5.2.3. Тяговый комплекс рд

Тяговый комплекс – это отношение тяги ракетного двигателя к ее главной составляющей

(5.16)

Тяговый комплекс характеризует влияние РС на создание тяги, то есть он показывает – во сколько раз тяга РД больше ее главной составляющей, не связанной с РС.

В выражении 5.17 разделим числитель и знаменатель на секундный массовый расход газа и получим

(5.17)

При расчетном режиме работы РС

(5.18)

Так как с_с = f(F_c/F_кр), то и К_R = f(F_c/F_кр), то есть с увеличением геометрической степени расширения РС растет с_с, а, следовательно, увеличивается тяговый комплекс К_R. Чем выше значение К_R, тем больше роль РС в создании тяги РД.

Тяговый комплекс может принимать различные значения в зависимости от геометрических размеров РС и режима работы РД.

5.2.4. Мощность рд

Мощность РД обычно используют для сравнения его с двигателями других типов и оценивают по величине кинетической энергии струи газов, истекающей из РД за одну секунду:

, (5.19)

или, подставив в выражение 5.19 значение тяги РД при расчетном режиме работы РС R = М_т с_с, получим

(5.20)

Мощность маршевого РД средней ракеты при тяге в 1000 кН составляет примерно 1500 МВт, что соответствует мощности крупной электростанции.

5.2.5. Удельный расход топлива

Удельным называют расход топлива, необходимый для получения единицы тяги в единицу времени, то есть:

c_R = М_т /R = 1/I_у (5.21)

Из выражения 5.19. следует, что удельный расход топлива однозначно связан только с удельным импульсом и не зависит от условий полета, это объясняется тем, что РД не использует для своей работы окружающую среду.

6. Цикл ракетного двигателя жидкого топлива (жрд)

6.1. Диаграмма идеального цикла рд

Так как в ЖРД и горючее, и окислитель подаются в камеру сгорания в жидком виде, то вместо предварительного сжатия воздуха, как это имело место в ТРД, здесь происходит нагнетание компонентов ракетного топлива в практически несжимаемой жидкой фазе. Цикл ЖРД в координатах р – изображен на рис. 6.1.

а б

Рис. 6.1. Цикл ЖРД

Линия н – вх (рис. 6.1, а) соответствует процессу сжатия и нагнетания жидких компонентов с давлением равным давлению в КС р_к. Ввиду пренебрежимо малого объема жидкости по сравнению с объемом продуктов сгорания и практической несжимаемости жидкости, нагнетание можно считать изохорным процессом (=const), графически совпадающим с осью ординат (рис. 6.1, б). Линия вх – к представляет процесс изобарного подвода тепла в результате сгорания топлива при постоянном давлении (р = const). Процесс, обозначенный линией к – с, соответствует адиабатному расширению продуктов сгорания в РС. Изобарный процесс, обозначенный линией с – н, замыкающий цикл, соответствует отдаче тепла в окружающую среду (атмосферу) газами, выходящими из сопла.

6.2. Работа идеального цикла рд

Работа идеального цикла ТРД соответствует площади фигуры н-вх-к-с-н, ограниченной кривыми процессов (см. рис. 6.1).

Разность между подведенной теплотой Q₁ и отведенной теплотой Q₂ является той частью теплоты, которая превратилась в полезную работу цикла:

L_ц = Q₁ – Q₂, (6.1)

где Q₁ = с_р(Т_к – Т_вх); Q₂ = с_р(Т_с – Т_н) .

Так как удельная теплоемкость в изобарном процессе то выражение (6.1) примет вид:

=

= –(6.2)

Учитывая что – работа изотропного расширенияL_и.р, а – работа изотропного сжатияL_и.с = 0, то выражение (6.2) можем записать как

L_ц = L_и.р. (6.3)