Цикл жидкостного ракетного двигателя

ЖРД – это ракетный двигатель, работающий на жидком ракетном топливе. ЖРД был предложен К.Э. Циолковским (1857-1935) как двигатель для полетов в Космосе в 1903 году. Идеальный цикл ЖРД – прямой газовый изобарный цикл полного расширения:

Рисунок 20. – Цикл жидкостного ракетного двигателя

где 1-2 – изохорный процесс сжатия и нагнетания жидких компонентов топлива в камеру сгорания при помощи турбонасосного агрегата (ТНА). Принимается, что объем жидкости , где v_Г – объем газообразных компонентов, т.е. пренебрегается удельным объемом v_ж по сравнению с удельным объемом v_Г, и что энтальпия h₁=h₂=0, т.к. жидким компонентам топлива теплота не сообщается;

2-3 – изобарный процесс подвода теплоты q₁;

3-4 – адиабатное расширение продуктов сгорания в сопле Лаваля;

4-1 – изобарный процесс отвода теплоты q₂ в окружающую среду.

Эти процессы образуют цикл с положительной результирующей работой ( ).

Термический кпд цикла ЖРД будет равен:

.

Тогда можно сделать вывод, что при заданной теплоте источника термический кпд цикла ЖРД тем больше, чем больше степень расширения газа в сопле, т.е. чем больше разность энтальпий (h₃-h₄), а результирующая работа цикла (располагаемая работа) целиком идет на создание кинетической энергии струи, вытекающих из сопла продуктов сгорания.