Общие сведения о системах питания

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ПИТАНИЯ ЛА

(курс лекций на 36 часов)

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие сведения о системах питания …………………………..........3

2. Топливные баки. Назначение, основные требования, задачи проектирования ………………..………………………………............4

3. Расчет заправки бака топливом и выбор объема газовой подушки бака.............................................................................................................6

4. Системы наддува. Основные требования и классификация...............8

5. Процессы, происходящие в парогазовой подушке ТБ ……................9

6. Математическая модель процесса термического расслоения компонентов топлива в баках летательных аппаратов …..................11

7. Методы снижения уровня негативных последствий термического расслоения топлива…………………………………………………….15

8. Заборные устройства. основные требования и классификация……..19

9. Проектирование заборных устройств топливных баков РН..............20

10. Заборные устройства топливных баков КЛА.Общая характеристика..........................................................................................23

11. Проектирование заборных устройств КЛА сетчатого типа.............31

12. Гидродинамические процессы в баках ЛА………………................41

13. Трубопроводы …………………..…………………………................49

14. Гидродинамика топливных магистралей ………………..................51

15. Выбор проектных параметров системы питания ……….................58

Список используемой литературы………………………………………....64

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ПИТАНИЯ

Ракетоноситель и КЛА. Отличия и общие черты. Состав ДУ: двигатель, топливные баки, расходные магистрали и вспомогательные системы (заправка, наддув, запуск, останов). Компоновка ступеней (пакет, тандем). Однокомпонентные топлива (пересекись водорода, гидразин), двухкомпонентные (самовоспламеняющиеся (азотная кислота + НДМГ), несамовоспламеняющиеся (кислород +водород)), низко и высококипящие топлива.

Основные параметры РД: тяга P = Gw_c +(p_c+p₀)F_c (G - секундный масовый расход, кг/с; p_c - давление на срезе сопла, н/м²; p₀ - давление окружающей Среды; w_c - скорость газов на срезе сопла, м/с; F_c - -площадь на срезе сопла, м²; удельная тяга P_уд = P/G (250-450 м/с); полный импульс тяги J = òPdt - интеграл от тяги по полному времени работы двигателя; удельная масса двигателя g_дв = G_дв / P - масса двигателя в рабочем состоянии, отнесенная к развиваемой им тяге (0,01 - 0,008)

Состав СП - топливная система, система наддува, пневмосистема, система регулирования соотношением расходов КТ.

Топливная система (ТС) - размещение топлива и его подвод от баков к насосам под давлением и в нужном количестве, заправка и слив компонентов (система горючего и система окислителя). Состав ТС - емкости, трубопроводы, автоматика.

Система наддува (СН) - поддержание требуемого давления в газовой подушке. Состав СН: источник. клапаны, жиклеры, трубопроводы. мембраны. Предстартовый и основной наддув.

Пневмосистема - вспомогательная (наполнение аккумуляторов газом, предстартовый наддув, управление работой автоматики, контроль давления в баках, продувка). Состав - емкость для газа, трубопроводы, регуляторы, распределительные устройства, (реле давления), вспомогательные (фильтры). По давления пневмосистема делится на

- магистраль высокого давления (14 -30 Мпа)

- магистраль управляющего давления (3 Мпа)

- магистраль низкого давления (0,2 - 0,3 Мпа) - продувка, контроль давления в баке.

Проектные требования к пневмосистемам: малая масса, простота конструкции, малое гидросопротивление, нормальная работа в течении требуемого промежутка времени, высокая герметичность.

Агрегаты автоматики - заправочно-сливные клапаны, дренажно-предохранительные клапаны, обратные клапаны, ЭПК, вентили, реле давления.

Основные параметры СП: давление на входе в двигатель, температура КТ на входе в двигатель, расход КТ, рабочие запасы КТ, остатки КТ, гидравлические потери, величина свободных газовых объемов, масса сухой СП.

Система подачи топлива в двигатель (СПТ) - совокупность систем, узлов, агрегатов, элементов автоматики, обеспечивающих подачу топлива из ТБ в КС РД. СПТ должна обеспечивать запуск двигателя. подачу КТ в КС во время работы ДУ и слив КТ.

Основной элемент СПТ - агрегат, создающий необходимое давление КТ. Две СПТ: вытеснительная и турбонасосная. При вытеснительной давление в ТБ выше давления в КС. При турбонасосной важно избежать кавитации на насосах (противокавитационный наддув в ТБ).