Проектные и поверочные расчеты камеры и газогенератора жидкостного ракетного двигателя

 

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

В.А. Буркальцев, А.А. Дорофеев, А.В. Новиков 
 
 
ПРОЕКТНЫЕ И ПОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ  
КАМЕРЫ И ГАЗОГЕНЕРАТОРА  
ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 
 
Под редакцией А.А. Дорофеева  
 
Методические указания к курсовому проектированию  
по дисциплине «Проектирование ЖРДУ»  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

М о с к в а  

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2 0 0 7  

 

УДК 621.455 
ББК 39.65 
Б 914 
Рецензенты: В.А. Гостев, Б.Б. Петрикевич 

 
Буркальцев В.А., Дорофеев А.А., Новиков А.В.  
  
 
     Проектные и поверочные расчеты камеры и газогенератора жидкостного ракетного двигателя: Метод. указания к  
курсовому проектированию по дисциплине «Проектирование ЖРДУ». — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 
— 76 с.: ил. + Прил. (6 с.). 
 
Рассмотрены методики организации и собственно курсового проектирования: порядок выполнения проекта, методики расчетов расходов компонентов топлива для камеры с внутренним охлаждением, 
термодинамического расчета восстановительных и окислительных 
двухзонных газогенераторов; даны рекомендации по профилированию контура сопла по линии тока и выбору методик расчета смесительной головки и охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя. Приведены состав и структура курсового проекта с примерами 
оглавления пояснительной записки и компоновки графической части. 
Для студентов старших курсов и преподавателей, выполняющих 
и ведущих курсовое проектирование. Пособие может быть полезно 
при дипломном проектировании. 
Ил. 3. Библиогр. 25 назв. 
УДК 621.455 
ББК 39.65 
 
Методическое издание 

Владлен Алексеевич Буркальцев 
Анатолий Александрович Дорофеев 
Артур Витальевич Новиков 

ПРОЕКТНЫЕ И ПОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ КАМЕРЫ  
И ГАЗОГЕНЕРАТОРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 
 
Редактор Е.К. Кошелева 
Компьютерная верстка С.А. Серебряковой 

Подписано в печать 14.01.2007. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. 
Печ. л. 4,75. Усл. печ. л. 4,42. Уч.-изд. л. 4,35. Тираж 100 экз. Заказ           
 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5. 
 

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007 

Б 914 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Курсовое проектирование как форма организации учебного 
процесса моделирует системное применение знаний и умений, полученных студентом при изучении нескольких предшествующих 
дисциплин, а применительно к циклу дисциплин специальности как 
финишных дисциплин учебного плана — интегрирует усвоенные 
студентом знания в приложении к объекту его будущей профессиональной деятельности во взаимодействии с руководителем проектирования. При этом, в традициях школы МГТУ им. Н.Э. Баумана, 
реализуется парадигма педагогического сотрудничества преподавателя и студента и моделируются ситуация и ролевая динамика 
взаимодействия типа «рядовой конструктор — руководитель подразделения конструкторов». Это определяет значительную роль 
курсового проектирования как одной из форм самостоятельной работы при подготовке специалистов.  
Требуемая эффективность курсового проектирования может быть 
достигнута, если его организация обеспечивает выполнение перечисленных дидактических функций. Имея в виду опыт кафедры «Ракетные двигатели» и сохраняющие свое значение общие методические 
принципы организации и проведения курсового проектирования *, 
авторы считают важным системный подход не только к проектированию, но и к разработке его методического обеспечения. То есть, по их 
замыслу, предлагаемое вниманию читателя пособие представляет 
собой звено в системе учебных изданий [1 – 3, 6 – 7, 9 – 16, 18 – 22] и в 
связи с этим не содержит частных методик расчета, но отсылает студента к известным публикациям, что также способствует формированию необходимых умений самостоятельной работы с литературой. 

                                                           
* Высшая школа: Сб. основных постановлений и инструкций / Под ред.  
Е.И. Войленко. Ч. 1. М.: Высш. шк., 1965. С. 93–97. 

Ограниченность времени, отведенного на курсовое проектирование, диктует необходимость использования технического решения-прототипа — ЖРДУ, изученного студентом во время научнопроизводственной практики или выбранного из [11, 12, 20 – 22] — 
в сочетании с творческой составляющей курсового проекта, которая может быть оформлена в виде научно-исследовательской части. Заметим, что значения параметров в приведенных примерах 
выбирались из методических соображений и не отвечают никаким 
конкретным ЖРД. 
Дорофеевым А.А. написаны предисловие, введение, разд. 1, 
2.1, 2.4, 2.6, 3 и 4; Буркальцевым В.А. и Дорофеевым А.А. —  
разд. 2.2, 2.3, Новиковым А.В. — разд. 2.5. 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Учебная дисциплина «Проектирование ЖРДУ» является интегрирующей для комплекса дисциплин по специальности, в процессе изучения которых формируются необходимые профессиональные знания, умения и навыки, применяемые специалистом 
при проектировании элементов, узлов и агрегатов ракетного двигателя в составе ЖРДУ. Умение проектировать основные агрегаты 
ЖРД — камеру сгорания и жидкостной газогенератор — приобретается в процессе выполнения студентом настоящего курсового 
проекта, цель которого состоит в проектировании камеры или 
жидкостного газогенератора на уровне технического предложения, 
т. е. с выполнением расчетов, обосновывающих принимаемые технические решения, и представлении этих решений в виде чертежей 
общего вида камеры (или газогенератора) как изделия (конструкции), которое по завершении следующего этапа проектирования 
может быть изготовлено с применением известных материалов и 
технологий *. При этом до проектирования камеры или газогенератора ЖРД студентом выполняется качественное обоснование типа 
системы подачи и по известным зависимостям [1, 2] рассчитываются ее основные параметры.  
В основу проекта может быть положен материал, собранный 
студентом в процессе предшествующей научно-производственной 
практики (например, для факультета «Ракетно-космическая техника»). Проектирование рекомендуется проводить непосредственно в 
подразделении базового предприятия, что позволяет получать консультации у специалистов, ведущих реальные разработки в этой 

                                                           
* Процесс проектирования приближенно (отличия обусловлены методическими аспектами) соответствует ГОСТ 2103–88 «Стадии разработки» и его последующим выпускам. 

же или смежных областях. Таким образом возможна передача будущим специалистам практического опыта, в том числе специфического фирменного стиля, характерного для конкретного предприятия ракетно-космической отрасли. 
Принципиальная несводимость процесса проектирования к алгоритму, как и большое число возможных вариантов задания на 
проектирование, делают нецелесообразным или даже невозможным представление проектирования в виде обязательной последовательности действий или совокупности методик расчета. В связи 
с этим предлагаемые в пособии последовательность действий и 
методики расчета применимы без изменений только к конкретным 
задачам и должны восприниматься в других случаях как методические рекомендации. 
Как правило, исходные данные на проектирование соответствуют известному прототипу — конкретному производственному 
объекту, который студент изучил в процессе научно-производственной практики на базовом предприятии, или двигателю, описанному в специальной литературе, например в [11, 12, 20 – 22].  
Это позволяет, с одной стороны, исключить трудоемкий процесс 
оптимизации конструкции при ограниченности времени, отведенного на курсовое проектирование, но, с другой стороны, изучить 
апробированное техническое решение и оценить его на уровне современных требований с учетом новых достижений в ракетном 
двигателестроении. И если типовая часть задания на курсовое проектирование может быть сведена к расчетно-теоретическому обоснованию и повторению апробированного решения, то творческая 
его составляющая может включать в себя задачу его модернизации 
с целью форсировать параметры, повысить надежность, снизить 
вредное экологическое воздействие применением принципиально 
иных технических решений или оптимизировать параметры при 
других ограничениях или по другим критериям.  
Целесообразно отметить, что многочисленные отечественные 
разработки в области ЖРД, выполненные на уровне лучших мировых достижений, позволяют в настоящее время решать промышленно многие перспективные задачи ракетного двигателестроения 
методом глубокой модернизации уже апробированных конструкций [19]. Это повышает значение курсового проектирования на 
базе конструкций-аналогов или прототипов, приближая учебное 

задание к реальным промышленным проблемам, моделируя в 
учебном процессе технологии проектирования из профессиональной области. 
Глубина и детальность расчетов и проработки конструкции 
элементов объекта проектирования определяются руководителем 
проектирования, но, согласно принципу поступательно-цикличес- 
кого освоения учебного материала, не могут уступать достигнутым в предшествующем курсовом проекте по дисциплине «Общая 
теория ракетных двигателей» [9]. 
Имеется в виду, что студенты при выполнении предшествующих курсовых проектов и домашних заданий уже освоили на 
уровне навыков расчеты форсунок и смесительной головки ЖРД, а 
также типовые термодинамические расчеты и проектирование 
профиля проточной части камеры. 
При выполнении проекта рекомендуется использовать конспекты лекций по дисциплине, к которой относится курсовой проект, материалы, подготовленные во время производственной практики, учебники и учебные пособия [1 – 3, 6, 9 – 16, 18, 20 – 22], для 
выполнения термодинамических расчетов — программный комплекс «Астра 4» [7] или его модификацию «Terra» и справочную 
литературу [8] для задания свойств компонентов ракетного топлива с учетом присутствующих примесей. Понятийный аппарат, 
терминология и условные обозначения, применяемые при выполнении проекта, должны соответствовать нормативно-технической 
документации, в частности ГОСТ 17665–80 [4]. 
Расчетно-пояснительную записку оформляют в соответствии с 
требованиями, 
предъявляемыми 
к 
отчетам 
по 
научноисследовательским работам стандартом ГОСТ 7.32–2001 [5] и его 
версиями последующих лет (см. пример оглавления расчетнопояснительной записки в приложении 1). Список использованной 
литературы также выполняют согласно ГОСТ 7.1–84, причем рекомендуется та полнота библиографического описания литературного источника, с которой библиографические данные приведены 
на обороте титульной страницы издания. Объем основного текста 
записки, не считая приложений, должен составлять примерно  
1,5 – 2 печатных листа, т. е. приблизительно 40 – 50 страниц  
по 30 строк на странице и 60 знаков в строке. В приложении помещают тексты составленных студентом компьютерных программ, 

распечатки результатов расчета, выполненного на ЭВМ, а также 
спецификации чертежей графической части проекта.  
Расчетно-пояснительную записку рекомендуется оформлять в 
редакторе Microsoft Word или аналогичном. Допускается включение фрагментов, выполненных с использованием других программных средств (MathCAD, Microsoft Excel, Paintbrush и т. п.)  
и не требующих для интерпретации знания языков программирования и условностей, принятых для использованных программных 
средств.  
Графическую часть проекта выполняют на четырех-пяти стандартных листах формата А1 (см. приложение 2). При этом рекомендуется использовать один из доступных графических редакторов. Допускается выполнение вручную карандашом или тушью 
при соблюдении стандартов на исполнение чертежей и графиков. 
На листе 1 приводят схему пневмогидравлических систем двигателя (возможно выполнение схемы и на двух листах; схему рекомендуется выполнять в обозначениях ЕСКД или отраслевых 
стандартов, допускается графическое представление агрегатов 
двигателя в виде их схематичных изображений, из которых ясен 
принцип действия). 
На лист 2 выносят результаты расчета: 
• контуры проточной части камеры с профилированным соплом с номинальными размерами, необходимыми и достаточными 
для последующей фазы проектирования;  
• распределение соотношения компонентов и температуры 
топлива по сечению ядра потока и по окружности для пристеночного слоя; 
• распределение температуры и теплового потока продуктов 
сгорания, температур стенки камеры со стороны продуктов сгорания и охладителя, температуры охладителя, а также давления охладителя по длине камеры; 
• расчетные данные для смесительных элементов. 
Полностью или частично результаты расчета могут помещаться и на чертеже общего вида камеры. 
На листах 3 и 4 (или 3–5) приводят общий вид камеры, выполненный, как правило, в масштабе 1 : 1 (относительно мелкие конструктивные элементы — в увеличивающем масштабе) с простановкой габаритных и основных присоединительных размеров, а