилось и были приняты меры по замене их на негорючие материалы. Для долговременной эксплуатации в космическом пространстве оказались необходимыми также стойкость к дегазации и влиянию сильного [c.557]

Новая техника постоянно требует металлических материалов не только повышенной прочности и пластичности, но так-л<е и более устойчивых против коррозионного воздействия различных активных сред. Требования техники в этом отношении обычно значительно опережают реальные возможности повышения химической и механической устойчивости конструкционных материалов. Это следует хотя бы из того, что в ряде ответственных конструкций приходится мириться с сильно заниженными сроками их жизни. Наиболее обычным ограничением срока эксплуатации металлических сооружений является не их моральное старение (что было бы вполне естественным ограничением), но механическое или коррозионное разрушение материала конструкции. В химической индустрии, нанример, не редки случаи, когда сложные дорогостоящие аппараты вследствие коррозионного разрушения уже через 1—2 месяца должны заменяться новыми. Жизнь лопаток газовых турбин часто исчисляется днями и даже часами, а ракетного сопла даже минутами. [c.9]

Важным для исследования движения ракет было нахождение скорости выброса газа из ракетного сопла. Расчеты истечения газа из сопла рассматривались до того в теории газовых турбин и были перенесены на ракеты, в основном без особых изменений. Из первых работ, посвященных адиабатическому истечению газов из сопел применительно к ракетам, отметим работу Д.П. Рябушинского Теория ракет (1920 г.). В 20-х гг. прошлого века в исходное уравнение движения ракет было внесено уточнение, а именно указано на необходимость учета избытка давления на внешнем срезе сопла ракеты в сравнении с атмосферным давлением. [c.79]

Применим теперь разобранные выше процессы диссоциации и ионизации к термодинамическому и гидродинамическому описанию газа. Приложения этих уравнений охватывают многие явления, такие, как распространение пламени и течение газа в ракетных соплах. [c.324]

ПРИЛОЖЕНИЕ К РАКЕТНОМУ СОПЛУ [c.326]

Для случая течения в расширяющемся канале (таком, как ракетное сопло) можно показать, что газ остается в состоянии равновесной диссоциации, пока плотность не упадет до такого [c.327]

Один из прогрессивных методов защиты поверхности, подвергающейся воздействию высокотемпературной среды, заключается во введении охлаждающей жидкости или газа через отдельные щели, расположенные вдоль рассматриваемой поверхности... Эта схема охлаждения, обычно называемая пленочным охлаждением, уже нашла применение в газовых турбинах и ракетных соплах и в будущем может быть использована для охлаждения передних кромок гиперзвуковых летательных аппаратов". Охлаждающая жидкость часто инжектировалась в пограничный слой через щель, с помощью которой пытались направить охладитель более или менее параллельно охлаждающей поверхности Расстояние вниз по потоку от щели обычно обозначают буквой х, высоту щели буквами Л или 5, а отношение массовых расходов через щель и в основном потоке (т.е. С /С ) буквой М. Степень охлаждения обычно описывают условным безразмерным параметром, называемым "эффективностью", который определяется следующим образом [c.125]

Пусть требуется вывести на некоторую траекторию полета ракету массой 60 тонн. Ракета в данном случае может быть выполнена, как по одноступенчатой, так и по многоступенчатой (трехступенчатой) схеме. Каждая ракета содержит 45 тонн топлива вместе с окислителем. Скорость истечения газов из ракетного сопла равна с = 2500 м/с. [c.507]

Граница между внешней и внутренней поверхностями, иначе говоря, грань между внешней и внутренней аэродинамикой, проходит по кромке выходного сечения ракетного сопла. Теперь можно записать [c.47]

В первые послевоенные годы начались исследования, направленные на получение эмпирических формул, пригодных для использования при расчетах теплопередачи в ЖРД. Наряду с исследованиями теплообмена при околозвуковых скоростях течения газа в прямой цилиндрической нагреваемой трубе [29, 190] начали проводиться и эксперименты по исследованию теплообмена в ракетных соплах (см., например, [258] ). [c.86]

Первые научные рекомендации по расчетам потерь из-за вязкости в ракетных соплах были даны в середине 1950-х годов в ряде исследований Д.А. Мельниковым, У.Г. Пирумовым и А.А. Сергиенко, хотя их обобщенная публикация [1] вышла лишь в 1976 г. В [2J установлена необходимость учета влияния двухмерности потока на эти потери. В [3] потери из-за вязкости определялись по параметрам в выходном сечении сопла, но в формулах для их определения присутствовала математически строго не определяемая величина 5 - толщина пограничного слоя. [c.178]

Класс И Ракетные сопла Детали ракетных двигателей Носовой конус ракет Детали нагревательных печей Чехлы термопар Плавильное оборудование Оборудование для плазмы 1650—3900 1650—3900 1650—3900 1650—3900 1650—3900 1650—3900 1650—3900 Тип 1Б Короткое время работы (менее 1 ч) Тип ЦБ Продолжительное время работы (более 1 ч) [c.18]

Цилиндрический двигатель. До сих пор мы предполагали, что газы входят в сходящуюся часть ракетного сопла с пренебрежимо малой скоростью [см., например, уравнение (12.13)]. Однако для уменьшения размеров и веса камеры сгорания площадь ее поперечного сечения иногда [c.420]

ТЕЧЕНИЕ В РАКЕТНОМ СОПЛЕ [c.275]

Превращение энергии химической реакции в энергию потока в ракетном сопле можно, строго говоря, проанализировать лишь путем громоздких расчетов, учитывающих диссоциацию газов при высоких температурах. Однако, считая рабочий газ идеальным, можно получить с помощью простых формул зависимости, характеризующие существо рассматриваемого процесса. [c.275]

В работе [78] сообщалось, что частицы окиси алюминия в продуктах истечения из ракетного двигателя являются в основном сферическими со средним диаметром мк среднемассовый диаметр частиц составлял 2—3 мк. Имеется ограниченное количество данных, подтверждающих, что конденсированные частицы в камере ракетного двигателя существенно мельче, чем за срезом сопла, что, по-видимому, связано с конденсацией или агломерацией в сопле. Теоретический метод расчета распределения по размерам частиц окиси алюминия в продуктах истечения из сопла ракетного двигателя предложен в работе [215]. [c.325]

Экспериментальные исследования. Простейшая модель для изучения процессов ионизации и рекомбинации — инертный газ. Однако при уровне температуры 3000° К и умеренном давлении в десятки миллиметров ртутного столба невозможно поддерживать измеримую степень равновесной тепловой ионизации в инертном газе. Поэтому экспериментальное исследование проводилось в условиях неравновесной рекомбинации в пламени дуги аргона с добавками или без добавок различных твердых частиц [737]. Эта модель хорошо воспроизводит реальные условия в ракетной струе, где протекает процесс рекомбинации после быстрого расширения в сопле. [c.457]

Класс сквозных дисперсных систем характерен тем, что скорости компонентов в принципе не имеют по верхнему пределу физических ограничений типа рассмотренных выше (технические ограничения, разумеется, существуют—по экономическим соображениям, истиранию частиц, эрозии поверхности и пр.). По нижнему пределу скорости ограничены неравенствами у>0, Ut>0. В этом — одно из основных отличий данного класса дисперсных систем от всех остальных. Согласно определению в этот класс входят все полностью проточные системы и поэтому, например, можно рассматривать как течение потока газовзвеси (продуктов сгорания металлизированного топлива) сквозь ракетное сопло, так п медленное гравитационное движение непродуваемо и слоя в вертикальной колонне. В первом случае скорость может достигать сверхзвуковых величин, а во втором — сотых долей м1сек. Если аналогично числу псевдоожижения Nn ввести число Nn как отношение максимальных и минимальных скоростей, при котором сохраняется отличительная особенность данного класса дисперсных систем (одновременный и непрерывный проход компонентов), то для сквозных потоков получим Л п.макс, ИС-числяемое величиной в 4—5 порядков, т. е. Л п.макс [c.19]

Ранни У., Исследование методом возмущений одномерного гетерогенного теченпя в ракетных соплах, сб. Детонация и двухфазное тече-нпе , пзд-во Мир , М., 1966. [c.517]

В 5-2 обсуждался процесс массопереноса в горловине графитовог ракетного сопла. Был сделан вывод, что диаметр критического сечения горловины может увеличиваться со скоростью 2,5 мм/сек в результате о бгорания углерода. Даже меньшие по величине скорости эрозии совершенно недопустимы для ракетного двигателя с многократным зажиганием, каждое продолжительностью в минуту и более. К счастью, [c.220]

Аренс, Спиглер, Отрыв потока в перерасширепных ракетных соплах с коническим сверхзвуковым участком при взаимодействии скачка уплотнения с пограничным слоем. Ракетная техника и космонавтика, Xs 3 (1963). [c.290]

Большой практический интерес представляют также покрытия из карбидов бора и кремния, отличающиеся высокой твердостью, износостойкостью, устойчивостью против воздействия химических агрессивных сред и стойкостью против эрозии в газовых потоках при высоких температурах. Данные по осаждению покрытий из этих соединений приведены, например, в монографии [II ], а также в работах [431—434]. Для осаждения карбидов бора и кремния можно использовать метод восстановления их галогенидов водородом в присутствии углеводородов н пиролиз соответствующих соединений, например кремнийорганических в случае осаждения кремния. Скорость осаждения карбидов бора и кремния, как и других карбидных покрытий, рассмотренных ранее, определяется прежде всего температурой подложки и составом газовой реакционной среды. Поданным работы [434], для получения качественных покрытий из карбида бора на графитовых ракетных соплах процесс осаждения необходимо вести при 1500° С в среде, состоящей из хлористого бора, метана и водорода. Осадки SI могут быть получены на графите при более низких температурах (1200—1250° С) восстановлением Si l4 водородом [11]. При концентрации Si l4 в смеси около 30% верхний слой покрытия представляет собой чистый кремний, а при концентрации 10% покрытие представляет собой плотный, твердый слой Si черного цвета. Диффузия свободного кремния в графит протекает при 1200° С довольно быстро и для получения сплошного слоя Si нужны непродолжительные выдержки. [c.370]

По Соммерфильду для конических сопел с полууглом закритической части сопла od порядка 15 и при Рк/Рн>16 опасность отрыва пограничного слоя от стенки сопла возникает в случае, когда отношение ра/Ра [номинального давления в вьиходном сечении, вычисленного по уравнению (19), к давлению в окружающей среде] меньше 0,4. Если значение полуугла закритической части сопла аа увеличивается сверх 15 , то весьма вероятно, что отрыв произойдет раньше — при отношениях давлений Ра/Рн>0,4. Более новые данные, полученные на больших ракетных соплах (форма профиля не оговорена), доказывают, что критическое отношение давлений ра/ри равно 0,28б (или 1А5), а не 0,4. [c.96]

Поскольку конденсированные продукты сгорания (в виде металлических окислов), в отличие от газообразных, не могут совершать p f Oтv рясширения их присутствие в ракетном сопле снижает эффективность прео-бразования тепловой энергии продуктов сгорания в кинетическую. При этом потери энергии продуктов будут двух видов [c.117]

Испытание в кислородно-водородном реактивном двигателе — быстрый и недорогой метод оценки материалов ракетного сопла в условиях сильных сдвиговых напряжений и сильного теплового удара. Изменяя соотношение окислителя и топлива, можно контролировать температуру пламени и скорость выхода газов. На двигателе с газообразным топливом можно создать температуру пламени, характерную для большинства видов твердого топлива. Кроме того, большое количество водяных паров в продуктах сгорания создает условия для сильной химической эрозии многих материалов. Считается [35], что вода и двуокись углерода — это основные химические компоненты выхлопных газов, вызывающие разрушение сопел из различных материалов. В этом двигателе можно варьировать степень окислительности и восстановительно-сти пламени. Показано [36], что в двигателе этого типа можно получить тот же механизм разрушения испытуемого сопла и ту же величину теплового потока, что и в большом двигателе, работающем на топливе другого состава. [c.252]

Из всех металлических элементов в периодической системе, только около /з можно успешно осадить электрическим методом с экономической выгодой. Многие неэлектроосажденные металлы могут быть использованы в качестве покрытий только в том случае, если они образуют на поверхности изделия достаточно ровный и прочный слой, хорошо связанный с основой. Основными мате риалами для исследований в области защитных покрытий яв ляются металлы, обладающие высокой коррозионной стойкостью такие как титан или тантал, а также металлы с высокой темпера турой плавления, такие как молибден, цирконий, вольфрам Такие металлы, как бериллий, алюминий, цирконий, ниобий молибден, титан, тантал и вольфрам, могут быть использованы как покрытия менее дорогих металлов или в том случае, если требуется сохранить определенные свойства основного материала. Так, например, антикоррозионные свойства тантала позволяют использовать его для защиты управляющих дюз жидкотопливных ракет или материалов от жидкого теплоносителя в ядерных реакторах. А использование вольфрама, электроосажденного в горловине ракетного сопла, значительно уменьшает массу и стоимость конструкции. [c.336]

Схема ракетной установки приведена па рис. 216. В камеру ракетного металлнзатора, охлаждаемую водой, непрерывно подается пропан под давлением 0.7—0.8 Мн/лг , кото )]чн при сжигании его в кнсло )оде развивает температуру порядка 3000° С. Продукты сгорания газа вырываются из сопла со скоростью 1600 лг/сск подаваемая при этом проволока плавится и напыляется на покрываемую поверхность. Описанные плазменно-дуговой и ракетный методы металлизации весьма производительны, но пока еще не получили применения. [c.324]

Области применения сплавов. Титан и его сплавы используют там, где главную роль играют высокая удельная прочность и хорошая сопротивляемость коррозии. Титановые сплавы применяют в авиации (обшивка самолетов, диски и лопатки компрессора и т. д.), в ракетной технике (корпуса двигателей, баллоны для сжатых и сжиженных газов, сопла и т. д.) — в химическом машиност])оении (оборудование для таких сред, как хлор и его растворы, теплообменники, работающие в азотной кислоте и т. д.), судостроении (гребные винты,[обшивкн морских судов, подводных лодок и торпед), в энергомашиностроении (диски и лопатки стационарных турбин), в криогенной технике и т. д. [c.320]

Использование влажного пара в паровых турбинах, особенно атомных электростанций, создание струйных насосов, инжекторов или сопел для разгона жидкости с помощью скоростного потока расширяющегося газа или пара, использование высококалорийных металлизированных ракетных топлив, продукты сгорания которых содержат значительное по массе количество твердых частиц окислов, стимулировали исследования но высокоскоростным течениям газовзвесей и нарокапельных смесей в соплах и диффузорах. Здесь же отметим работы применительно к созданию пневмотранспорта твердых частиц потоком газа. [c.12]

Карлсон [91] проводил опыты на ракетном двигателе с тягой 450 кг и рабочим давлением в камере 28 ama, работающем на смеси частиц MgO с горючим RP-1 и газообразном кислороде в качестве окислителя. Для выполнения спектральных измерений добавлялась соль (Na l), причем смотровые щели были расположены в сечении, где степень расширения сопла равнялась 5. Поглощательная способность продуктов истечения из сопла показана на фиг. 7.17, а температура газа и частиц — на фиг. 7.18. [c.323]

Фулмер и Вирц измери.ли скорости отдельных частиц в моделированных продуктах истечения из сопла ракетного двигателя [245]. Чтобы получить интенсивные, строго выдержанные по длительности импульсы света, они использовали в качестве источника света криптоновую вспышку с двойным импульсом. Изображения частиц фиксирова.тись на пленке в виде парных штрихов. [c.324]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...