Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Сопловая часть камеры двигателя в общем является одним их основных узлов двигательной установки. От контура сопловой части камеры зависит эффективность движения и истечения продуктов сгорания из сопловой части камеры. Поэтому тщательный газодинамический расчет контура сопла является важной частью расчета двигательной установки вне зависимости от используемого вида топлива. Проектирование сопел классических схем достаточно тщательно исследовано и описано в работах ученых прошлого столетия [1–4].
Исследованы особенности взаимодействия ударно-волновой структуры и пограничного слоя в сильно перерасширенных соплах ракет, поскольку эти взаимодействия обусловливают акустические, виброакустические, тепловые и механические нагрузки, действующие на конструкцию. Обычные сопла (конфузорно-диффузорного типа) страдают от вышеупомянутых взаимодействий со снижением производительности двигателя на начальных высотах полета в условиях сильного перерасширения из-за фиксированной геометрии. В прошлом были разработаны и испытаны на земле различные типы сопел с возможностью адаптации к высоте [5, 6].
В последние годы возобновился интерес к соплу, способном компенсировать разницу давлений в течении полета, как для ракетных, так и для авиационных двигателей [2–6]. Однако в то время как отрыв потока в перерасширенных плоских или конусообразных идеальных и оптимизированных контурных соплах широко исследовался для выяснения явления отрыва пограничного слоя и ударных взаимодействий, соплам внешнего расширения (штыревым соплам) уделялось мало внимания. Поэтому в рамках этого исследования была изучена газодинамическая структура.
Сила тяги сопла внешнего расширения с центральными телами различных конструкций
с использованием топливной пары (гидразин – перекись водорода)
Высота полета, км | Тяга сопла со сплошным центральным телом, кН | Тяга сопла с перфорированным центральным телом, кН | Прирост силы тяги, % | ||||||
Дозвуковая часть | Сверхзвуковая часть | Реактивная составляющая | Суммарная сила тяги | Дозвуковая часть | Сверхзвуковая часть | Реактивная составляющая | Суммарная сила тяги | ||
0 | 4,62 | 7,66 | 18,24 | 30,52 | 4,62 | 10,27 | 18,24 | 33,13 | 8,8 |
10 | 4,56 | 8,33 | 18,24 | 31,13 | 5,24 | 10,89 | 18,24 | 34,37 | 9,4 |
20 | 4,33 | 10,12 | 18,24 | 32,69 | 5,64 | 11,29 | 18,24 | 35,17 | 8,05 |
Результаты расчетов течения газового потока по соплу с центральным телом с учетом влияния внешнего потока на его работу показали, что организация центрального тела типа «усеченный конус» улучшает тяговые характеристики при его работе на нерасчетных режимах за счет применения схемы штыревого сопла.
Тяга двигателя аналога ЖРД с классическим соплом Лаваля Р = 25 кН. Установлено, что сумма сил давления и трения по поверхности осесимметричного сопла с центральным телом с увеличением степени нерасчетности, начиная с некоторой ее величины, не изменяется. Эта величина близка к степени нерасчетности, при которой сопло Лаваля с той же степенью расширения является расчетным.
