ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ РЕАКТИВНОЙ СИЛЫ

Вследствие несимметричных нарушений однородности газодинами­ческих характеристик по поперечному сечению сопла направление реак­тивной силы не совпадает с геометрической осью сопла до начала работы ракетного двигателя. Основные нарушения симметрии двигателя и га­зового потока возникают из-за:

производственных допусков на основные элементы двигателя;

неравномерной деформации двигателя, его соплового, тракта при транспортировке, хранении и пуске;

неравномерного уноса материала стенок сопла работающего РДТТ.

Отклонение линии действия тяги от оси сопла может быть обуслов­лено также конструктивными особенностями двигателя, например наличием косого среза у сопла, разворотом потока в предсопловом объеме.

Эксцентриситет реактивной силы является одним из основных возмущающих факторов на активном участке полета ракеты.

Угол между направлением тяги и осью сопла _Э (угловой эксцентри­ситет реактивной силы) определяется несимметричными возмущениями газового потока: а) перед входом в сопло, б) внутри сопла и в) на вы­ходе из него.

Газодинамические возмущения, возникающие из-за несимметрии предсоплового объема и входной части сопла, распространяются по все­му соплу. Значение боковой силы при этом изменяется по длине сопла периодически. Изменение относительной боковой силы Р_у=Р_у/(Р_у) в расширяющейся части сопла, где (Р_у) - боковая сила в критическом сечении сопла (при х=0), приближенно рассчитывается на основе теории возмущений одномерно госверхзвукового течения:

;

;
где Р_у=P /(P_y) и С= - относительные боковая сила и момент в выходном сечении сопла; ; , - известные функции профиля сверхзвуковой части сопла r(х) и свойств газа к=с_р /c_v; при этом q(М)=r /r².

Сопло, длина которого соответствует нулевому значению периоди­ческой зависимости Р_у(х), не будет иметь боковой силы даже при на­рушениях симметрии входного потока.

С другой стороны, сопла с геометрически подобными асимметрич­ными искажениями дозвуковой части, но разными контурами в сверх­звуковой части могут иметь различные значения относительной боковой силы .

В результате обобщения расчетно-теоретических выводов и экспе­риментальных исследований моделей сопел с асимметричным контуром для оценок поперечной силы в зависимости от угла ( 5°), характе­ризующего несимметрию, можно использовать формулу

Р =А ,

где А 0,1 при повороте дозвуковой части на угол (табл. 4.11); А=1 при повороте сверхзвуковой части сопла на угол ; А=l/( ) при повороте концевого участка длиной l на угол .

Зависимость поперечной силы от значения поперечного сдвига дозвуковой части также линейна: Р ( )=0,25 .

Чем дальше от минимального сечения сопла в дозвуковой части находится рассматриваемый участок (симметричный или асимметрич­ный), тем меньшее влияние он оказывает на параметры в трансзвуко­вой и сверхзвуковой частях. Так, зксцентриситет реактивной силы уменьшается в четыре раза при увеличении расстояния между асиммет­ричным возмущением и критическим сечением от 0 до 0,45 . Плос­кость разъема поворотного сопла должна быть на таком расстоянии от плоскости критического сечения, чтобы не возникали дополнительные эксцентриситетные возмущения и нерасчетные уносы материала в облас­ти критического сечения.

Эксцентриситет реактивной силы, обусловленный нарушением сим­метрии входа, удается уменьшить введением цилиндрического пояска длиной в горловине сопла:

.

Таблица 4.11

Коэффициент А для сопел с различной длиной сверхзвуковой части L/r