Выбор формы заряда и топлива

Выбор формы заряда

Заряд твердого топлива должен удовлетворять ряду требований:

· иметь постоянную или изменяющуюся во времени по определенному закону площадь поверхности горения;

·   обеспечивать как можно больший коэффициент заполнения, что уменьшает длину ДУ, а следовательно, и массу ракеты;

·   иметь необходимую механическую прочность и, по возможности, защищать стенки камеры от воздействия горячих газов;

·   форма заряда должна обеспечить простоту его изготовления.

В качестве ТТЗ использован звездчатый заряд скрепленного типа. Поверхность горения образована внутренним каналом звездообразного сечения. Горение заряда происходит только по внутренним поверхностям, что создает хорошие условия для предохранения стенок камеры сгорания от нагрева. Взаимодействие продуктов сгорания с корпусом РДТТ происходит только по внутренним стенкам обоих днищ. Поэтому на них наносится ТЗП. В таком заряде поверхность горения постоянна, однако на последней стадии горения может происходить дегрессивное догорание остатков топлива. Этот недостаток устраняется применением пенопластовых вставок между цилиндрической частью корпуса и зарядом между «лучами» звезды.

Выбор топлива

Требования к твердому топливу чаще всего определяется необходимостью создания ракеты с высокой надежностью, минимальными габаритами и стартовой массой. Требования, предъявляемые к следующим характеристикам ТРТ:

)Энергетические характеристики.

Обеспечение высокой энергетической эффективности двигательной установки является важнейшим требованием к топливу, которое при большой плотности должно обеспечивать получение высокого удельного импульса.

При постоянной массе топлива повышение его плотности приводит к уменьшению объема камеры сгорания и ее массы.

)Внутрибаллистические характеристики.

Топливо должно обеспечивать устойчивое и закономерное горение в условиях требуемых давлений в камере сгорания.

Для повышения устойчивости рабочих процессов в двигателе необходимо минимальная зависимость скорости горения от давления и начальной температуры заряда. Изменение скорости горения означает соответствующее изменение газообразования и давления в камере сгорания, определяющих как устойчивость работы самого двигателя, так и точность получения ожидаемой тяги двигателя по времени.

)Физико-механические свойства.

Физико-механические свойства должны обеспечивать возможность создания заряда необходимой конфигурации и сохранение зарядом заданной формы и сплошности в процессе хранения, воспламенения и горения. Топлива, используемые для зарядов, скрепленных с корпусом двигателя, должны быть достаточно эластичными, чтобы не происходило разрушение заряда под действием термических напряжений или при деформации под действием давления полетных перегрузок. Особенно высокие требования предъявляются механическим свойствам ТРТ для последних ступеней многоступенчатых ракет, заряды которых подвергаются интенсивным вибрациям более длительное время и испытывают большие ускорения, чем заряды первых ступеней. ТРТ должны обеспечивать работоспособность двигательной установки в течение всего срока эксплуатации в заданном температурном диапазоне.

)Топливо должно меньше действовать (разрушающе) на материалы двигательной установки.

В настоящее время не существует топлива, отвечающего всем предъявляемым требованиям. В связи с этим возникает потребность выбора топлива с наилучшими показателями.

В проекте в качестве топлива было выбрано предложенное в пакете ППП САПР РБ «условное смесевое топливо №3» с такими характеристиками:

· Плотность 1770 кг/м3;

·   Стандартный удельный импульс 2400 м/с;

·   Температура в камере сгорании 3200 К.

Смесевое твердое топливо представляет собой многокомпонентную гетерогенную смесь окислителя, горючего-связующего и различных добавок, способную к закономерному горению без доступа кислорода извне с выделением значительного количества энергии. При разработке рецептур топлив имеется возможность использовать более широкий круг исходных компонентов. Это позволяет получать более высокие энергетические показатели, чем, например, в нитроцеллюлозных топливах.