Проектирование жидкостного ракетного двигателя (прототип: РД-114)

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
Кафедры Э1 "Ракетные Двигатели"
Курсовой проект по дисциплине "Основы теории тепловых ракетных двигателей"
На тему: "Проектирование жидкостного ракетного двигателя"
Москва 2022 год

Окислитель: Жидкии кислород, O_2
Горючее: НДМГ, C_2 H_8 N_2
Пустотная тяга, P_п, кН: 1654
Давление в камере, P_к, МПа: 14,72
Давление на срезе, P_а, МПа: 0,0677
Давление окр. среды , P_h, МПа: 0,1
Относительная площадь насадка, F_отн: 1,5
Количество двигателей, N: 1

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 7
2 ВЫБОР ПРОТОТИПА ПРОЕКТИРУЕМОГО ДВИГАТЕЛЯ 8
2.1 Описание прототипа 8
2.2 Технические характеристики двигателя прототипа 8
2.3 Описание работы ПГС 9
3 УСЛОВНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СООТНОШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ПО МАКСИМАЛЬНОМУ УДЕЛЬНОМУ ИМПУЛЬСУ 10
3.1 Расчет стехиометрического соотношения компонентов 10
3.2 Подготовка данных, расчет и построение графиков R, Tк, β, Iу.п в зависимости от α и Km при разных допущениях о равновесности процесса 11
3.3 Построение графиков R, Tк, β, Iу. п. в зависимости от α и Km при разных допущениях о равновесности процесса 14
4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ СОПЛА 15
4.1 Определение основных размеров сопла 15
4.2 Распределение параметров потока по длине проточной части сопла 17
4.3 Расчет размеров и построение камеры и сужающейся части сопла 18
4.4 Проектирование сопла с оптимальным углом наклона образующей 21
4.5 Профилирование сопла 24
4.6 Расчет основных параметров камеры с учетом потерь 26
5 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КАМЕРЫ 27
5.1 Дроссельная характеристика единичнои камеры 27
5.2 Высотные характеристики 31
5.3 Высотные характеристики в функции от высоты полета (глубины хода) 34
6 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ И РАВНОВЕСНЫХ МАССОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОСНОВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ РАБОЧЕГО ТЕЛА ПО ДЛИНЕ СОПЛА 35
6.1 Подготовка данных 35
6.2 Параметры неравновесного течения 36
6.3 Параметры частичн о неравновесного течения 37
6.4 Анализ особенностей распределения параметров по длине проточной части камеры при разных моделях течения и объяснения причин их появления с учетом измененного состава рабочего тела. 37
6.5 Оценка возможных потерь на неравновесность течения в сопле двигателя 39
7 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА 39
7.1 Распределение массовых концентраций 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 44
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 45
Приложение А. Результаты расчётов по условной оптимизации соотношения компонентов 46
Приложение Б. Результаты расчётов распределения параметров потока по длине проточной части камеры в предположении равновесного течения 78
Приложение В. Распределение параметров потока по длине сопла для частично неравновесной модели течения 84
Приложение Г. Распределение параметров потока для химически замороженной модели течения 89