Файл: Аксентьев С.Т. Сопла ракетных двигателей учеб. пособие.pdf

- 8b -

ха{ЭДЛрочной стали марки Ш8Н_Т, ЗОХГСА (см.таблицу 3.2), чис

ло которых по периметру может достигать 350 <*• 550.

Вес сопла в $том случае мохет Сыть определен из ур

где t су-яс » ^росш ~ длина сужающейся и расширяющейся части

сопла соответственно.

2.Конструктивные схемы сопел РДТТ

ВРДТТ сопло представляет самостоятельною конструкцию соединяется во время сборки с камерой двигателя с помощь сварки, переходных колец, специальных фланцев и т.д. Выбор способа крепления сопла определяется сочетанием материалов меры и сошга, размерами двигателя, а также техническими соо жениями.

Отличительной чертой конструкции сопел РДТТ является что они, как правило, не имеют специальной системы охлажде зшгчта же стенок сопла (особенно горловины) осуществляется бором специальных жаропрочных материалов, применением сопло­ вых вкладышей из тугоплавких материалов (таких как вольфра

- 89 -

тантал ; графит ш и? «д.), покрытием внутренних поверхностей со ла специальными аблирующими или термоизоляционными материала­

ми.

Поскольку уже в эскизном проектировании необходимо знат ориентировочны" вес проектируемого сопла, коротко остановимся некоторых рекомендациях по выбору материалов для конструкции сопла и наиболее распространенных схемах сопел.

С4ита:тся, что сопла к двигателям с малым временем рабо­ ты ( I + 5 сек.) целесообразно выполнять штанпо-сварными из мало углеродистой стали марки ст.Ю, ст.20 (ом.таблицу 3.1).

Эти стали недифпцнтны, обладают, по сравнению с жаропроч ми сталями,более высокой (в 2-3 раза) теплопроводностью и благо­ даря этому обеспечивают хорошую эрозионную стойкость сопла.

кие сопла просты по конструкции и технологичны в изготовлени Типовые конструкции таких сопел показаны на рис. 3.10 .

Толщина стенки расширяющейся часзы сопла, как правило, лежит в пределах бст~Ъ*Ъ мм, остальные з&дщины подбираются конструктивным путем из соображения обеспечения достаточной жесткости, прочности, надежности крещения и минимального веса.

Для двигателей с большим временем работы 40 сек. и боле сопло представляет довольно сложную конструкцию,состоящую из отдельных секций и деталей,изготовленных из разных материалов (рис. 3 . I I ) f J i 3 .

Рже. ЗЛО.

РИС. 3 . I I .

Для изготовления талого сопла применяют:

-различные формы графитов;

-жаропрочные и керамические материалы.

Характеристики некоторых из них приведены в таблице 3.3 Таблица 3.3

-92 -

Впоследние годы для тепловой защиты горловины и зтено сопла РДТТ стали широко использовать специальные аолирующие покрытия. Основный достоинством их является возможность испо зования практически при любой температуре горения твердого дива. Абляционные материалы 1иеют небольшой удельный вес и д вольно высокие механические свойства.

Вкачестве материалов для абляционных покрытий исполь­ зуют ьянеральные соли с органической связкой. Большую группу аудирующих покрытий составляют армированные шгастмассы на ос

ве фенольных или эпоксидных смол с заполнителем из кварцевых

или графитовых волокон. Основными требованиями к аблирующич

о

покрытиям являются высокая теплота абляции и большое газообр вание. Характеристики некоторых аблирующих покрытий приведены

таблице 3.4

^Абляция тепловая - термическое разложение и унос вещества потокоы газов.

поверхности сопла кремнийорганическим каучуком толщиной

4,5-» 6.5 мм обеспечивает надежную Тепловую защиту. При работе такого двигателя в тэчение 120 сек.температура наружной сте сопла не превышала 420° К.

Примером конструктивного выполнения сопла с аблирующим покрытием может служчть сопло* показанное на (рис. 3.12)[17].

Рис. 3.12.

3 связи с постоянным улучшением энергетических характе ристик твердых ракетных топлив в РДТТ наблюдается рост те туры и давления в камере. Поэтому ранее рассмотренные спос тепловой защиты сопла уже становятся малоэффективными. Это

обстоятельство заставляет конструкторов обращаться к исполь ванию специального внешнего или внутреннего охлаждения стено сопла.

Внешнее охлаждение горловглы, как наиболее теплояапряж ной части сопла* может осуществляться за счет испарения хлада-

гента.расположеняого между стенкой сопла и специальной рубан

- >•+ -

(рис.3.13).

Рис. 3.13.

Горловину сопла в этом случае выполняют из тугоплавко

материала с высокой теплопроводностью. В качестве хладагента

можно использовать металлы с низкими температурами плавления

кипения.Тепдофизические свойства некоторых из них призедены

таблице 3.5.