Омский государственный технический университет
Кафедра «Авиа- и ракетостроение»
Специальность 160302 – Ракетные двигатели
Курсовая работа
по дисциплине «Теория, расчет и проектирование РД»
Проектирование твердотопливного ракетного двигателя третьей ступени трехступенчатой баллистической ракеты
Пояснительная записка
КР *******.**.**.**.**.***.ПЗ
Выполнил: студент гр. _________________
Дата _____________Подпись ___________
Руководитель: ______________________
Дата _____________Подпись ____________
Омск 2006
Омский государственный технический университет
Кафедра Авиа- и ракетостроение
Специальность 160302 – Ракетные двигатели
Задание №
по курсовой работе
по дисциплине Теория, расчет и проектирование РД
Студент ______________ ______ группа ____ _________
(Ф.И.О. полностью)
1. Тема работы Проектирование твердотопливного ракетного двигателя ступени двухступенчатой баллистической ракеты
2. Срок сдачи студентом законченного проекта ______
3. Исходные данные к проекту Тяга ступени = кН;
Время работы ДУ = c;
Ступень –._
4. Содержание проекта: ____________________________________
4.1Разделы пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) по содержанию_______________________________
_____________________________________________________________
Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей)
1.Общий вид ракеты с РДТТ – формат А1
2.Ракетный двигатель – формат А1
5. Основная рекомендуемая литература: специальная литература, конспект лекций по курсу «Ракетные двигатели», «Проектирование РДТТ», учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию.
6. Дата выдачи задания _________________
Зав. Кафедрой _____________(подпись, дата)
Руководитель ____________________(подпись, дата)
Студент ____________________________________(подпись, дата)
Аннотация
В данном курсовом проекте разработана двигательная установка одноступенчатой баллистической ракеты дальнего действия с основными параметрами:
- Дальность полета = км;
- Масса ступени = кг;
- Масса ГЧ = кг;
- Тяга ступени = кН;
- Время работы ДУ = c;
- Диаметр ракеты = м;
- Длина ракеты = м;
- Топливо.
Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части.
В данной пояснительной записке приведены проектировочные, тепловые, газодинамические, массовые и оценочные расчеты.
Записка состоит из листов, содержит рисунков и таблиц. Также к записке прилагается задание на курсовой проект. Библиографический список содержит публикаций.
Графическая часть выполнена на трех листах формата А1.
Содержание
Введение.
1. Выбор основных параметров РДТТ.
1.1 Выбор типа заряда.
1.2. Выбор формы заряда.
1.3. Выбор топлива
1.4. Выбор давления в камере сгорания и на срезе сопла
2. Расчет РДТТ
2.1. Проектирование сопла
2.2. Расчет щелевого заряда РДТТ
2.3. Расчет характеристик прогрессивности щелевого заряда РДТТ.
2.4. Расчет звездчатого заряда РДТТ.
2.5. Расчет на прочность корпуса РДТТ.
3.Расчет теплозащитных покрытий РДТТ, выполненного по схеме «кокон»33
3.1. Расчет тепловых потоков в элементах РДТТ.
3.2. Расчет теплозащитного покрытия двигателя
Литература:
Введение
Ракетные двигатели твердого топлива находят широкое применение во многих областях авиационно-космической техники. По энергетическим характеристикам они вполне приблизились к ЖРД, превосходя их по многим параметрам. Они отличаются простотой конструкции и высокой надежностью, что объясняется отсутствием топливных баков, систем подачи и регулирования расхода топлива. РДТТ способны создавать большой суммарный импульс тяги за короткое время, обеспечивать длительный срок хранения в снаряженном виде и, следовательно, постоянную готовность к пуску при незначительном времени на его подготовку. Они просты и недороги в эксплуатации, то есть обладают высокой эксплуатационной технологичностью. При обслуживании и хранении ракет с РДТТ не возникает проблем, связанных с коррозией, токсичностью и испарением топлива. Стоимость разработки и изготовления РДТТ значительно ниже ЖРД (однако стоимость твердого топлива часто оказывается выше стоимости жидкого топлива).
К недостаткам РДТТ относятся: меньший, чем у других двигателей удельный импульс тяги, более сложное регулирование тяги по величине и направлению, трудность осуществления многократного запуска, значительное влияние внешних условий, особенно начальной температуры заряда, на нормальную работу двигателей, чувствительность двигателей к дефектам заряда, следствием которых могут быть срывы пусков и аварийные ситуации.
Основной особенностью РДТТ, отличающей его от других РД, состоит в том, что топливо находится в твердой фазе и располагается непосредственно в камере сгорания в виде специального заряда.
Несмотря на большое многообразие, обусловленное целевым назначением, все РДТТ имеют общие конструктивные элементы. Основными элементами являются: заряд твердого топлива, корпус с теплоизоляцией, переднее и заднее (сопловое) днища, сопловой блок, воспламенитель с электрозапалом. Обечайка, герметично соединенная с сопловым и передним днищами, образуют КС.
Классификация РДТТ
Ракетные двигатели на твердом топливе могут резко отличаться друг от друга:
- по назначению;
- по числу камер сгорания;
- по способу управления величиной и направлением вектора тяги
управляемые;
неуправляемые;
- по форме КС;
- по способу крепления заряда к камере;
- по типу сопла;
- по числу запусков
однократного действия;
многократного действия.
По назначению РДТТ можно разделить на следующие классы:
1. РДТТ ракет, предназначенных для доставки полезного груза с одного места поверхности земного шара в другое, подразделяющиеся в зависимости от дальности действия на следующие группы:
РДТТ ракет ближнего действия;
РДТТ тактических ракет;
РДТТ управляемых и неуправляемых противотанковых ракет;
РДТТ ракет средней дальности;
РДТТ ракет дальнего действия, к которым относятся РДТТ межконтинентальных ракет;
Разгонные и маршевые РДТТ для крылатых ракет.
2. РДТТ ракет, предназначенных для доставки полезного груза с поверхности земного шара в околоземное пространство, подразделяющиеся в зависимости от непосредственного назначения на следующие группы:
РДТТ зенитных ракет;
РДТТ антиракет.
3. РДТТ ракет, устанавливаемых на летательных аппаратах и предназначенных для поражения воздушных целей;
4. РДТТ ракет, устанавливаемых на летательных аппаратах и предназначенных для поражения целей, расположенных на поверхности земного шара или под водой;
5. РДТТ ракет, устанавливаемых на надводных кораблях и предназначенных для поражения подводных целей;
6. РДТТ, используемые в качестве стартовых ускорителей;
7. РДТТ, служащие для резкого увеличения скорости летательного аппарата на траектории или для проведения маневра;
8. индивидуальный РДТТ, служащий для передвижения или маневрирования человека над поверхностью земли или в условиях космоса;
9. РДТТ вспомогательного назначения:
пороховые аккумуляторы давления (ПАД);
бортовые источники питания (БИП);
рулевые двигатели;
РДТТ для ускорения разделения ступеней составных ракет;
тормозные РДТТ, обеспечивающие, в частности, мягкую посадку летательного аппарата;
корректирующие РДТТ, служащие для исправления скорости и направления полета космического корабля при отклонении от расчетной траектории;
РДТТ системы ориентации и стабилизации летательного аппарата;
10. РДТТ ракет, предназначенных для космических кораблей.
Кроме того, ракеты с РДТТ используются в народно- хозяйственных целях, например, для борьбы с градом, бурения скважин, зондирования высоких слоев атмосферы и.д.
От организации массоприхода от поверхности заряда непосредственно зависят все основные характеристики РДТТ. При этом в процессе горения заряда детерминированное отклонение массоприходной функции с течением времени от заранее запланированного закона возможно лишь для узкого класса регулируемых по уровню тяги ДУ.
На практике к конструкции топливного заряда предъявляют следующую совокупность требований:
- Форма топливного заряда должна обеспечивать заданный закон массоприхода продуктов сгорания топлива (или заданный закон изменения тяги);
- Форма топливного заряда должна обеспечивать максимальное значение удельного импульса ДУ;
- Форма заряда должна обеспечивать заданное время работы ДУ;
- Конструкция заряда должна полностью или частично исключать непосредственное соприкосновение продуктов сгорания со стенками камеры;
- Форма топливного заряда должна способствовать увеличение коэффициента заполнения камеры топливом, не создавая при этом явлений неустойчивого горения, обеспечивая прочность заряда и минимум дегрессивно горящих остатков;
- Конструкция топливного заряда должна обеспечивать минимальное смещение центра масс двигателя по мере выгорания топлива;
- Конструкция заряда должна быть технологична.
По способу крепления заряды РДТТ разделяют на прочноскрепленные и вкладные.
Прочноскрепленные с корпусом РДТТ конструкции применяются в основном для получения зарядов, изготовленных из смесевых топлив. Форма заряда организуется в процессе заливки жидкой неполимеризованной смеси компонентов топлива во внутрикамерный объем. При таком способе изготовления заряда отсутствует зазор между внутренней стенкой корпуса двигателя и наружной поверхностью топливного заряда. Такая конструкция заряда не требует применения узлов крепления, а в случаях, когда до конца работы двигателя фронт пламени не достигнет наружного диаметра топливного заряда — и теплозащитных покрытий. Отсутствие этих узлов приводит к снижению величины коэффициентов массового совершенства α вплоть до 0,05 для лучших современных крупных РДТТ.