Файл: Казанджан П.К. Турбины систем питания ЖРД.pdf

после соответствующего преобразования получим

Из формулы (11) видно, что при заданной окружной ско­ рости и чем больше перепад давлений, или, что то же, чем боль­ ше скорость истечения на выходе из соплового аппарата тур­ бины ci, тем больше работа газа на окружности колеса тур­ бины.

Разделив обе части уравнения (11) на u2/g, получим выра­ жение для коэффициента мощности активной турбины, харак­ теризующего величину ее работы

На фиг. 8 показано изменение ij, и ц в зависимости ота/щ. Отметим, что при выборе перепада давлений на турбине необходимо стремиться к получению не только большой рабо­ ты и малого расхода, но и высокого к. п. д. В одноступенчатой турбине эти требования нельзя удовлетворить (фиг. 8). Их осу­ ществление возможно только в многоступенчатых турбинах со

ступенями скорости и в особенности со ступенями давлений.

Фиг. 8. Зависимость коэффициента 'мощности и к. п.д. турби­ ны от параметра «Ал

15

Повышенные гидравлические потери в турбинах открытых схем объясняются наличием сверхзвуковых скоростей газа как на выходе из соплового аппарата, так и на входе в рабочие ло­

1000 м/сек, тогда как величины окружных скоростей ограничи­ ваются значениями и — 250—350 м/сек. В результате этого величины к. п. д. одноступенчатых турбин открытых схем су­ щественно ниже к. п -Д. турбин ТРД и лежат в пределах т)э =

=0,3 — 0,5.

Втабл. 1 приведены данные некоторых турбин ТНА ино­

Рабочие тела турбин ТНА

Рабочие тела для турбин создаются в специальных газоге­ нераторах в результате химической реакции топлив, аналогич­ ных топливам основных камер.

В генераторЗх газа могут использоваться жидкие или твер­ дые однокомпонентные топлива, разложение которых протекает с помощью катализаторов. На фиг. 9 приведена характеристи­ ка разложения перекиси водорода (Н20 2)- различной концент­ рации [4].

На оси абсцисс этой фигуры отложена концентрация пере­ киси водорода, а по оси ординат — температура разложения

16

Т * , показатель адиабаты k и произведение R T * , характери­ зующее работоспособность газа. Из этой фигуры следует, что ьыбор концентрации перекиси водорода обеспечивает получе­ ние широкого диапазона температур, вплоть до максимально допустимых в настоящее время

Фиг. 9. Характеристики продукФиг. 10. Характеристики продуктов разтов разложения перекиси водорода ложения окиси этилена при различных

различной концентрации давлениях

Более высокие показатели имеет другое однокомпонентное' топливо — окись этилена (С2Н40 ), результаты расчета кото­ рого при различных давлениях даны на фиг. 10 [4].

Использование в газогенераторах ТНА того же топлива, что и в основных камерах, является наиболее предпочтитель­ ным. Отсутствие дополнительных емкостей для топлива, иду­ щего на привод ТНА, и, соответственно, дополнительных эле­ ментов подачи упрощает конструкцию, снижает вес и облегчает условия эксплуатации.

Топлива ЖРД, как известно, в зависимости от выбранного соотношения компонентов могут развивать очень высокие тем­ пературы. Из условия прочностных возможностей элементов турбин температура сгорания компонентов в газогенераторах должна быть снижена, что может быть достигнуто соответствую­ щим выбором соотношений расходов горючего и окислителя. На фиг. 11 показаны теоретические значения температуры и вели­ чины R T Z* продуктов сгорания углеводородного горючего и: окиеяитз^ПГ;на основе азфтной кислоты в широком диапазоне измененияг'Цоэффидаен^иЬбытка окислителя а.

; И®'фиг, И нидао, что снижение температуры продуктов сгоранияЗМ0Ж&т|,^ы^^4тигнуто как избытком, так и недостат-

/ / 5

18

11), выбор величины концентрации или давления в камере для однокомпонентных топлив или коэффициента избытка окисли­ теля для двухкомпонентных топлив позволяет определить толь­

теля адиабаты k. Определение этих величин связано с большими трудностями ввиду неравновесности процесса и сложности опре­ деления состава продуктов сгорания (при я<^1).

Влияние показателя адиабаты на адиабатическую работу показано на фиг. 12.

Как видно из фигуры, при малых значениях irT влияние k на Z-ад незначительно и существенно возрастает при больших чгт. В табл. 2 приведены некоторые функции показателя k.

Турбины «закрытых» схем систем питания

В схемах систем питания ЖРД с дожиганием газа после турбины в основных камерах в противоположность «открытым» схемам нет необходимости стремиться к получению максималь-