ГАШЕНИЕ ЗАРЯДА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Если время неустановившегося истечения при вскрытии отверстий того же порядка, что и время релаксации теплового слоя а/и2, то возможно прерывание горения (а — температуропроводность топлива). Для смесевого твердого топлива на основе перхлората аммония и сополимера бутадиена горение прекращается при (р=2,5...8,5 МПа) :
dp/dt< (dp/dt) =150-180p.
На значение (dp/dt)Kp влияет дисперсность компонентов, состав топлива (табл. 3.8, здесь связующее на основе полибутадиена).
Для полиуретанового топлива уменьшение дисперсности перхлората аммония облегчает гашение заряда, а для полибутадиеновых топлив — затрудняет. Увеличение стационарного значения скорости горения твердого топлива, уровня давления в двигателе, а также уменьшение показа теля v приводит к росту абсолютного значения (dp/dt)Kp [35].
Опыты показывают также, что заряды, выгорающие со стороны coпла, погасить легче (скорость спада давления меньше примерно на 50 % чем у зарядов с внутренним горением).
Приближенное условие гашения твердого топлива имеет вид
или
.
После гашения заряда происходит истечение оставшихся газов и ракетной камеры, при этом падает давление, а изменения температуры могут быть различны.
1. Истечение изотермическое (Т=const), тогда
,
при этом
.
2. В случае адиабатического истечения
,
при этом
.
3. Зависимость p(t) при истечении из баллона в случае теплообмена (в силу свободной конвекции) имеет вид
,
где .
При С R решение сводится к изотермическому, а при С R — к адиабатическому.
В этих формулах время отсчитывается от момента начала опорожнения РДТТ при давлении рк и температуре То; f0=RT0 соответствует начальной температуре. По зависимости p(t) и уравнению состояния Т(р) могут быть вычислены изменения температуры, плотности и расхода в процессе опорожнения камеры.
Гашения заряда твердого топлива вскрытием в стенках корпуса больших дополнительных площадей используется в экспериментальной схеме обнуления тяги РДТТ перемещением сопла по коническим болтам, выступающим за сопловой фланец и имеющим более широкую часть на заднем конце (см. рис. 1.16). После команды на обнуление тяги сопло сначала перемещается, конические болты протягиваются через отверстия во фланце, затем сопло останавливается. При этом сила протяжки болтов уменьшает ударную нагрузку, возникающую из-за отделения соплового блока, pF0TC. Часть газов тормозится на экране, образующем вместе с отверстием как бы тарельчатое сопло.
На РДТТ в процессе его опорожнения при перемещении сопловой части действует тяга (рн=0)
,
где , и rм — радиус отверстия, экрана и миделева сечения двигателя соответственно; рэ и э — средние давление и угол между направлениями скоростей и на конической поверхности, соединяющей кромки отверстия и экрана.
Топливо и размеры образующегося отверстия подобраны так, что в процессе неустановившегося истечения заряд гаснет.
При впрыске охладителя а) охлаждается газовая фаза; б) охладитель непосредственно воздействует на горящую поверхность; в) падает давление (вследствие охлаждения и истечения парогазовой смеси). После гашения должно быть предотвращено самовоспламенение.
Эмпирическая зависимость, определяющая массу воды mв в кг для полного гашения, имеет вид
тв=2т + 3,52S,
где т - масса газа в РДТТ, кг; S - площадь поверхности горения к моменту ее гашения, м2.
Требуемый размер капель d определяется тем, чтобы время испарения ( измеряется в мс; d - в мм) было много меньше времени релаксации свободного объема.
В качестве охладителя рассматривались также твердые вещества, выбрасываемые взрывом из пирофорсунки внутрь РДТТ так, чтобы частицы вещества встречали поверхность горения заряда под углом 45…90 .
Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 1674;