Файл: Дракин, И. И. Основы проектирования беспилотных летательных аппаратов с учетом экономической эффективности.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2024
Просмотров: 119
Скачиваний: 2
(см. выражения (1.52), (1.53) и (1.54)], тогда формулу (1.56) можно представить в виде
—а jAT= 1 — е 1.
Дифференцируя это выражение, находим
і+м |
PfXT |
|
Л Л = ( |
d l = |
|
|
~дГ |
Делаем подстановку х = 1//, находим
І + М - J
ае
/2
d l.
А/рт= е ~ ах° — е
или |
|
Z+а Д / ^ е I |
|
L |
_ е / |
' |
1 + Л / / Д |
|
||
Учитывая,что |
|
|
а |
Г |
а |
I |
М/І |
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
е |
1= 1 — рт, |
|
|
|
|
|
|||
получаем |
Д /Рт |
(1 |
— |
|
Н-Т |
'І +ММII |
1 |
|
(2. 21) |
|
Формулу |
(2. 15) |
теперь |
можно |
|
|
Ц |
|
|
|
|
|
представить в расширенном |
|||||||||
виде |
ЬО0 |
|
|
а)(ДаРта + |
Д/Рт)]- |
(2- 22) |
||||
|
—/ р [ДсхІ^к + ІІ + |
|||||||||
Входящие в это выражение величины определяются по форму лам (2.20) и (2.21). Величина AG0/G0 определяется по форму ле (2. 16).
\
5.1. Оптимальное давление в камере сгорания РДТТ
Для иллюстрации применения формул (2.21) и (2.22) при водим методику и численный расчет определения оптимального давления в камере сгорания РДТТ на БЛА низких высот. Ис ходные данные при давлении в камере сгорания рк = 60 кгс/см2 принимаем следующие: рт = 0,3; адв = 0,25. Удельный импульс определяем по работе {27]
при рк = 60 кгс/с /= 219,5.
Вес реактивного сопла, согласно работе [3], Gc = 2,5- 10~4/s= 2,5- 10~4GT/,
где / s суммарный импульс реактивной силы.
87
Следовательно, |
относительный вес сопла |
|
при рк = 60 кгс/см2 |
||||||||
|
|
G , |
=2,5- ІО-4-219,5 = |
0,055. |
|
||||||
|
|
G T |
|
||||||||
Вес камеры сгорания |
Щ. = а„ — а =0,195. |
|
БЛА низких высот, |
||||||||
Ввиду относительной |
длительности полета |
||||||||||
а следовательно, сравнительно |
небольшой |
тяговооруженности, |
|||||||||
|
|
|
|
|
влиянием |
свободного простран |
|||||
|
|
|
|
|
ства двигателя на изменение веса |
||||||
|
|
|
|
|
двигателя |
можно |
пренебречь. |
||||
|
|
|
|
|
Так как вес камеры сгорания про |
||||||
|
|
|
|
|
порционален |
номинальному дав |
|||||
|
|
|
|
|
лению в камере сгорания, то |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,195 |
Рі + |
2,5-10- V , |
|
20 W |
60 |
|
80рК)кгс/смг |
|
|
60 |
|
||||
Рис. |
2 .2. |
|
32,5/ѵ- |
или, учитывая выражение для /, |
|||||||
« д в = |
|
1730 |
578 |
•10-4. |
|
||||||
|
|
|
|
|
Р |
рк — |
|
|
|
|
|
Принимая за исходное значение к |
60 кгс/см2, |
|
|||||||||
При этом |
А аДв=^32, 5Д/7К + |
28,8 |
•ІО-4. |
|
|||||||
|
|
Acxftc" |
AG. |
|
:A < V T |
|
|
|
|||
По формуле (2. 21) |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
( |
|
— “ І'Л |
|
|
|
|||
|
|
A;!XT= 0 ,7 U - 0 ,7 1+а/// ) . |
|
будет при |
|||||||
Оптимальное значение рк по весовому |
критерию |
||||||||||
(Арк. т)тіп, где |
|
|
Аіхк.т= А схРк+ |
Г,25Д/іхт. |
|
|
\ |
||||
Соответствующие вычисления приведены в табл. 2. 4, график за висимости Дрк. т от рк приведены на рис. 2.2. Как видно из гра фика, оптимальное значение
Ак.опт^Зб кгс/см2.
88
Т а б л и ц а 2. 4
Р к , кгс/см* |
20 |
40 |
60 |
80 |
||
Ар |
|
- 4 0 |
— 20 |
0 |
20 |
|
А«яв |
|
— 0,136 |
— 0,067 |
0 |
0,066 |
|
(Д///)/(1 + |
|
196,4 |
213,7 |
219,5 |
222,3 |
|
А///) |
— 0,1178 |
— 0,0271 |
0 |
0,0126 |
||
/ |
||||||
А/щ |
|
0,0290 |
0,00658 |
0 |
— 0,00342 |
|
|
|
|
|
|
||
(1 + а ) Д/р.т |
0,03625 |
0,00822 |
0 |
— 0,00428 |
||
АСх^к |
|
— 0,0408 |
— 0,0201 |
0 |
0,0198 |
|
Д[АКТ |
|
— 0,0045 |
— 0,0119 |
0 |
0,0155 |
|
Заметим, что значение рк, 0Пт будет повышаться приуменьшении относительного веса конструкции и времени работы двигателя. На Рк. опт существенное влияние может оказывать рецептура топлива и высота полета.
6. СРАВНИТЕЛЬНЫ Й ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВАРИАНТОВ
АГРЕГАТОВ И ДЕТАЛЕЙ
При необходимости экономического анализа конструкций ЛА, в качестве критериальной величины для конструкций каркаса в ряде случаев может быть выбрана стоимость производства ЛА. При сравнении различных конструктивно-технологических вари антов целесообразно определять разницу в затратах на произ водство сравниваемых вариантов ЛА. Сравнение по разности производственных затрат (себестоимости) можно производить для любых элементов ЛА, если сравниваемые элементы не ведут
кзаметной разнице в вероятности выполнения задачи, а также
ксущественной разнице в затратах на элементы стартового и
эксплуатационного комплексов.
Представляем производственные затраты на БЛА без полез ной нагрузки в соответствии с формулой (2. 1)
Q0= M ° 0—'° я— GmH)v“ + a A 4
где Qо— производственные затраты на ЛА без полезной нагруз ки; 0Д — вес анализируемой детали или агрегата; Gn. н— вес полезной нагрузки.
В приведенном выражении первое слагаемое правой части —• затраты на ЛА без анализируемой детали и полезной нагрузки.
Производственные затраты на ЛА будут изменяться вслед ствие влияния следующих факторов: изменения веса анализи руемой детали, изменения полетного веса, вызванного изменени-
89
ем веса детали и изменением коэффициента ад, вызванного изменением материала или технологического процесса. Предпо лагается, что при конструктивно-технологических изменениях детали не изменяется ее аэродинамическое сопротивление, а так же удельный импульс двигателя. Поэтому можно написать для бесконечно-малых изменений с учетом того, что Gn. H = const:
сН30=Ѵо>аш(О0—Од-* О л_нУ'л |
öfGJ |
-j- ѵЛалОдЛ~ѴОд-f- G^da,,.
Вводим біэлее привычные удельные стоимости
(2.23)
C f (X. |
Go |
Oo-Q« |
- = а в(о0- о д- о ; » - 1). |
|
Од Г/пн |
Выражение для <7 Шможно также представить в виде
)о_ ?0
Од 1
С)о
Од, |
Од |
|
Од |
Go |
|
|
1 |
G ,i.н |
|
О0 |
||
|
9о |
д |
(2.24) |
|
1 |
Н'Л f^n.H |
||
|
где
Оп.н |
<70— |
Оо |
Од |
|
Оо ’ |
Оо |
О0 |
||
|
Для многоступенчатых БЛА в значение Gn. H входит вес после дующих ступеней.
Так как
dqR= (ѵл — 1) «дОф-ѴОд-ф
то
dGp
daK= Оф Ѵі<?л + (1 - ѵл) a , — ,
следовательно, |
|
G „ |
|
|
dGn |
||
dQ0= |
|
||
V“ ^“ |
^°д + °д^л- |
||
|
Входящая в это выражение величина
|
dQA = d (рД70) = О0г/|Ад+ [ад(/О0; |
|
учитывая значение c!G0 по формуле (2. 17) |
|
|
следовательно, |
«Г0 0= О 0/ рй,[хд; |
(2.25) |
|
^0 Д= 0 о(1+/р1«'д)^1Ад- |
|
90