Влияние подъема ракеты на характеристики вторичной струи

Особенности расчета параметров течения при старте определяются непрерывным перемещением патрубков относительно ударно-волновой структуры струи, истекающей из сопла.

При этом потери импульса периодически изменяются при переходе от одной "бочки" к другой. Пределы значений составляют потери в экстремальных сечениях первой "бочки" струи, а остальные значения укладываются приблизительно равномерно между ними.

Геометрические характеристики газодинамического участка вторичной струи (2) ниже патрубков определяются следующими формулами:

длина отдельной структуры – "бочки"

;

длина газодинамического участка при помещении патрубков в -й "бочке" ниже по течению

.

Потери импульса при размещении патрубков в экстремальных сечениях составят:

;

.

Для расчетов влияния перемещения струи путем линейного интерполирования можно определить промежуточное значение , соответствующее положению передней кромки патрубка относительно точки отражения скачков в "бочке".

Для кромки, помещенной между минимальным сечением и точкой отражения, то есть , потеря импульса составит

,

где – длина предшествующих "бочек", – длина рассматриваемой "бочки".

При положении патрубков за точкой отражения скачков, то есть потеря импульса будет

.

Последовательность графоаналитического метода расчета параметров вторичной струи включает следующие действия.

1. Определяются потери импульса при размещении патрубков в первой "бочке" при и при .

2. Строятся параболы при , и соответствующих функций давления (плотность, температура и т.д.) и вдоль оси струи.

Каждой параболе с сечениями ( и ), поделенной по высоте на 4 части (что соответствует четырем "бочкам" вторичной струи), отвечает пилообразное изменение давления (плотности и т.д.) и вдоль оси струи.

3. Переходу патрубка в последующие "бочки" при движении среза сопла соответствует ступенчатое изменение полного давления изоэнтропического торможения. Поэтому весь промежуток между сечениями ( и ) надо поделить на две части. Верхняя включает вторичные струи при минимальных потерях в пяти максимальных сечениях (1¢, 2¢, 3¢, 4¢, 5¢); нижняя – при максимальных потерях в четырех минимальных сечениях (1, 2, 3, 4); линия раздела между ними – в конечном сечении. Соответственно поделить каждую из половин на пять частей.

Сечения , … и "К" соответствуют начальным сечениям вторичных струй при прохождении сечений патрубков максимальными сечениями исходной струи 1¢, 2¢, … и "К", а сечения , … и "К" – вторичным струям за патрубками, попадающими в минимальные сечения исходной струи. Эти сечения являются опорами парабол полного давления вторичных струй.

Для определения величины оснований парабол необходимо учитывать потери скорости в "бочках" исходной струи. Для этого берутся предельные значения и , например, в первой "бочке" в точках 1 и 1¢ по соответствующим потерям импульса ( в точке и в точке ) и рассчитываются значения скорости в начальных сечениях и .

В точке будет , в точке – и т.д.

Формулы для определения скорости в начальных сечениях даны в таблице 2.2.

4. Каждому основанию (, ,… , , – ,… ) соответствует диапазон давлений , ,… , , ,… . На эти основания спроектированы сечения парабол (, ,… , , – ,… ), за которыми находится часть вторичной струи ниже патрубков. Проекции этих сечений на графики давления дает предельные значения давления во вторичной струе ниже патрубков. Расчет проводится в интервале скоростей, предельные значения которого рассчитываются по формулам таблицы.