Расчет роторно-поршневого двигателя Министерство образования Российской Федерации Тульский Государственный Университет 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 1. Полагаем, что основное рабочее тело – идеальный газ. 2. 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 . ; ; . 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 значение α=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: