Проектирование турбонасосного агрегата для двигателя первой ступени ракеты на основе аналога РД107

Содержание

1. Задание на курсовой проект и его анализ

2. Схема двигательной установки

3. Физико-химические характеристики топливных компонентов

3.1 Несимметричный диметилгидразин

3.2 Четырехокись азота

3.3 Топливная пара

4. Работа ПГС

5. Определение исходных данных для расчета ТНА

5.1. Выбор параметров ГГ

5.2. Определение массовых расходов в КС

5.3. Балансовый расчёт

6. РАСЧЁТ НАСОСА ОКИСЛИТЕЛЯ

6.1 Определение выходных параметров насоса

6.2 Определение угловой скорости

6.3 Расчет шнека и входа в центробежное колесо

6.4 Согласование параметров шнека на выходе и параметров ЦБК на входе

6.5 Поверочный кавитационный расчет

6.6 Определение размеров центробежного колеса

6.7 Расчет подвода

6.8 Расчет отвода

6.9 Расчет потерь, мощности и КПД насоса

6.10 Расчёт уплотнений

7 РАСЧЁТ НАСОСА ГОРЮЧЕГО

7.1 Определение выходных параметров насоса

7.2 Расчёт шнека и входа в ЦБК

7.3 Согласование параметров шнека на выходе и параметров ЦБК на входе

7.4 Поверочный кавитационный расчет

7.5 Определение размеров ЦБК

7.6 Расчет подвода

7.7 Расчет отвода

7.8 Расчет потерь, мощности и КПД насоса

7.9 Расчёт уплотнений

8. Расчет Турбины

8.1 Определение потребного расхода газа

8.2 Параметры потока в осевом зазоре

8.3 Определение оптимальной высоты лопаток колеса

8.4 Определение размеров соплового аппарата, состоящего из конических сопл

8.5 Определение параметров решетки колеса

8.6 Определение параметров потока на выходе из колеса

8.7 Определение работы, мощности и КПД турбины

9. Список литературы

Задание на курсовой проект и его анализ

Спроектировать турбонасосный агрегат (ТНА) для двигателя первой ступени ракеты на основе аналога РД107. Схема без дожигания генераторных газов (открытая), имеющего следующие параметры:

Тяга в пустоте – Рп = 1.1 МН;

Давление в камере сгорания – Ркс = 8.0Мпа;

Давление на срезе сопла – Ра = 0.05 Мпа;

Время работы - t∑ = 140c.

Компоненты топлива:

Окислитель – АТ;

Горючее – НДМГ.

Запуск одноразовый. Работает без перерыва. Наддув баков происходит за счет ГАДа. Для обеспечения максимальной дальности полета целесообразно использовать СОБ, которая позволит развивать большую скорость в конце активного участка. Для обеспечения устойчивого режима работы и для максимального использования энергии топлива, идущего на турбину и выбрасываемого за борт, устанавливаем ССК на линии горючего ГГ, а расход через ГГ регулируется с помощью регулятора РКС на линии окислителя ГГ.

Схема двигательной установки

Характер решения пневмогидравлических систем двигательной установки (ДУ) определяется общими особенностями питания камеры топливными компонентами: система подачи насосного типа без дожигания восстановительного генераторного газа. Применение восстановительного газа обосновано тем, что допускаемая температура такого газа для лопаток турбины выше, чем окислительного газа, и этот газ имеет большую газовую постоянную. Вследствие этого адиабатная работа газа, используемого для привода восстановительных турбин, больше, чем у окислительных, что выгодно в энергетическом балансе этой системы подачи топлива.

По этой схеме восстановительный газ после турбины направляется в окружающее пространство. Недостатком такой схемы является то, что химическая энергия безвозвратно пропадает. Хотя конструктивно реализовать схему без дожигания относительно проще, чем схему с дожиганием. Также следует обеспечить надежное разделение турбины и насоса окислителя, так как газ – восстановительный. Это достигается установкой термоизолирующих прокладок.

Преимущество схем с самовоспламеняющимися компонентами в том, что ей не нужны какие-либо пусковые системы, но для большей надежности запуска, для предварительной раскрутки турбины и прорезания мембранных клапанов воспользуемся твердотопливным газогенератором (ТГГ), расположенным перед турбиной. Для того, чтобы использовать самовоспламеняющиеся компоненты в открытой схеме нужно организовать специальную пусковую линию подачи компонентов в газогенератор, по которой при малом давлении подачи поступал бы больший их расход.

Использование топливной пары «АТ+НДМГ» вносит свои особенности в проектирование ДУ. Компоненты самовоспламеняющиеся, поэтому для организации процесса горения в камере сгорания (КС) и газогенераторах, не требуется дополнительных мер для обеспечения надежной и простой системы зажигания.

ТНА (СБ).cdw

Спецификация.spw

ПГС.cdw