 |
4.3.2.Характеристика и выбор теплозащитных материалов
|
|
|
|
4. 3. 2. Характеристика и выбор теплозащитных материалов
Назначение ТЗП – защита несущих обечаек конструкции от воздействия высокотемпературного газового потока.
Требования, предъявляемые к ТЗП камер РДТТ:
· Низкая плотность
· прочностные и жесткостные характеристики близкие к характеристикам заряда
· стабильность свойств во времени
· надежная адгезия к несущей поверхности обечайки и заряда
· достаточная негигроскопичность
ТЗП классифицируются:
· активные
1. испаряющиеся ТЗМ
2. коксующиеся ТЗМ
3. с комбинированным уносом масс
· пассивные
Для защиты камеры РДТТ в разрабатываемом двигателе используется заряд ТРТ, жестко прикрепленный к корпусу РДТТ с помощью защитно-крепящего слоя.
Требования предъявляемые к ТЗП сопел РДТТ:
· жаропрочность и жаростойкость до Т = 3500К
· эрозионная стойкость при высоких температурах
· минимальная масса
· совместимость с окружающей и внутренней средой
Таблица 4. 2. Типичные характеристики материалов для сопел при Т = 293К
| Характеристика | Теплопроводные жаростойкие материалы | ||
| Графит ATJ | Вольфрам (кованый) | Пиролитический графит | |
| Плотность, г/см3 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м**К): вдоль волокна или слоя основы поперек волокна или слоя основы Удельная теплоемкость Дж/(кг*К) Температурный коэффициент, К-1*106 вдоль волокна или слоя основы поперек волокна или слоя основы | 1, 73 104... 23, 7* 59, 4. .. 22, 3* 0, 25... 0, 6** 2, 7 4, 0 | 19, 0 142, 5... 89, 1* - 0, 033.. 0, 047" 4, 5 - | 1, 80... 2, 26* 142, 5. .. 89, 1* 1, 78... 0, 45* 0, 22... 0, 5** 2, 4 |
| Характеристика | Композиционные абляционные материалы | ||
| Угольная ткань МХ-4926 | Графитовая ткань FM-5064 | Кварцевая МХ-2600 | |
| Плотность, г/см3 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м2*К): Вдоль волокна или слоя основы Поперек волокна или слоя основы Удельная теплоемкость, Дж/(кг*К) Температурный коэффициент, К-1*106 Вдоль волокна или слоя основы Поперек волокна или слоя основы | 1, 4 1, 23…1. 38*** 0, 71.. 0, 86*** 0, 20.. 0, 36*** 6, 7 9, 5…55. 8*** | 1, 45 3, 4…4, 31*** 1, 02.. 1, 36*** 0, 24.. . 0, 39*** 9, 5 31, 7 | 1, 75 0, 52... 0, 56*** 0, 45... 0, 48*** 0, 24... 0, 30*** 7, 0 29, 7 |
* Наименьшее значение соответствует температуре 2473 К
|
|
|
** Наибольшее значение соответствует температуре 2473 К
*** Наибольшее значение соответствует температуре 673 К
Весьма эффективным способом обеспечения эрозионной защиты графитовых вкладышей является нанесение на их рабочую поверхность защитного покрытия из вольфрама. Покрытие может наноситься газопламенным или плазменным напылением, электролитическим осаждением, спеканием в вакууме.
Для сопла РДТТ в качестве ТЗП выбираем пиролитический графит.
4. 3. 3. Оптимизация типа материалов по критерию «минимум массы конструкции двигателя»
Масса корпуса
где 
- коэффициент запаса прочности материала ( 
- для металлов, 
- для неметаллов).
Масса ТЗП корпуса
Масса соплового блока
Общая масса конструкции РДТТ
4. 4. Расчет массовых и энергетических параметров КЛА как субракеты
Масса снаряженного РДТТ
Коэффициент массового совершенства РДТТ
Относительная масса конструкции субракеты
Масса конструкции субракеты
Где 
- стартовая масса КЛА
Масса полезного груза
Относительная масса полезного груза
Характеристическая скорость для маневра КЛА (проверочный расчет)
(исходные данные)
- расчеты верны.
5. Разработка конструктивной схемы РДТТ
5. 1. Перечень систем РДТТ и его мелкомасштабная схема
См. пункт 1. 3. 1. и 1. 3. 2.
|
|
|
5. 2. Краткое описание принципа работы РДТТ
См. пункт 1. 3. 3.
5. 3. Детальная проработка одного из узлов стыковки элементов РДТТ (обечайки и верхнего днища)
См. чертеж А2.
5. 4. Описание технологии завершающей сборки РДТТ
1. Соединение воспламенительного устройства с передним днищем
2. Установка заряда ТРТ
3. Соединение переднего днища с обечайкой
4. Соединение соплового блока с задним днищем
5. Соединение заднего днища с обечайкой
5. 5. Разработка чертежа общего вида РДТТ и таблица с перечнем его составных частей (Формат А2)
См. чертеж А2.
Список литературы
1. В. Г Попов, Н. Л. Ярославцев «Ракетные двигатели твердого топлива», М., 2001.
2. И. Х. Фахрутдинов, А. А. Шишков «Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива М. Машиностроение, 1987.
3. Интернет: // ru. wikipedia. org/wiki/Восход_(космический_корабль)
4. Г. А. Назаров, В. И. Прищепа «Космические РДТТ»
|
|
|
