Министерство образования Российской Федерации
Тульский Государственный Университет
Курсовая работа по дисциплине:
«Ракетостроение»
Расчет роторно-поршневого двигателя
Выполнил: студент гр.131201 Мартынов М.Н.
Руководитель: д.т.н., профессор Поляков Е.П.
Тула 2005
Задание
Рассчитать РПД, при следующих исходных данных:
Скорость полёта
МН=2
Высота полёта
Н=6 км
Тяга двигателя
2*105Н
Топливо
ТТ1
Режим работы
РМТ
Допущения принятые при расчёте
Полагаем, что основное рабочее тело – идеальный газ.
Движение рабочего тела рассматривается как одномерное течение (параметры рабочего меняются только в продольном направлении).
/>
Рис. 1 Расчётная схема РПД
Порядок расчёта
1.Определение параметров невозмущённого потока по заданным исходным данным
Исходя из заданной высоты полёта, определяем термодинамические параметры невозмущённого потока:
Высота над уровнем моря, м
6000
Температура, К
249,13
Давление, Па
47214,7135
Плотность, кг/м3
6,602∙10-1
С помощью газодинамических функций определим параметры торможения невозмущённого потока. Для этого определим значения приведённой скорости невозмущённого потока и соответствующих газодинамических функций:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>.
2.Определение параметров во входном сечении диффузора
Будем рассматривать частный случай работы двигателя – расчётный режим. При этом параметры потока во входном сечении диффузора будут равны параметрам невозмущённого потока:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>.
3.Определение параметров по тракту диффузора
Скорость полёта рассчитываемого РПД Мн=2.
Принимаем коэффициент восстановления давления в диффузоре. Диффузор рассматриваемого двигателя должен обеспечивать величину коэффициента восстановления давления не менее />. Будем рассматривать диффузор с системой состоящей из двух скачков, величина коэффициента восстановления давления при этом />.
Определим параметры торможения на выходе из диффузора:
/>;
Температура торможения в первом приближении остаётся постоянной:
/>;
/>;
Определим значение относительной скорости в выходном сечении диффузора и величину площади входного сечения камеры:
/>;
где />=50÷70/>.
/>;
/>;
/>
/>;
площадь входного сечения диффузора в данном случае принята равной 1/>.
Определим с помощью газодинамических функций термодинамические параметры потока на выходе из диффузора:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
4.Определение параметров в сечении />.–PAGE_BREAK–
/>;
/>;
/>.
Определим значение относительной скорости сечении />:
/>.
Определим с помощью газодинамических функций термодинамические параметры потока на выходе из диффузора:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>.
5.Определение параметров в выходном сечении КС.
/>
/>
/>
/>/>
/>
Коэффициент увеличения температуры (относительный подогрев):
/>,
/>
где Hu=3900/>(1,638∙107/>) – низшая теплотворная способность топлива;
L0=2,36 – стехиометрический коэффициент.
/>;
Определим температуру торможения в сечении 3-3:
/>
/>
/>
/>
/>;
/>;
/>
Давление торможения в 3 сечении определим из уравнения равенства секундного расхода:
/>;
/>;
/>.
Определим с помощью газодинамических функций термодинамические параметры потока в сечении 3-3:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>
6.Расчёт параметров в сопловой части двигателя
Определим относительную скорость в выходном сечении сопла:
/>;
Определим с помощью газодинамических функций термодинамические параметры потока в сечении 4:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
Режим максимальной тяги (РМТ) характеризуется значением коэффициента избытка окислителя />.Учитывая, что величина относительного подогрева не должна превышать предельного ее значения, получаем значениеα=1,51. Это значение коэффициента избытка окислителя будем использовать в дальнейших расчётах.
7.Расчет геометрических параметров
Рассчитаем геометрические параметры заданного двигателя:
При принятой площади F1=1м2 тяга равна />
При заданном значении тяги Рзад=2*105Н площадь входного сечения диффузора будет равна:
/>;
Площадь миделя в этом случае равна:
/>;
Считая площадь миделя от сечения 2-2 до сечения 3-3 постоянной:
/>,
Определим площадь выходного сечения сопла:
/>;
Определим параметры в критическом сечении сопла:
Площадь критического сечения сопла:
/>;
/>;
/>.
Построим графики распределения параметров по тракту двигателя:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>