СОСТАВЛЯЮЩИЕ ПОТЕРЬ УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА

Потери удельного импульса в сопле можно представить в виде суммы [2]:

,

где - потери из-за рассеяния потока (из-за не параллельности течения и неравномерности параметров в выходном сечении сопла); _тр - поте­ри из-за трения (из-за вязкости, теплопроводности, диффузии, приводя­щих к образованию пограничного слоя на стенке сопла); _н - потери из-за химической неравномерности; _s - потери из-за многофазности (из-за неравновесности процессов ускорения частиц, теплообмена между фазами и фазовых переходов, а также из-за столкновения частиц кон­денсированной фазы со стенками сопла); _пр - прочие потери, включаю­щие в себя: потери из-за утопленности сопла _y; потери из-за разгара критического сечения сопла ; потери из-за техноло­гических, конструктивных и эксплуатационных (выгорание) искаже­ний расчетного контура сопла, увеличения шероховатости стенок сопла.

Кроме того, особо рассматривают потери удельного импульса, свя­занные с обеспечением управляющих усилий.

При расчете идеального удельного импульса в пустоте учитывается отсутствие кристаллизации при течении многофазных продуктов сгора­ния в сопле.

Представление потерь в виде суммы независимых составляющих является условным. В многофазном потоке _р и взаимозависимы, и их целесообразно вычислять вместе с помощью модели двухмерного течения.

Потери из-за рассеяния в укороченных соплах с угловой точкой и равномерным потоком на выходе (расчетный контур) приближенно определяются формулой

,

где ;

;

;

- степень укорочения сопла.

Искривление звуковой линии в критическом сечении приводит к дополнительным потерям: -, где - радиус скругления угловой точки. Влияние искажений контура рассчитывается отдельно, обычно оно невелико: . Для конических сопел приближенно имеем (при ).

Оценку потерь из-за трения выполняют с помощью расчета толщины потери импульса .

В случае турбулентного пограничного слоя

,

где ; , , - скорость истечения в вакуум.

Приближенно

.

Для ламинарного пограничного слоя (Re_w0<1•10⁸) толщину потери импульса рассчитывают по зависимости

,

где z(f,Т) — функция, характеризующая профили скорости и темпера­туры в пограничном слое.

Влияние шероховатости на _ТР учитывают эмпирической поправкой.

Потери из-за химической неравномерности приближенно для двига­телей сd =(35...250) мм определяются эмпирической формулой

,

где р 1,5 МПа; I_зам — удельный импульс "замороженного" состава.

Рис. 4.6 Характеристики контура исследованных сопел.

Удельный импульс смеси продуктов сгорания твердого топлива m с продуктами разложения теплозащитных материалов меньше удельного импульса топлива ориентировочно на .

Ниже приведены расчетные значения различных видов потерь удель­ного импульса в соплах (рис. 4.6), предназначенных для холодных про­дувок (табл. 4.5) и натурных испытаний РДТТ (табл. 4.6, 0,3 %).

Расчетные характеристики для сопел, предназначенных для холод­ных испытаний ( =25,4 мм; =0.6; 29° давление воздуха 2,1 МПа) дают примеры потерь на рассеяние и трение однофаз­ного потока (табл. 4.5).

Таблица 4.5