Методические указания по выполнению курсовой работы Проектирование управляемой баллистической ракеты по курсу (стр. 2 из 5)
Действительное соотношение компонентов в топливе (
) отличается от стехиометрического. Отношение величин 
к соответствующему стехиометрическому значению называют коэффициентом избытка окислителя: 
Обычно используют топливо с недостатком окислителя по сравнению со стехиометрическим значением ‑
.Для пользования программой Б.Г.Трусова «Terra» необходимо знание условной формулы топлива и энтальпии его образования. Условная формула есть запись, представляющая все химические элементы компонентов топлива с указанием суммы грамм-атомов этих элементов по всем компонентам.
Условную формулу находят по химическому составу топлива для 1 кг и задают в виде C
..., где C - углерод, H-водород, O-кислород, N - азот; a,b,c,d,... числа атомов этих элементов, вычисляемые в виде 
(n 
- число атомов данного элемента в молекуле i-го компонента, 
g - массовая доля компонента, 
- молярная масса. Для углерода формула примет вид a = 
, где k - число компонентов с углеродом в топливе, 
- число атомов углерода в молекуле компонента, 
- молярная масса компонента.Рассмотрим пример: баллиститное топливо таблицы 2
Таблица 2
| Компоненты | Формула компонента | Содержание, % |
Нитроклетчатка (12,2 % N  ) |  | 56,5 |
| Нитроглицерин |  | 28,0 |
| Динитротолуол |   | 11,0 |
| Централит |  | 4,4 |
| Воск технический |  | 0,1 |
Запишем условную формулу топлива в виде
и начнем вычисления с помощью таблицы 3 (молярная масса компонентов дана в граммах):Таблица 3
| Компонент | , грамм | Содержание в 1 кг топлива, грамм | C | H | O | N |
| Нитроклетчатка | 998 | 565 | 22,5 | 28,8 | 36,16 | 8,7 |
| Нитроглицерин | 275 | 280 | 3 | 5 | 9 | 3 |
| Динитротолуол | 185 | 110 | 7 | 9 | 4 | 2 |
| Централит | 239 | 44 | 15 | 15 | 1 | 2 |
| Воск | 282 | 1 | 20 | 42 | - | - |
a =
= 22,5 565/998 + 3 280/275 + 7 110/185 + 15 44/239 + 20 1/282 = 23,54 
В результате получим условную формулу топлива:
Вторым параметром служит энтальпия образования топлива
, где 
- энтальпия образования i-го компонента, определяемая экспериментально. В термохимии принято правило знаков: значении энтальпии положительно, если при образовании вещества из «стандартных» элементов в «стандартных» условиях теплота поглощается и наоборот («стандартные» условия: 
Па, 
.Для рассматриваемого топлива: нитроклетчатка-
= -2746,2 кДж/кг, g=0,565; нитроглицерин- = - 1639,7 кДж/кг, g = 0,28; динитротолуол - 
= - 87,3 кДж/кг, g = 0,11; централит - = - 391,3 кДж/кг, g = 0,044. Тогда = - 2192 кДж/кг. Расчеты параметров продуктов сгорания выполнены для стандартных условий 
и результатами являются:- температура в корпусе ДУ (температура торможения ) Т
= 2058 К;- молярная масса
= 22,283 кг/моль; теплоемкость при Т=2058 К: с 
=1778 Дж/кгК;- показатель адиабаты k= c
=1,26;- мольные доли компонентов:
- массовая доля конденсированной фазы z=0 (топливо неметаллизированное)
- переносные свойства: вязкость
=0,0000628 Па/c, коэффициент теплопроводности 
=0,207 Вт/мК, число Прандтля Pr= 
=0,54.Теоретическое значение удельного импульса в пустоте
2254 м/с.Для определения стандартного удельного импульса необходимо вычесть из
величину 
. Для этого достаточно данных, выдаваемых программой «Terra»: степень расширения 
, давление, температура и газовая постоянная в минимальном сечении сопла.Таблица 3
Справочные данные для термодинамического расчета
| Компонент | условная формула | плотность, кг/м3 | Н, кДж/кг К |
 | 1140 | -406 | |
 | 1510 | -335 | |
 | 1450 | -213 | |
 | 1510 | -2760 | |
| T-1 |  | 810 | -1800 |
 | 71 | -3800 | |
 | 424 | -5312 | |
 | 546 | -3490 | |
 | 592 | -2845 | |
| НДМГ |  | 790 | 780 |
| СКУ-1 |  | 1250 | -4050 |
| ЭД-5 |  | 1350 | -2800 |
| СКН |  | 920 | -1040 |
| ПХА |  | 1950 | -2512 |
| ПХЛ |  | 2430 | -3580 |
| ПХН |  | 1950 | 255 |
2.2. Методика нахождения оптимального соотношения компонентов
1. Исходные данные (пример):