Удельная тяга, или удельный импульс

Удельная тяга, или удельный импульс [c.24]

Одним из основных показателей эффективности ракетного двигателя является удельная тяга, или удельный импульс. Под этими терминами-синонимами понимается одно и то же, но в различной формулировке. [c.24]

В соответствии с (1.24) идеальная удельная тяга ракетного двигателя (или то же, что идеального сопла) равна идеальной скорости истечения. Идеальная скорость истечения (и значения идеальной тяги или идеального импульса, величины которых получаются из (1.16) и (1.17)) соответствует адиабатическому процессу расширения без потерь на трение, без потерь тепла при полном сгорании топлива. Иногда идеальную скорость истечения называют адиабатической [57]. [c.24]

Тяга и удельный импульс сильно зависят от соотношения давлений на срезе сопла и окружающей среды. Максимальное значение Р и /у при каком-либо противодавлении реализуется на расчетном режиме работы сопла. При большем или меньшем значении давления на срезе сопла по сравнению с давлением окружающей среды тяга и удельный импульс меньше аналогичных величин на расчетном режиме. При движении по траектории ракета находится в среде с переменным давлением. Если бы обеспечить работу сопла во все время полета на расчетном режиме, то ракета при заданной начальной массе достигла бы максимальной конечной скорости или заданной конечности скорости при минимальной начальной массе Mq. [c.340]

Таким образом, степень совершенства двигателя недостаточно оценивать только по величине удельного импульса тяги или массе двигателя, а необходимо рассматривать совокупность их влияния на характеристики ракеты. [c.12]

Важной характеристикой реактивного двигателя (или реактивного сопла) является величина удельного импульса (удельной тяги), представляющей собой отношение импульса (тяги) к массовому секундному расходу газа через сопло [c.23]

Иногда отношение тяги к секундному массовому расходу газа — называют удельным импульсом ракетного двигателя [52] или удельным импульсом тяги РД [5]. Удельной тягой в этом случае называют отношение тяги РД к весовому расходу газа (или продуктов сгорания) [c.24]

Характер изменения по длине сопла удельного импульса и порядок величин /уд для равновесного, химически неравновесного и замороженного процессов по результатам расчетов работы [12], приведенным на рис. 8.10а, близки к результатам работы [64], приведенным на рис. 8.7 в более широком диапазоне значений относительной площади среза сопла чем на рис. 8.10а. В работе [12] получены также результаты расчетов различных составляющих потерь удельной тяги, которые для отмеченных выше условий полета приведены на рис. 8.106 в зависимости от относительной площади поперечного сечения сопла (или по длине сопла). Приведенные потери тяги включают потери тяги на нерасчетность реактивной струи за срезом сопла АР нер потери тяги для случая замороженного течения в реактивном сопле др, для течения химически неравновесного газа, а также сумму потерь тяги дта этих двух типов течений с учетом нерасчетности реактивной струи (АР нер + з и АР нер По мере увеличения относительной площади среза сопла поте- [c.355]

ЖРД — двигатель, предназначенный для создания тяги при кратковременном действии. Обычно время его работы измеряется секундами или минутами. В ЖРД используются топлива, состоящие из жидких компонентов — жидкий окислитель и жидкое горючее, или однокомпонентные топлива. Массовый расход топлива составляет килограммы и тысячи килограммов в секунду. Значение массового расхода топлива определяется тягой и удельным импульсом двигателя [c.7]

Целью разработки двигателя является достижение наивыгоднейшего компромисса между экономичностью (удельным импульсом), устойчивостью и работоспособностью при заданных условиях, таких, как топливная пара, располагаемые перепады давления, ресурс и тяга двигателя. Сначала следует установить относительную важность поставленных условий. На этапе проектирования можно проводить сравнение различных вариантов повышение запаса устойчивости за счет удельного импульса введение пленочного охлаждения или газовой завесы для обеспечения стойкости стенки, опять же за счет удельного импульса. Крупные форсунки и форсуночные кана- ы простой конфигурации снижают затраты на изготовление, но уменьшают удельный импульс. [c.179]

Начнем с ЖРД, изменение тяги которых осуществляется более широким набором средств, так как удельный импульс ЖРД зависит от соотношения компонентов, которое регулируется. Этого пути, однако, следует избегать, так как, помимо ухудшения характеристик, один из компонентов топлива, находящихся на борту, не будет полностью израсходован. Другой возможностью является изменение площади критического сечения — механическое, с использованием дроссельной иглы, или аэродинамическое, впрыском рабочего тела выше по потоку (метод вихревого клапана). Оба метода применялись на практике, хотя они не лишены недостатков в механическом методе требуется охлаждение иглы, что представляет собой трудную задачу для конструктора и технолога, а аэродинамический метод сопровождается существенными потерями. Кроме того, уменьшение площади критического сечения приводит к повышению давления в камере сгорания, если только не снижать давления подачи. Повышение / к может ухудшить горение в камере вследствие снижения перепада давления на форсунках Арф, так что этот метод может использоваться только для случаев увеличения рк в довольно узком диапазоне. [c.212]

Возможна еще одна трактовка, позволяющая как-то объяснить экзотичность единицы измерения секунда (с) для обсуждаемой величины удельный импульс — это время, в течение которого расходуется 1 кг массы рабочего тела, если при этом непрерывно создается тяга в 1 кгс, т. е. удельный импульс характеризует экономичность расхода рабочего тела. (Неловкость, испытываемая ракетчиками от единицы измерения секунда (с), заставляет их в практике общения говорить удельный импульс достиг 315 е д и ниц , или удалось увеличить удельный импульс на три единицы [1.2].) [c.24]

В качестве рабочих тел в системах, использующих сжатый газ, обычно применяется азот или гелий, находящийся в баллонах под давлением 35 МПа. При давлении в камерах сопл порядка 0,07 МПа возникающий удельный импульс тяги составляет 70 с для азота и 170 с для гелия. [c.252]

Например, для двигателей большой тяги (порядка 10 Н) прорабатывается компоновка, при которой используется связка большого числа модульных камер, объединенных одной общей сверхзвуковой частью сопла с центральным телом, внешнего или внутреннего расширения. Кроме того, для этой схемы в случае двигателей мощных ракетоносителей есть предложение использовать при полете в атмосфере воздух для увеличения удельного импульса. Для этого организовывается забор и приток воздуха в центральную часть сопла. [c.353]

Зависимость (15.249) позволяет приближенно определить удельную силу тяги (единичный импульс или скорость истечения газов из сопла) ракетного двигателя. Для обычных жидких горючих смесей (топливо органического происхождения и жидкий кислород) А 0.25. [c.495]

Увеличение длины заряда, плотности твердого компонента или скорости его газификации (коэффициента м ) приводит к одним и тем же последствиям возрастает расход твердого компонента, что ведет в свою очередь к повышению давления в камере и, вследствие этого, к некоторому уменьшению поступления в камеру жидкого компонента. Изменения расходов компонентов, разные по знакам, вызывают значительное изменение коэффициента соотношения расходов и соответствующее изменение удельного импульса тяги. [c.210]

Общая постановка задачи о настройке ГРД не отличается от ее постановки в применении к ракетным двигателям на жидком или твердом топливе. Для устранения некоторых отклонений режима работы двигателя от расчетного могут быть использованы регулирующие устройства. Но даже и для регулируемых двигателей крайне желательно уменьшить разброс параметров, который имел бы место без регулирования. Это связано с тем, что введение системы регулирования усложняет двигатель, а также с тем, что регулирование не может устранить все вредные отклонения характеристик двигателя и осуществляется тем легче, чем разброс характеристик меньше. В связи с этим всегда желательно свести к минимуму разброс основных параметров двигателя, что и является основной целью его настройки. В зависимости от назначения, особенностей схемы и условий применения ГРД настройка может иметь целью минимизацию разброса различных параметров. К их числу можно отнести прежде всего коэффициент соотношения расходов компонентов топлива. Отклонения этого параметра не только снижают удельный импульс тяги, но и приводят, как это было показано выше, к неодновременному выгоранию запасов компонентов, т. е. по сути дела ведут к снижению количества топлива, которое может быть продуктивно использовано. [c.215]

Другой способ управления направлением вектора тяги— изменение направления движения струи газа на выходе из сопла ЖРД- При этом способе внутрь части сопла со сверхзвуковым течением через отверстие в его стенке в поток газа вдувается струя газа или жидкости. При подаче в сверхзвуковой поток струи газа (жидкости) возникает косой скачок уплотнения. Давление в зоне за скачком выше, чем в невозмущенном потоке, поэтому возникает боковая сила, действующая на сопло ЖРД. Изменяя место вдувания и давление вдуваемого газа (жидкости), можно управлять боковой составляющей тяги. Система с вдувом в сопло приводит к небольшим потерям удельного импульса тяги, но требует использования достаточно сложных газораспределительных устройств. При однокамерной двигательной установке система вдува не позволяет создать момент для управления по крену. [c.27]

В двигательной установке, состоящей из нескольких ЖРД (или камер сгорания), каждый ЖРД (или каждую камеру) для изменения вектора тяги достаточно повернуть в одной плоскости. При использовании поворотных ЖРД (камер) потери удельного импульса незначительны, управляющие моменты достаточно велики, основной недостаток такой системы—дополнительная масса системы подвески и приводов для поворота ЖРД. [c.27]

Разработка ЖРД ведется в соответствии с техническим заданием (ТЗ) разработчика ДУ. В ТЗ определяется схема ЖРД (с дожиганием, без дожигания), топливо и основные параметры тяга, удельный импульс тяги, давление на срезе сопла, давление и температура компонентов топлива на входе, масса ЖРД и др. Эти данные определяются разработчиком ДУ в результате вариантных расчетов на ЭВМ с использованием модели ДУ. Модель ДУ позволяет оптимизировать параметры ДУ (в том числе и параметры ЖРД). При этом могут быть поставлены различные цели оптимизации, т. е. достижения оптимума (максимума или минимума) различных целевых функций. В качестве целевых функций принимается полезный груз, выводимый ступенью (или приращение скорости), начальная масса ДУ. [c.327]

Система питания ЖРД с ТНА (см. разд. 1.4) может иметь автономную или предкамерную турбину. Выбор той или иной схемы определяется назначением ЖРД. Как правило, в ЖРД средних и больших тяг используют схему с предкамерной турбиной (схему с дожиганием), позволяющую получить больший удельный импульс тяги. В ЖРД с предкамерной турбиной можно иметь высокие давления в камере сгорания, так как в ней отсутствует выброс газа после турбины, понижающий удельный импульс тяги. [c.329]

Меняя геометрию электродов и разрядной камеры, можно управлять режимом ускорения плазмы в импульсном эрозионном двигателе. Коаксиально-торцевая или рельсовая геометрия электродов (см. рис. 4.2) применяются в случае двигателей с электромагнитным разгоном плазмы. Применение закрытой геометрии с аксиальными электродами и цилиндрической вставкой из диэлектрика между ними (см. рис. 4.1) позволяет перейти к режиму электротермического разгона, для которого характерны низкие значения цены тяги и одновременно удельного импульса. [c.155]

Регулирование тяги может быть получено также изменением соотношения расхода топливных компонентов или отключением части форсунок в камере сгорания. Однако в обоих этих случаях рабочий процесс в камере сгорания ухудшается, что вызывает снижение удельного импульса тяги и опасность прогара головки камеры сгорания. [c.154]

Важная характеристика силовой установки — у д е л ь-ная тяга (или удельный импульс двигателя), т. е. тяга, отнесенная к расходу рабочего тела в единицу времени Г уд == = К/6р [кГтяги <= / =1 раб. тела - Ракетных двигателей [c.380]

Он равен также полезному весу топлива, умноженному на среднюю удельную тягу (/=ОтЛуд). Суммарный импульс имеет размерность [кг.сек] или [т.сек]. Этот параметр особенно удобен для оценки ракет с РДТТ, в которых время горения определяется конструкцией двигателя. [c.119]

Поясним, что следует понимать под этими положениями. В техническом задании на двигатель задаются требования на ряд его основных параметров, таких как тяга Р, удельный импульс /у, ресурс Т, угол качания <р, расходы газов на наддув топлйвных баков, время выхо/1.а на режим и т, п. Все эти параметры, в свою очередь, зависят от тех или иных конструктивных особенностей двигателя и условий его работы, которые математически описываются некоторым количеством независимых переменных (факторов), ко- торые численно определяют эти особенности. Например, такой параметр двигателя как время выхода на номинальный режим tp в общем случае зависит от следующих факторов tp=f . pBx.r Рвх.ок1 [c.33]

Таким образом, первый отрицательный фактор, упущенный или не принятый во внимание специалистами при оценке эффективности использования топлив с V < О в ЭУТТ, состоит в том, что режиме максимальной тяги снижается коэффициент тяги Кр, удельный импульс и, следовательно, возрастает потребная масса попливанаб. .. 15 %. [c.77]

Для анализа дбпусков в качестве определяющих параметров могут быть выбраны давление в камере или удельный импульс тяги. Пользуясь табл. 4.8, можно записать уравнение точности для любого из указанных параметров [c.72]

В поворотных системах весь двигатель, сопло или выхлопные патрубки турбины установлены в подшипниках и могут поворачиваться в пределах какого-то угла с изменением направления вектора тяги. Это наиболее распространенный способ управления (маршевые двигатели Н-1 и F-1 ракет-носителей семейства Сатурн , маршевый двигатель ВКС Спейс Шаттл SSME, RL-10, ЖРД с центральным телом), так как характеризуется минимальными потерями удельного импульса. Газовые рули и дефлекторы изменяют направление движения газового потока на выходе из сопла. Они доказали свою высокую надежность, но подвержены сильной эрозии и их применение приводит к потерям осевой тяги. Вторичньш впрыск рабочего тела (газа или жидкости) через стенку расширяющейся части сопла в основной поток продуктов сгорания приводит к возникновению косых скачков уплотнения, вызывающих изменение направления истечения части газа. Вспомогательные управляющие сопла постепенно эволюционировали к ЖРД малой тяги, которые также используются для управления космическим аппаратом и регулирования скорости полета при выключенном маршевом двигателе. Маленькие верньерные ЖРД применялись на ракетах Тор и Атлас . Они же используются в системе реактивного управления ВКС Спейс Шаттл . [c.201]

Пневмогидравлическая схема двигательной установки представлена на рис. 175. В этом варианте двигательная установка имеет четыре бака. Гидразин находится в баке под начальным давлением газа наддува (азот) 2,4 МПа. Система работает в вытеснительном режиме без дополнительного поднаддува. В процессе вытеснения топлива из бака давление в подушке снижается вплоть до 5-кратного снижения уровня тяги. Дублированы клапаны, каталитические решетки и др) гие элементы конструкции двигателя. Четыре двигательных модуля могут работать парами А—С или В—Z), дублируя друг друга. Каждый модуль содержит один ЖРД для формирования орбиты космического аппарата и три двигателя для управления положением. Удельный импульс основного двигателя на номинальном режиме 234 с при среднем удельном импульсе за весь срок службы 228 с. Для двигателей ориентации удельный импульс на номинальном режиме составляет 232 с при расчетном среднем удельном импульсе 200 с. Тяга двигателей зависит от текущего давления наддува (рис. 176). Продолжительность минимального импульса двигателя формирования орбиты 40 мс, двигателей ориентации 20 мс. [c.267]

При начальной температуре огневой стенки 850... 1000 К, потери на ее охлаждение несколько выше. Однако при тягах ЖРД (8. .. 10) -10 Н и более дополнительные потери удельного импульса относительно невелики. В то же время ресурс камеры сгорания увеличивается до нескольких десяткрв тысяч секунд. За это время водОрод и кислород проникают в медную стенку и растворяются в металле. Растворение газов и, особенно, водорода снижает теплопроводность медных сплавов. Теплопроводность огневой стенки снижается также из-за микрорартрескивания металла. Это вызывает увеличение перепада температур в стенке, а следовательно, павышение температуры ее поверхности со стороны продуктов сгорания, что ускоряет процесс растворения кислорода и водорода, охрупчивания и растрескивания металла стенки по приведенной выше схеме. Поскольку скорость растворения и диффузии у водорода существенно выше, чем у кислорода, то скорость процесса разрушения огневой стенки будет определяться более низкой скоростью растворения кислорода. Следовательно, в этом случае, при работе камеры сгорания ЖРД, происходит самоускоряющийся процесс ее растрескивания и перегрева, причем наиболее интенсивно этот процесс протекает в областях камеры с наибольшей начальной температурой стенки. Такими областями обычно являются входная часть сопла, или область критического сечения сопла. [c.99]

Конструкции РР, разработанные на основе этих схем, отличаются от остальных самым минимальным гидравлическим сопротивлением потоку, поскольку ПС, как правило, проходя по тракту регулятора, сохраняют осесимметричное или близкое к нему течение при одновременном минимальном вынужденном изменении своей траектории движения. Следовательно, данные схемы х ак-теризуются минимальными потерями удельного импульса тяги, большей надежностью и ре фсом. [c.346]

ОДНОКОМПОНЕНТНОЕ РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО - ЖИДКОе ИЛИ твердое ракетное топливо, способное разлагаться в ракетном двигателе с выделением тепла и газов. Применение ОРТ упрощает систему, но связано с уменьшением удельного импульса тяги (перекись водорода, гидразин, монометилгидразин, диметилгидразин). [c.209]

В схеме с предкамерной турбиной антикавитационные качества системы питания повышаются благодаря применению бустерных струйных и лопаточных насосов. Их применение повышает значения tis [в формулу (5.75) вместо Ссрв. ок следует подставлять Сс. п. ок 1 и кпд насосов и таким путем способствует уменьшению давления в газогенераторе. Однако затрата мощности на привод бустерных насосов требует некоторого увеличения давления ргг или температуры Гоо. Если лопаточный бустерный насос приводится газовой турбиной и газ после турбины выбрасывается в окружающую среду, то это снижает удельный импульс тяги ЖРД- Но так как расход газа на привод бустерного насоса невелик, то это снижение незначительно. К тому же определенный расход газа может потребоваться для наддува баков ракеты или для рулевых сопл. [c.334]

Интересная система охлаждения была разработана во второй половине 60-х гг. на фирме "Рокетдайн" для ЖРД космического аппарата "Маринер-71". Этот двигатель, получивший обозначение Я5-2101, работал на четы.эех-окиси азота и монометилгидразине. Его тяга составляла 136 кгс (1330 Н) при давлении в камере порядка 8,2 кгс/см (0,836 МПа) и удельном импульсе 282 с (2770 м/с). Камера сгорания и сопло были изготовлены из бериллия и охлаждались пленочной завесой от головки. Тепловой поток, поступавший на участок сопла, не защищенный завесой, частично излучался в окружающее пространство, а частично за счет теплопроводности передавался по стенкам камеры к местам, охлаждаемым завесой жидкости [48]. Положительный эффект в этой схеме был обусловлен применением бериллия, обладающего достаточно большой температурой плавления и высокой величиной теплопроводности, что при прочих равных условиях позволяло понизить температуру в районе критического сечения сопла или при той же ее величине повысить давление в камере. [c.112]

Заряды из коллоидных топлив изготавливают путем прессования под большим давлеиие.м, затем они механически обрабатываются. Изготовление шашек большего диаметра затруднительно. Отливка топливных зарядов непосредственно в камеру или в специальные формы также сопряжена с трудностями вследствие низких литейных свойств двухосновных порохов. Разновидностью твердого нитроцеллюлозного топлива является топливо из слабонитрированной целлюлозы, нитроглицерина, перхлората аммония и добавок, и.меющее плотность 1,6... 1,7 т/м и скорости горения 8. ..20 мм/с и позволяющее получать удельные импульсы тяги 2200. .. 2400 Н-с/кг. [c.121]

Опорная решетка создает дополнительные внутренние сопротивления, что приводит к уменьшению удельного импульса тяги. Поэтому peuJeткy устанавливают так, чтобы отверстия сопла (или сопел) проецировались на свободные проходы решетки. Ребра и кольца решетки выполняются обтекаемой формы. [c.129]

Операции с малой тягой. Энергетические потребности для осуществления быстрых перелетов человека в пределах внутренней области солнечной системы и возвращения на Землю (характеризуемые приростами Avi = 60 ООО ч- 90 ООО фут/сек) не могут быть обеспечены химическими двигательными системами, максимальный удельный импульс которых заключается в пределах от 370 до 420 сек (рис. 6.606). При увеличении удельного импульса до значений, достижимых с помощью использования солнечной энергии (удельный импульс от 600 до 750 сек) [18] или систем ядерного нагрева (удельный импульс от 800 до 1200 сек), отношение масс космического корабля может быть снижено до 10—15. Используя системы дугового нагрева (питаемые, например, солнечной или ядерной энергией), можно получить удельные импульсы порядка 1400—2000 сек [18]. Применение магнитогидродинамических дуговых систем (плазменные двигатели) позволяет еще больше расширить область достижимых удельных импульсов в сторону их увеличения. Бостик (Bostil ) [19] и Колб (Ко]Ь) [20] в экспериментах с многократными разрядами большой энергии добивались ускорения плазмы до скорости 7 ООО ООО фут/сек (удельный импульс > 22 ООО сек). Разумеется, современные технические средства еще не позволяют создавать такие системы, однако эти лабораторные опыты демонстрируют возможные перспективы. Такого же порядка удельные импульсы (а именно от 7000 до 25 ООО сек) могут быть достигнуты с помощью электростатических двигательных систем, где ироизво- [c.231]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...