Оглавление. Стр. 1. Аннотация. 2. Задание. 3. Выбор оптимальных параметров. 4. Изменение поверхности горения по времени. 5. Профилирование сопла. 6. Расчет ТЗП. 7. Приближенный расчет выхода двигателя на режим по начальной поверхности горения. Геометрические характеристики заряда камеры. 8. Расчет на прочность основных узлов камеры. 9. Расчет массы воспламенительного состава. 10. Описание конструкции. 11. Спец. часть проекта. УВТ. 12. Описание ПГС. 13. Литература. 1.Анотация.
    Ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ) получили в настоящее время широкое применение. Из опубликованных данных следует, что более 90 % существующих и вновь разрабатываемых ракет оснащаются РДТТ. Этому способствуют такие основные достоинства их, как высокая надежность, простота эксплуатации, постоянная готовность к действию. Наряду с перечисленными достоинствами РДТТ обладают рядом существенных недостатков: зависимостью скорости горения ТРТ от начальной температуры топливного заряда; относительно низким значением удельного импульса ТРТ; трудностью регулирования тяги в широком диапазоне.
    РДТТ применяются во всех классах современных ракет военного назначения. Кроме того, ракеты с РДТТ используются в народно- хозяйственных целях, например, для борьбы с градом, бурения скважин, зондирования высоких слоев атмосферы и.д.
    Разнообразие областей применения и выполняемых задач способствовало разработке большого числа различных конструкций, отличающихся габаритными, массовыми, тяговыми, временными и другими характеристиками. Некоторые представления о широте применения могут дать характеристики тяги РДТТ, находящиеся в крайних областях этого диапазона. Для РДТТ малых тяг значение тяги находится в пределах от 0,01 Н до 1600 Н. Тяги наиболее крупных двигателей достигают десятков меганьютонов. Например, для РДТТ диаметром 6,6 м тяга составляет 31 МН.
    В данной работе рассмотрен вопрос проектирования в учебных ( с использованием ряда учебных пособий) РДТТ верхней ступени ракеты носителя, на смесевом топливе, полагающий знакомство с основами расчета и проектирования твердотопливных двигателей, методиками определения основных параметров двигателя, расчетом прочности, примерами проектирования топливных зарядов.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
     3. Выбор оптимальных параметров и топлива.
     Тяга двигателя в пустоте P(Н)= 30000 Время работы двигателя ?(с)= 25 Давление на срезе сопла P a(Па)= 10270 Топливо ARCADENЕ 253A Начальная скорость горения u1(мм/с)= 1,554 Показатель степени в законе горения ? 0,26 Коэффициент температурного влияния на скорость горения ? t= 0,00156 Начальная температура топлива tн(°С)= 20 Начальная температура топлива Tн(К)= 293,15 Плотность топлива ?(кг/м^3)= 1800 Давление в камере сгорания P k(Па)= 6150000 Скорость горения при заданном давлении u(мм/с)= 4,558 Температура продуктов сгорания T(К)= 3359,6 Молекулярный вес продуктов сгорания ?(кг/кмоль)= 19,531 Средний показатель изоэнтропы на срезе сопла n= 1,152 Расчётный удельный импульс Iу(м/с)= 2934,8 Расходный комплекс ?(м/с)= 1551,5 Идеальный пустотный удельный импульс Iуп(м/с)= 3077,3 Удельная площадь среза сопла Fуд (м^2с/кг)= 30,5 Относительная площадь среза сопла Fотн= 54,996 Коэффициент камеры ?к= 0,980 Коэффициент сопла ?с= 0,960 Коэффициент удельного импульса ?I? 0,941 Коэффициент расхода ?с= 0,990 Коэффициент расходного комплекса ??? 0,990 Действительный расходный комплекс ??м/с)= 1535,828 Действительный удельный пустотный импульс Iуп(м/с)= 2895,124 Действительный расход газа m(кг/с)= 10,362 Площадь минимального сечения Fм(м^2)= 0,003 Средняя поверхность горения ?(м^2)= 1,263 Высота свода e0(мм)= 113,947 e0(м)= 0,114 Отношение площадей k=Fсв/Fм= 3,000 Площадь свободного сечения канала Fсв(м^2)= 0,008 Требуемая масса топлива mт(кг)= 259,056 Количество лучей звезды i= 6 Угол q(°)= 67,000 e=0,7...0,8 0,750 Полуугол q/2(р рад)= 0,585 Угол элемента звезды a(рад)= 0,393 Первый вариант расчёта длины топливного заряда A= 0,817 H= 0,084 Диаметр камеры D= 0,396 Площадь камеры сгорания Fк= 0,123 Радиус камеры R(м)= 0,198 Отношение высоты свода к диаметру камеры e0/D= 0,288 Относительная величина вылета крышки m= 0,500 Величина вылета крышки b(м)= 0,099 Приближённый обьём элиптического днища V(м^3)= 0,008 Обьём занимаемый двумя днищами V(м^3)= 0,016 Относительный радиус скругления свода r/D= 0,015 Радиус скругления свода r(м)= 0,006 Радиус скругления луча r1(м)= 0,005 Вспомогательная площадь F1(м^2)= 0,003 Вспомогательная площадь F2(м^2)= 0,006 Вспомогательная площадь F3(м^2)= 0,003 Площадь остаточного топлива Fост(м^2)= 0,004 Длина обечайки камеры сгорания L(м)= 1,229 Длина заряда вначале горения L1(м)= 1,328 Длина камеры сгорания вместе скрышками L(м)= 1,427 Относительная длина камеры Lот=L/D= 3,605 Материал обечайки двигателя Композит материал (стеклопласт ППН) Плотность материала обечайки двигателя ?(кг/м^3)= 2070,000 Прочность материала обечайки двигателя ?в (Мпа)= 950 Материал днищ двигателя Титановый сплав ВТ14 Плотность материала днищь двигателя ?(кг/м^3)= 4510,000 Прочность материала днищь двигателя ?в(Мпа)= 1000 Коэффициент запаса прочности n= 1,400 Толщина днища ? дн= 0,002 Толщина обечайки ? об= 0,002 Масса обечайки двигателя топливо заполняет одно днище mоб= 5,679 Масса днища двигателя mдн= 2,572 Суммарная масса топлива, днищь и обечайки топливо заполняет одно днище mдв= 269,881 Приближенный расчет выхода двигателя на стационарный режим Геометрические характеристики заряда и камеры Диаметр заряда D, м= 0,387 Длина заряда l, м= 1,365 Длина камеры сгорания L, м= 1,462 Диаметр критического сечения d, м= 0,057 Площадь критического сечения Fкр, м2= 0,003 Площадь проходного сечения F= 0,005 Давление выхода на режим Давление вскрытия сопловой диафрагмы Характеристики топлива и условия его горения Даление в камере сгорания р, Мпа= 6,15 Давление воспламенения рВ, Па= 1845000 Начальная скорость горения u, м/с= 0,001554 Плотность топлива ?, кг/м3= 1800 Температура продуктов сгорания Т, К= 3359,6 Молекулярный вес продуктов сгорания ?, кг/кмоль= 19,531 Показатель изоэнторпы K= 1,164 Коэффициент тепловых потерь ?= 0,95 Коэффициент расхода ??= 0,95 Показатель скорости горения ?= 0,26 Предварительные вычисления Объем одной крышки Vт, м3= 0,007600335 Площадь поверхности горения Sт, м2= 1,26 Свободный объем камеры сгорания Vсв, м3= 0,014663394 Газодинамическая функция A(k) = 0,641445925 Параметр заряжания N= 7,61987E-06 Расчет установившегося давления Величина давления при N1=N pуст, Па= 8246824,202 Величина ?' в первом приближении 0,00337207 Значение N1 в первом приближении 7,64566E-06 Величина установившегося давления во втором приближении руст, МПа= 8,209266925 Относительное отклонение давлений на приближениях ?р= 0,00455415 Принимаем величину установившегося давления руст, Мпа 8,209266925 Расчет давления в период выхода двигателя на режим Величина а, с-1= 92,7601292 Время выхода на режим ?,с= 0,0397 Интервалы времени ????сек 0,00397 Время ?, сек Относительное давление Действительное давление 0,004 0,4936 4,052 0,008 0,6406 5,259 0,012 0,7475 6,136 0,016 0,8237 6,762 0,02 0,8774 7,203 0,024 0,915 7,511 0,028 0,9411 7,726 0,032 0,9593 7,875 0,036 0,9718 7,978 0,04 0,9806 8,05
    
    
    
     4.Изменение поверхности горения по времени. Высота свода заряда: е0 = 0,114м.; Длина заряда: L = 1,328м.; Длина луча заряда: Н = 0,070м.; Радиус камеры сгорания: R = 0,198м.; Величина вылета крышки: b = 0,092м.; Радиус скругления свода: r = 0,005м.; Радиус скругления луча: r1 = 0,8?r = 0,0044.; Полуугол раскрытия лучей: ? = ?/2 = 33,53? = 0,585 рад.;
    Угол эл-та звезды: ? = 0,44779 рад.; Длина луча без радиуса скругления: x = H - r = 0,179-0,006 = 0,0781 м; Скорость горения топлива: u = 4,558 мм/с = 0,00456м/с.; Определим периметр и площадь горения в начале и в конце каждой фазы. ............