оптимальное сопло жидкостного ракетного двигателя ракет стратегического назначения
| Классы МПК: | F02K9/97 ракетные сопла |
| Патентообладатель(и): | Масютин Владимир Ильич |
| Приоритеты: |
подача заявки:
1996-10-30 публикация патента:
20.08.1998 |
Сопло предназначено для использования в жидкостных ракетных двигателях. Оно содержит полость сгорания, а также диффузорную и конфузорную части, является местным гидравлическим сопротивлением. Коэффициент местного гидравлического сопротивления определяется зависимостью, защищаемой изобретением. Применение оптимального ракетного сопла позволит ракетам стратегического назначения при неизменном сочетании горючего и окислителя достичь больших скоростей. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Сопло жидкостного ракетного двигателя, состоящее из полости сгорания, конфузора, диффузора, отличающееся тем, что сопло является местным гидравлическим сопротивлением, при этом коэффициент местного гидравлического сопротивления рассчитывается по зависимости
= a
(d2/d1)nRem,где a - коэффициент;
d2 - диаметр поперечного сечения критического сечения сопла;
d1 - диаметр поперечного сечения полости сгорания,
где v - скорость газовых струй до критического сечения сопла;
- коэффициент кинематической вязкости газовых струй до критического сечения сопла;n, m - показатели степеней, находимые экспериментальным путем,
при этом максимум отношения d1/d2 создает максимальное усилие на ракету.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области ракетостроения. Известно ракетное сопло двигателей ракет стратегического назначения, которое состоит из полости сгорания, конфузора и диффузора [1]. Однако в этой конструкции не учитывается то, что можно рассчитать, спроектировать, изготовить ракетное сопло с максимальным усилием на ракету в полости сгорания. Научной и технической задачей излагаемого изобретения является определение такого отношения диаметра полости сгорания к диаметру критического сечения сопла ракеты стратегического назначения, при котором достигается наибольшее усилие на ракету от давления газовых струй в полости сгорания. Эта задача решается тем, что сопло рассматривается как местное гидравлическое сопротивление потоку жидкости в трубе при числах Rе > 25 000, рассчитанных по параметрам жидкости до местного сопротивления. На чертеже изображено ракетное сопло 1 с необходимыми размерами и параметрами выхлопных газов до критического сечения и после оного. Усилие на ракету от давлений в полости сгорания, конфузоре и диффузоре будет
где
d2 - диаметр поперечного сечения критического сечения сопла,
d3 - наибольший диаметр диффузора,
P1 - давление в полости сгорания,
P2 - давление в диффузоре,
- число иррациональное. Разность давлений до и после критического сечения сопла рассчитывается по следующей зависимости:
где
- коэффициент местного сопротивления,
1 - плотность газа в полости сгорания,v - скорость газовых струй до критического сечения сопла. При этом коэффициент местного сопротивления рассчитывается по следующей зависимости:
= a(d2/d1)nRem,полученной по экспериментальным исследованиям, где
a - коэффициент,
где
d1 - диаметр поперечного сечения полости сгорания,
- коэффициент кинематической вязкости газово - жидкостных струй до критического сечения сопла,n, m - показатели степеней, находимые экспериментальным путем. Так как истечение происходит в атмосферу или в вакуумное пространство, то давление P2 будет минимум на порядок мало по сравнению с разностью давлений (P1-P2), значит, членом
можно пренебречь. После подстановок получается зависимость
Так как сочетание горючих и окислителей малое число, то от числа Re, v,
1 : P1 - дискретно зависит, поэтому максимум отношения d1/d2 создает максимальное усилие на ракету при неизменном размере d2. Применение оптимального ракетного сопла позволит ракетам стратегического назначения и ракетам ПВО при неизменном сочетании горючих и окислителей достичь больших скоростей.
