Расчет комбинированного ракетно-прямоточного двигателя на твердом топливе для зенитной ракеты

Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова
Кафедра А8 "Двигатели и энергоустановки летательных аппаратов"
Дипломный проект
На тему "Проект комбинированного ракетно-прямоточного двигателя на твердом топливе для зенитной ракеты"
Санкт-Петербург 2020

РЕФЕРАТ
Отчет 86 с., 1 кн., 14 рис., 7 табл., 15 источн.,
РАКЕТНО-ПРЯМОТОЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ, КОМБИНИРОВАННЫЕ РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ, ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ ЗЕНИТНЫХ РАКЕТ, НЕАВТОНОМНЫЕ РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ, ПРЯМОТОЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Объектом исследования являются ракетно-прямоточные двигатели на твердом топливе, применяемые для зенитных ракет.
Цель работы – разработка проекта комбинированного ракетного двигателя для зенитной ракеты класса земля-воздух.
В процессе работы проводились расчет параметров РДТТ стартово-разгонной ступени, параметров маршевой ступени РПД.
Эффективность такого типа двигателей определяется большим значением удельного импульса за счет повышения полноты сгорания твердого топлива в воздушном потоке.

Исходные данные:
Диаметр миделя 0,320 м, пределы регулирования расхода продуктов газогенерации 6-10 кг/с; диапазон изменения давления для стабильного горения 0,1 - 18 МПа, массовый расход продуктов сгорания 26 кг/c

СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ ................................................. 6
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 7
1. Принцип работы КРПДТ ..................................................................................... 9
2. Расчет и проектирование СРДТТ ...................................................................... 11
2.1 Выбор топлива СРДТТ.................................................................................. 11
2.2 Расчет массы топлива СРДТТ ...................................................................... 11
2.3 Расчет геометрических параметров в критике и на срезе сопла................. 12
2.4 Выбор формы топливного заряда ................................................................. 14
2.5 Расчет заряда ................................................................................................. 15
2.6 Выбор материалов корпусных узлов и деталей ........................................... 17
2.7 Толщина стенки обечайки СРДТТ ............................................................... 18
2.8 Выбор теплозащитного покрытия ................................................................ 19
2.9 Профилирование сопла ................................................................................. 20
2.10 Масса материала обечайки и теплозащитного покрытия ......................... 21
2.11 Масса и общая длина снаряженного стартового двигателя ...................... 22
2.12 Расчет и проектирование воспламенительного заряда ............................. 22
3 Проектирование маршевого двигателя .............................................................. 24
3.1 Выбор твердого топлива ГГ РПД ................................................................. 24
3.2 Расчет и проектирование ГГ РПД ................................................................ 24
3.2.1 Расчет поверхности горения заряда ТТ ГГ ............................................ 25
3.2.2 Расчет давления в ГГ............................................................................... 30
3.3 Расчет и проектирование регулятора расхода маршевого топлива ............ 32
3.3.1 Расчет проходных сечений регулятора расхода и определение закона горения топлива ............................................................................................... 33
3.3.2 Расчет площади проходного сечения на выходе из регулятора расхода ........................................................................................................................... 33
3.3.3 Расчет площади проходного сечения на входе в регулятор ................. 35
3.3.4 Определение закона горения маршевого топлива ................................. 35
3.4 Оптимизация характеристик регулятора расхода топлива ......................... 37
3.4.1 Определение площади входа регулятора ............................................... 37
3.4.2 Оценка влияния шлакования тракта регулятора на рабочий ход центрального тела ............................................................................................ 40
3.5 Расчет и проектирование камер сгорания РПД ........................................... 42
3.5.1 Определение схемы расположения отверстий и их геометрических характеристик ................................................................................................... 42
3.5.2 Определение параметров потоков, поступающих в камеру сгорания из газогенератора и воздухозаборника ................................................................ 45
3.6 Расчет тягово-экономических характеристик маршевого двигателя ......... 49
3.7 Определение длины РПД .............................................................................. 53
3.8 Определение масс РПД ................................................................................. 55
3.9 Расчет и проектирование воспламенительного заряда РПД ....................... 56
3.10 Выбор материала и толщин стенок камеры и ГГ РПД .............................. 57
3.10.1 Толщина стенки камеры и газогенератора РПД .................................. 57
3.11 Выбор материала теплозащитного покрытия ............................................ 59
4 Оценочный расчет конечных скоростей ракеты ............................................... 60
5 Сводная таблица полученных значений ............................................................ 61
6 Технологический раздел ..................................................................................... 64
6.1 Анализ технологичности РДТТ .................................................................... 64
6.2 Технологический процесс сборки РДТТ ...................................................... 66
6.3 Разработка технологической оснастки РДТТ .............................................. 68
7 Технико-экономический раздел ......................................................................... 70
7.1 Расчет себестоимости сборочного процесса РДТТ ..................................... 70
7.1.1 Стоимость материалов ............................................................................ 70
7.1.2 Возвратные отходы ................................................................................. 71
7.1.3 Покупные комплектующие изделия и материалы................................. 72
7.1.4 Основная заработная плата производственных рабочих ...................... 73
7.1.5 Дополнительная заработная плата ......................................................... 74
7.1.6 Отчисления на социальные нужды ........................................................ 74
7.1.7 Расходы на подготовку и освоение производства ................................. 74
7.1.8 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования ....................... 75
7.1.9 Износ инструментов и приспособлений ................................................ 75
7.1.10 Общепроизводственные расходы ......................................................... 75
7.1.11 Общехозяйственные расходы ............................................................... 76
7.1.12 Прочие производственные расходы ..................................................... 76
7.1.13 Внепроизводственные расходы ............................................................ 76
7.1.14 Расчет себестоимости изделия ............................................................. 77
8 Безопасность жизнедеятельности и экология .................................................... 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................................................................................................... 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ................................................... 85