НАТЕКАНИЕ В ОТСЕК МЕЖДУ РАЗДЕЛЯЮЩИМИСЯ СТУПЕНЯМИ
Разделение ступеней ракеты после прорубания оболочки соединительного отсека может происходить под действием газов, вытекающих из верхнего РДТТ (рис. 3.7).
Переходный процесс изменения давления p(t) в объеме между разделяющимися ступенями рассчитывается в квазистационарном приближении при следующих предположениях:
истечение газов из сопла верхней ступени и из кругового зазора х переменного значения происходит при сверхкритическом режиме;
расход газов из верхней ступени в период выхода двигателя на режим известен по теоретическим либо по опытным данным;
газ из кругового зазора истекает в радиальном направлении, ширина зазора мала по сравнению с диаметром отсека ( );
аэродинамическое сопротивление разделяющихся ступеней пренебрежимо мало;
температуры торможения газов, вытекающих из двигателя, Т2 и в отсеке Т постоянны; вследствие передачи тепла стенкам, ограничивающим объем между ступенями, Т<Т2 (например, Т 0,ЗЗТ2).
Используя приведенную массу и относительное перемещение ступеней х=х2 - , получим
;
,
где П= d, F= — периметр и площадь поперечного сечения отсека в месте расстыковки ступеней; р — давление в межступенном объеме; F2 — площадь проходного сечения сопла верхней ступени либо на срезе (если течение в раструбе безотрывное), либо в месте отрыва потока (в этом случае F2 зависит от отношения р/р2); приведенная скорость 2 в сечении F2 определяется по газодинамической функции q( 2)=F /F2; f*=RT - "приведенная сила" газов внутри межступенного отсека; — коэффициент расхода газа через круговой зазор; Р1 — тяга последействия нижней ступени.
В результате решения этой системы уравнений численным методом определяются расстояние x(t) и давление p(t) между разделяющимися ступенями в зависимости от времени.
Результаты соответствующего численного расчета рmах приведены в табл. 3.7 в зависимости от относительного количества теплоты, передаваемого стенкам отсека Q, для случая разделения двух ступеней ракеты на твердом топливе со следующими параметрами;
площадь минимального сечения верхней ступени F = 230 см2;
время выхода ее на режим примерно 0,03 с;
давление на установившемся режиме работы около 2,25 МПа;
диаметр поперечного сечения в месте расстыковки d = 1,1 м;
массы нижней и верхней ступеней равны соответственно 907 и
2722 кг.
Рис. 3.7. Разделение ступеней (а) и отделение сопловой части (б).
Из данных, приведенных в табл. 3.7, видно, что значение рmах существенно зависит от предполагаемого уровня тепловых потерь в межступенном отсеке Q. Опытным зависимостям p(t) удовлетворительно соответствуют расчетные при Q=75 % , при этом f* = 0,33f . Результаты расчетов показывают, что изменение объема между ступенями в начальный период расстыковки, когда t t , мало и им можно пренебречь при приближенной оценке рmах.
Таблица 3.7
Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 1582;