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推力和其他参数计算

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:例题[8-3] 已知:某火箭发动机推进剂密度ρp=1690kg/m3,燃气比热容比γ=1.222,特征速度c=1575m/s, 燃速系数a=4.673mm/, 压强指数n=0.4365。初始压强峰pm的实测值为14.09MPa, 计算值为13.30MPa, 相对误差为5.6%。但从实测曲线形状分析, 初始压强峰形状较尖锐, 这是点火能量过高的现象。因此实测的pm中不仅含有侵蚀燃烧效应而且还有点火条件的影响, 这是造成实测值高于计算值的原因之一。

通过内弹道计算得到p-t曲线后, 可以利用第6章的公式计算出发动机性能参数。

由式 (6-15), 可得推力为

F=CFp02At=CFp At(8-93)

推力系数CF由式(6-18) 计算,即

其中,真空推力系数CFvac只与扩张比ζe比热容比有关,可由式(6-17) 按下述过程求解

式中,λe为排气速度系数。

喷管质量流率用式 (6-103) 计算, 即

在外弹道中, 通常需要计算推进剂的瞬时质量。 推进剂的瞬时质量等于烧去后剩余的质量, 即有

式中,mp0为推进剂的初始质量。

由总冲定义式 (6-37), 对F-t曲线积分即可得到总冲; 由比冲定义式 (6-40), 可以得到平均比冲;由式(6-41),代入推力F与喷管质量流率m ,可以得到时间比冲。

例题[8-3] 已知:某火箭发动机推进剂密度ρp=1690kg/m3,燃气比热容比γ=1.222,特征速度c=1575m/s, 燃速系数a=4.673mm/(s·MPan), 压强指数n=0.4365。 采用两端包覆的星孔装药, 星孔数7, 角分数ε=0.9, 星边半角θ/2=35°, 星孔过渡圆弧半径r=3mm,星根半径r1=6mm,特征长度l=31mm,装药肉厚ep=20.45mm,外径D=114.9mm,装药长Lp=1560mm,燃烧室内径Dci=117.9mm,喷喉直径dt=47mm, 平均侵蚀比为试计算零维燃烧室压强p1-t曲线。

解:按图8-14所示的计算过程编制成应用程序,经过计算可以得到p1-t曲线,与实测曲线的对比绘于图8-18,可见理论计算与实测结果基本吻合。初始压强峰pm的实测值为14.09MPa, 计算值为13.30MPa, 相对误差为5.6%。 但从实测曲线形状分析, 初始压强峰形状较尖锐, 这是点火能量过高的现象。因此实测的pm中不仅含有侵蚀燃烧效应而且还有点火条件的影响, 这是造成实测值高于计算值的原因之一。 另外, 燃烧结束时的压强也存在差别, 计算值下降很快, 而实测值下降较缓, 这是零维内弹道模型本身的缺陷所致, 即没有考虑装药的几何参数在各个截面的变化。

图8-18 零维压强计算曲线与实测曲线的对比

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