Ракетные двигательные установки. Термины и определения
Ключевые термины и определения в ракетном двигателестроении
Данное учебное пособие, разработанное в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана, представляет собой систематизированный справочник терминов и определений, используемых в области ракетных двигательных установок (РДУ). Цель пособия – унифицировать терминологию, облегчить понимание и преподавание профильных дисциплин, а также помочь специалистам в ракетном двигателестроении.
Основные понятия и компоненты РДУ
В пособии рассматриваются ключевые понятия, связанные с разработкой и эксплуатацией РДУ. Определяются различные типы двигателей, включая жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ), а также гибридные и электрические двигатели. Подробно описываются основные компоненты РДУ, такие как камера сгорания, сопло, система подачи топлива. Особое внимание уделяется конструктивным особенностям ЖРД, включая смесительные головки, форсунки, и различные типы сопел (конические, профилированные, регулируемые). Для РДТТ рассматриваются такие элементы, как заряд, воспламенитель, корпус, сопловой блок и управляющие устройства.
Рабочие процессы и характеристики
Пособие охватывает широкий спектр рабочих процессов, протекающих в РДУ. Определяются понятия тяги, удельного импульса, массового расхода топлива, а также различные режимы работы двигателей (основной, предварительный, конечный). Рассматриваются вопросы смесеобразования, горения, охлаждения, включая абляционное, регенеративное и транспирационное охлаждение. Особое внимание уделяется характеристикам топлива, таким как плотность, температура сгорания, устойчивость и стабильность. Описываются различные виды топлива, включая высококипящие и низкокипящие компоненты, а также самовоспламеняющиеся и несамовоспламеняющиеся топлива.
Автоматика, регулирование и испытания
В пособии рассматриваются вопросы автоматического управления и регулирования РДУ, включая рулевые приводы, рулевые двигатели и управляющие щитки. Определяются понятия автоматического управления, астатических регуляторов и переходных процессов. Значительное внимание уделяется испытаниям РДУ, включая различные виды испытаний (огневые, вакуумные, летные, квалификационные, приемочные). Описываются методы и средства испытаний, а также требования к технической документации.
Жидкостные ракетные двигатели малой тяги
Отдельный раздел посвящен жидкостным ракетным двигателям малой тяги (ЖРДМТ), которые используются для управления космическими аппаратами. Рассматриваются особенности работы ЖРДМТ, включая импульсный режим, время включения и останова, а также динамические характеристики. Определяются понятия удельного импульса, коэффициента заполнения и других параметров, характеризующих работу ЖРДМТ.
Надежность и эксплуатация
В заключительных разделах рассматриваются вопросы надежности РДУ, включая понятия безотказности, долговечности, наработки, а также различные виды отказов (внезапный, деградационный, конструктивный). Определяются критерии отказа, предельного состояния и методы обеспечения надежности. Рассматриваются вопросы технического диагностирования и эксплуатационных требований к РДУ.
- ВО - Бакалавриат
- 24.03.01: Ракетные комплексы и космонавтика
- ВО - Магистратура
- 24.04.01: Ракетные комплексы и космонавтика
- ВО - Специалитет
- 24.05.02: Проектирование авиационных и ракетных двигателей
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана Д.А. Ягодников, Н.Я. Ирьянов РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ Термины и определения Допущено Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров «Авиационная и ракетно-космическая техника», по специальности «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2012
УДК 621.4551(075.8)
ББК 39.65
Я30
Рецензенты: В.Е. Медведев, А.И. Колесников
Ягодников Д.А.
Ракетные двигательные установки. Термины и определения : учеб. пособие / Д.А. Ягодников. Н.Я. Ирьянов. – М.:
Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. – 84, [4] с.: ил.
ISBN
Представлены основополагающие термины и понятия, использующиеся в научно-технической документации, научно-технической и учебной литературе, посвященной созданию и эксплуатации
ракетных двигателей.
Для студентов, обучающихся по специальности «Проектирование авиационных и ракетных двигателей», а также по направлению подготовки бакалавров и магистров «Авиационная и ракетнокосмическая техника». Рекомендуется преподавателям указанных
специальностей и преподавателям кафедры «Русский язык» МГТУ
им. Н.Э. Баумана, работающим с иностранными студентами, изучающими ракетную технику. Также может быть полезным для инженеров и специалистов, занимающихся ракетным двигателестроением.
УДК 621.4551(075.8)
ББК 39.65
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012
Я30
ВВЕДЕНИЕ Ракетный двигатель (РД) представляет собой сложную техническую систему, т. е. объект, отличительной особенностью которого являются многообразие структурно-функциональных элементов, многотипность и сложность процессов, протекающих в этих элементах. Жизненный цикл РД включает в себя этапы научноисследовательских работ, опытно-конструкторских работ, серийного производства и эксплуатации. На всех этапах выполняется большой объем работы разного уровня, проводятся организационно-технические и научно-методические мероприятия, различающиеся по целям, задачам, методам, средствам, стоимости и т. п. При этом для обозначения, описания и выражения весьма широкого круга структурных элементов, явлений, процессов, процедур и документов сформировалась терминологическая база, которая постоянно поддерживается и обновляется. Информационный массив этой базы составляют термины и определения, представленные в виде системы государственных и отраслевых стандартов, разнообразной ведомственной нормативной документации, в виде понятий и приблизительных объяснений в научно-технической и научной литературе. Такое многообразие и разобщенность, а в ряде случаев отсутствие установленной (рекомендованной) терминологии, ее неоднозначность и отсутствие упорядоченности затрудняют преподавание, приводят к разногласиям и противоречиям при решении учебно-методических вопросов, мешают взаимопониманию даже специалистов. Кроме того, это вызывает у преподавателей и студентов затруднения, связанные с поиском необходимых терминов в достаточно обширном информационном поле нормативной и унифицированной документации. Учебное пособие включает термины и понятия, которые относятся непосредственно к профилирующим дисциплинам учебного плана, и дополнительный иллюстративный материал. Как правило, для каждого понятия установлен один основной рекомендуемый термин, набранный полужирным шрифтом.
В отдельных случаях после основного термина в скобках приведен набранный светлым шрифтом параллельный термин, являющийся краткой формой основного термина и допустимый наравне с ним к применению при условии, что исключена возможность их различного толкования, а также набранный светлым курсивным шрифтом недопустимый термин. В конце учебного пособия для облегчения поиска необходимого термина приведен алфавитный указатель терминов.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ДУ – двигательная установка ЖРД – жидкостный ракетный двигатель ЖРДМТ – жидкостный ракетный двигатель малой тяги КА – космический аппарат КПЭО – комплексная программа экспериментальной отработки ЛА – летательный аппарат НТД – нормативно-техническая документация РД – ракетный двигатель РДТТ – ракетный двигатель твердого топлива ТЗ – техническое задание ТНА – турбонасосный агрегат ТУ – технические условия
1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ РАЗРАБОТКИ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Аварийное выключение ЖРД – преждевременное выключение ЖРД, вызванное отказом ЖРД, двигательной установки (ДУ), стендовых систем или систем летательного аппарата (ЛА). Автономная ДУ – ДУ, каждый двигатель или блок двигателей которой получает компоненты топлива из отдельных баков. Такие установки имеют пневмогидравлические схемы, не зависящие друг от друга. Время выхода РДТТ на режим τв.р – интервал времени от момента поступления электрического тока на инициирующее устройство РДТТ до момента достижения значения давления или тяги, соответствующего началу основного режима работы. Время задержки воспламенения заряда РДТТ τз.в – интервал времени от момента начала поступления электрического тока на инициирующее устройство РДТТ до начала воспламенения заряда или до достижения заданного значения тяги или давления. Время задержки тяги РДТТ τз.т – интервал времени от момента поступления электрического тока на инициирующее устройство РДТТ до момента достижения заданного значения тяги. Время работы ЖРД – интервал времени от момента поступления первой команды на запуск ЖРД до момента подачи первой команды на его останов. Примечание. Для ЖРД многократного включения время работы является суммой времен работ ЖРД, соответствующих каждому включению. Высотная характеристика ЖРД – зависимость тяги от давления окружающей среды при постоянных давлении в камере сгорания и соотношении компонентов топлива. Геометрическая степень расширения сопла – отношение площади выходного сечения сопла к площади его минимального сечения.
Гибридный РД – РД, работающий на топливе, состоящем из твердых и жидких компонентов. Давление на срезе сопла РД – статическое давление в выходном сечении сопла РД. Двигательная установка (ДУ) – установка, включающая в себя в общем случае источник первичной энергии, бак с рабочим телом, двигатель и систему подачи рабочего тела в двигатель (рис. 1). Рис. 1. Двигательная установка на основе ЖРДМТ Двигательная установка орбитального маневрирования – ДУ, предназначенная для перемещения космического аппарата (КА) по орбите; в некоторых случаях может выполнять роль основной и тормозной ДУ. Дефект эксплуатации ЖРД – каждое отдельное несоответствие условий эксплуатации ЖРД требованиям производственной и эксплуатационной конструкторской документации. Дроссельная характеристика ЖРД – зависимость тяги от давления в камере сгорания при постоянных соотношении компонентов топлива и давлении окружающей среды.
Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) – РД, работающий на жидком ракетном топливе (рис. 2). Рис. 2. Жидкостный ракетный двигатель РД-120 конструкции НПО «Энергомаш» им. академика В.П. Глушко Жидкостный ракетный двигатель многократного включе ния – ЖРД, включающийся многократно в течение одного полета. Жидкостный ракетный двигатель многократного использо вания – ЖРД, предназначенный для обеспечения нескольких полетов ЛА. Жидкостный ракетный двигатель с дожиганием – ЖРД с насосной подачей топлива, в котором продукты газогенерации после их использования для привода турбонасосного агрегата (ТНА) поступают в камеру. Запуск ЖРД – режим работы ЖРД от момента подачи первой команды на его включение до момента выхода на основной режим.
Примечание. При наличии нескольких основных режимов – до момента выхода на первый основной режим. Импульс тяги ЖРД (камеры ЖРД) – интеграл от тяги ЖРД (камеры) по времени. Основная характеристика РД. Квалификация технического состояния РД – определение вида технического состояния РД. Коэффициент тяги kт – отношение тяги камеры к произведению давления торможения в минимальном сечении сопла, площади этого сечения и коэффициента расхода сопла. Примечание. Коэффициент тяги также равен отношению удельного импульса камеры к характеристической скорости в камере. Маршевый ЖРД – ЖРД, обеспечивающий ускорения перемещаемого аппарата. Маршевый РДТТ – РДТТ, предназначенный для разгона перемещаемого аппарата или для поддержания постоянной скорости его движения. Массовый расход РДТТ – масса продуктов сгорания твердого ракетного топлива, воспламенителя и разложения теплозащитных бронирующих покрытий, истекающих через сопло в единицу времени. Многорежимный ЖРД – ЖРД с несколькими основными ре жимами работы. Модифицированная ДУ – ДУ, построенная на основе построен ной ранее разработанной установки (по срокам разработки и надежности такие ДУ часто превосходят вновь разработанные). Объединенная ДУ – ДУ, для работы всех двигателей которой (одиночных или в виде блоков) используются общие топливные баки. Объемный удельный импульс тяги ЖРД (камеры ЖРД) (объемный удельный импульс ЖРД (камеры ЖРД)) – отношение тяги ЖРД (камеры ЖРД) к объемному расходу топлива ЖРД (камерой ЖРД). Примечание. Объемный удельный импульс ЖРД (камеры ЖРД) также равен производной импульса тяги двигателя (камеры ЖРД) по объему расходуемого топлива. Основной режим работы ЖРД – режим работы ЖРД, являющийся определяющим при выполнении основной задачи. Период производства ЖРД – календарный срок, по истечении которого подводятся итоги контроля качества ЖРД, поставленных потребителю, и вырабатываются рекомендации по обеспечению
Похожие