- •Общая теория авиационных
- •1.2. Области применения реактивных двигателей
- •2. Турбореактивный двигатель (трд)
- •2.1. Принцип создания тяги трд
- •2.2. Изменение параметров рабочего тела и превращения энергии по тракту трд
- •2.3. Основные параметры трд. Тяга трд Основные параметры трд
- •Тяга трд
- •3. Циклы трд
- •3.1. Сущность второго закона термодинамики
- •3.2. Идеальный цикл трд
- •3.2.1. Условия и диаграммы идеального цикла трд
- •3.2.2. Работа идеального цикла трд
- •3.2.3. Термический кпд идеального цикла трд
- •3.2.4. Идеальный цикл со ступенчатым подводом тепла
- •3.3. Действительный (реальный) цикл трд
- •3.3.1. Процессы в действительном цикле
- •3.3.2. Работа действительного цикла трд
- •Внутренняя (индикаторная) работа
- •Эффективная работа цикла трд
- •3.3.3. Эффективный кпд трд
- •Зависимость
- •Зависимость ηe от высоты полета н
- •Зависимость ηe от числа м полета
- •3.3.4. Тяговый (полетный) кпд трд Физический смысл тягового кпд
- •Вывод: Любое воздействие, приводящее к уменьшению разницы между cc и V, приводит к росту ηтяг. Зависимость ηтяг от высоты полета н
- •Зависимость
- •3.3.5. Полный (экономический) кпд
- •3.3.6. Энергетический баланс и потери в трд
- •4. Зависимость удельных параметров трд от параметров рабочего процесса. Основы расчета врд
- •4.1.Зависимость
- •4.2. Зависимость
- •4.3. Зависимости Rуд и сR от кпд процессов сжатия и расширения
- •4.4. Понятие о свободной энергии врд
- •4.5. Основы газодинамического расчета трд
- •5. Ракетные двигатели (рд)
- •5.1. Принцип действия и классификация рд по источнику энергии
- •5.2. Создание тяги в химическом рд
- •5.2.1. Принцип создания тяги рд
- •5.2.2. Расходный комплекс рд
- •5.2.3. Тяговый комплекс рд
- •5.2.4. Мощность рд
- •5.2.5. Удельный расход топлива
- •6. Цикл ракетного двигателя жидкого топлива (жрд)
- •6.1. Диаграмма идеального цикла рд
- •6.2. Работа идеального цикла рд
- •Так как работа цикла расходуется на приращение скорости продуктов сгорания, то есть увеличение их кинетической энергии от ск ≈ 0 до сс, то
- •6.3. Коэффициенты полезного действия цикла рд
- •6.3.1. Энергетические кпд
- •6.3.2. Импульсный кпд
- •6.3.3. Полный кпд
- •7. Реактивное сопло
- •7.1. Условия получения дозвуковых и звуковых скоростей в сопле
- •7.2. Условия получения сверхзвуковых скоростей
- •7.3. Режимы работы сужающегося реактивного сопла
- •7.2. Режимы работы
- •7.4. Режимы работы сверхзвукового реактивного сопла
- •7.5. Назначение и выбор типа рс
- •7.5.1. Сверхзвуковое рс
- •8. Статические характеристики ракетного двигателя
- •8.1. Дроссельные характеристики жрд
- •8.1.1. Особенности глубокого
- •8.2. Высотные характеристики рд
5. Ракетные двигатели (рд)
5.1. Принцип действия и классификация рд по источнику энергии
Ракетный двигатель (РД) – это реактивный двигатель, использующий для работы только вещества – источники энергии, находящиеся на борту ЛА с РД.
Принцип действия РД заключается в преобразовании какого-либо вида энергии в кинетическую энергию струи газа, истекающего из сопла, с последующей передачей этой энергии ЛА в соответствие со вторым законом Ньютона.
По источнику энергии РД делятся на:
Химические РД – тяга создается за счет разгона газообразных продуктов сгорания компонентов химического топлива до cc = 2000…4500 м/с.
В данном типе РД источники энергии и рабочего тела совмещены, то есть энергия, выделяемая при сгорании химического топлива, сообщается продуктам сгорания этого же топлива.
Ядерные РД – нагрев и испарение рабочего тела (например – воды) за счет тепла, выделяемого в ядерном реакторе и разгон перегретого пара до cc = 10000…20000 м/с.
В данном типе РД источники энергии и рабочего тела разделены, так как продукты превращений ядерного топлива не используются в качестве рабочего тела в виду малости их массы и опасности заражения окружающей среды. Используется специальное рабочее тело.
Электрические РД – тяга создается за счет разгона заряженного газа (плазмы), получаемого в генераторе плазмы или в ионизационной камере в электрическом поле электромагнитного или электростатического ускорителя до cc ≈ 200000 м/с.
В данном типе РД источники энергии и рабочего тела так же разделены.
Реактивные двигатели с тепловым ускорением (ядерные и химические) имеют скорость истечения реактивной струи, ограниченную величиной тепловой скорости молекул. Для химических РД ограничение обусловлено природой топлива, для ядерных – температурой нагрева рабочего тела, максимально допустимой для конструкции.
Химические и ядерные РД имеют относительно небольшую удельную массу (отношение массы двигателя к развиваемой им максимальной тяге) и способные сообщать летательным аппаратам значительные ускорения по сравнению с ускорением свободного падения у поверхности Земли. Однако, в связи с относительно небольшой скоростью истечения, создание тяги сопровождается большим расходом рабочего тела на единицу тяги, ограничивающим время работы РД. Этим определяется основная задача, выполняемая такими двигателями: ускорение тяжелых аппаратов до больших космических скоростей в околопланетных и межпланетных полетах при относительно непродолжительной работе двигателей.
В электрических ракетных двигателях (ЭРД) скорость истечения на порядок выше, чем в ядерных, и ограничена мощностью электроустановки, увеличение которой влечет за собой существенное увеличение массы конструкции. Малый массовый расход, обусловленный природой рабочего тела (плазма) не позволяет создавать тягу большой величины, но увеличивает время работы РД.
Применение ЭРД в качестве основных двигателей возможно после сообщения летательному аппарату первой космической скорости. Возможность длительной работы ЭРД может обеспечить дальние космические перелеты. ЭРД так же могут использоваться в качестве вспомогательных двигателей.