Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей

Предисловие......Page 4
Условные обозначения......Page 6
1.1. Основные параметры систем подачи компонентов в ЖРД......Page 8
1.2.2. Требования к насосам......Page 14
1.3.1. Насосы......Page 15
1.3.1.1. Объемные насосы......Page 16
1.3.1.3. Струйные насосы......Page 18
1.3.1.4. Лопаточные насосы......Page 19
1.3.2. Двигатели для привода насосов......Page 21
1.4.1. Системы питания с автономной турбиной......Page 25
1.4.2. Системы питания с предкамерной турбиной......Page 29
2.1. Определение лопаточной машины......Page 33
2.2.1. Разделение лопаточных машин на машины-двигатели и машины-исполнители......Page 35
2.2.2. Разделение лопаточных машин по схеме устройства......Page 36
2.2.3. Разделение лопаточных машин по числу ступеней......Page 38
2.4. Основные свойства лопаточных машин......Page 39
2.5. Параметры лопаточных решеток......Page 41
2.6.1. Основные сведения......Page 46
2.6.2. Вход в колесо......Page 49
2.6.3. Течение по межлопаточным каналам колеса и на выходе из колеса......Page 50
2.6.4. Примеры построения планов скоростей......Page 52
2.7.1. Уравнение Эйлера для лопаточных машин......Page 57
2.7.2. Силы, действующие на лопаточный профиль осевой решетки......Page 61
2.7.3. Связь момента колеса радиальной лопаточной машины с моментом кориолисовых сил инерции......Page 65
2.7.4. Осевое и радиальное усилия, действующие на рабочее колесо лопаточной машины......Page 76
2.8. Основные соотношения, вытекающие из закона сохранения энергии......Page 78
2.9. Основные соотношения, получаемые из одномерной (струйной) теории течения в каналах колеса лопаточных машин......Page 84
2.10.1. Методы решения задач двухмерной теории течения в плоских решетках......Page 94
2.10.2.1. Течение в прямой лопаточной решетке......Page 98
2.10.2.2. Течение в круговой вращающейся решетке......Page 101
2.10.3. Отклоняющие свойства лопаточных решеток......Page 105
2.10.3.1. Влияние инерционности жидкости на отклоняющие свойства решеток......Page 106
2.10.3.2. Влияние вязкости на отклоняющие свойства решеток......Page 110
2.11. Учет трехмерности потока при расчете лопаточных машин......Page 111
2.11.1. Профилирование лопаток осевых насосов по радиусу......Page 115
2.11.1.1. Ступень с постоянной циркуляцией......Page 116
2.11.1.2. Ступень с постоянным коэффициентом теоретического напора по радиусу......Page 119
2.11.1.4. Шнековая осевая ступень......Page 120
2.11.2.1. Ступень с постоянной циркуляцией......Page 126
2.11.2.2. Ступень с постоянным углом a,i......Page 129
2.12.1. Общие сведения......Page 130
2.12.2. Подобие насосов......Page 132
2.12.3. Коэффициент быстроходности насоса......Page 137
2.12.4. Подобие турбин......Page 139
2.12.5. Коэффициент быстроходности турбины......Page 142
2.13.1. Классификация основных видов потерь......Page 145
2.13.2.1. Гидравлические потери......Page 147
2.13.2.2. Дисковые потери......Page 161
2.14. Основные термодинамические соотношения и тепловые диаграммы, используемые при рассмотрении процессов в лопаточных машинах......Page 163
2.15. Коэффициенты полезного действия лопаточных машин......Page 171
2.15.1. Гидравлический к.п.д. лопаточных машин. Окружной к.п.д. турбины......Page 172
2.15.2. Внутренний и дисковый к.п.д. лопаточных машин......Page 174
2.15.3. Механический к. п. д......Page 175
2.15.4. Мощностной и расходный к.п.д. лопаточных машин......Page 176
3.1.1. Схема устройства. Рабочие органы насоса. Гидравлические потери в насосе......Page 184
3.1.1.1. Подвод насоса......Page 185
3.1.1.2. Рабочие колеса......Page 188
3.1.1.3. Теоретический напор шнекр-центробежного насоса с учетом конечного числа лопаток......Page 196
3.1.1.4. Отвод насоса......Page 201
3.1.1.5. Гидравлический к.п.д. насоса......Page 215
3.1.2.1. Потери на утечки в насосах......Page 217
3.1.2.3. Механические потери в насосах......Page 225
3.1.3.1. Расходный к.п.д. насоса......Page 226
3.1.3.2. Дисковый к.п.д. насоса......Page 228
3.1.3.4. Механический к.п.д. насоса......Page 229
3.1.4.1. Теоретические характеристики центробежного и шнекоцентробежного насосов при г=оо......Page 231
3.1.4.2. Теоретические характеристики насоса с учетом влияния конечного числа лопаток......Page 237
3.1.4.3. Действительные характеристики шнеко-центробежного насоса......Page 238
3.2.1. Схема устройства осевых насосов......Page 258
3.2.2. Теоретический напор и определение параметров элементарной осевой ступени......Page 261
3.2.3.1. Общие положения......Page 263
3.2.3.2. Теоретическая характеристика шнекового насоса постоянного шага \......Page 264
3.2.3.3. Действительные характеристики шнекового насоса......Page 265
3.3.1. Основные понятия......Page 267
3.3.2. Основные соотношения, характеризующие кавитационные режимы насоса......Page 272
3.3.3. Условия работы насоса без кавитационного срыва......Page 278
3.3.4. Влияние параметров насосной системы и перекачиваемого компонента топлива на величину давления в баке......Page 282
3.3.4.3. Влияние физических свойств перекачиваемого компонента топлива......Page 283
3.3.5.1. Коэффициент кавитации......Page 288
3.3.5.3. Кавитационное падение полного давления......Page 290
3.3.5.4. Кавитационный коэффициент быстроходности......Page 291
3.3.6. Кавитационные расходные характеристики шнеко-центробежного насоса......Page 292
3.3.7.1. Наружный диаметр шнека и диаметр втулки......Page 294
3.3.7.2. Определение шага шнека. Совместная работа шнека и центробежного колеса насоса......Page 297
3.3.7.3. Густота решетки шнека, число лопаток, длина лопатки и другие конструктивные параметры шнека......Page 302
3.3.7.4. Установка конуса перед центробежным колесом......Page 307
3.3.7.5. Шнеко-центробежный насос с двусторонним входом......Page 308
3.3.8.1. Лопаточные бустерные насосы......Page 309
3.3.8.2. Струйные бустерные насосы (эжекторы)......Page 312
3.4.2.1. Определение частоты вращения......Page 321
3.4.2.2. Применение насоса окислителя с двусторонним входом......Page 323
3.4.2.4. Расчет шнека......Page 324
3.4.2.5. Расчет центробежного колеса......Page 325
3.4.3.1. Выбор типа насоса......Page 327
3.4.3.4. Расчет шнека насоса горючего при применении бустерного насоса в системе питания......Page 328
3.4.3.6. Особенности расчета водородных насосов......Page 329
3.4.4. Пример расчета насоса......Page 332
4.1.1. Особенности автономных турбин......Page 341
4.1.2. Особенности предкамерных турбин......Page 344
4.2.1.1. Изменение параметров по длине проточной части......Page 345
4.2.1.2. Тепловая степень реактивности......Page 348
4.2.1.3. Изображение действительных процессов турбины в тепловых диаграммах......Page 350
4.2.2. Одноступенчатая радиальная турбина. Изменение параметров по длине проточной части. Изображение процессов в i — s-диаграмме......Page 356
4.3.1.1. Расширение газа в сужающихся решетках......Page 361
4.3.1.2. Расширение газа в косом срезе сужающейся решетки......Page 363
4.3.1.3. Расширение газа в решетках и соплах с расширяющимися каналами......Page 366
4.3.1.4. Расширение газа в косом срезе расширяющихся решеток и сопел......Page 370
4.3.1.5. Профилирование сопловых решеток и сопел......Page 372
4.3.2.1. Обтекание и профилирование решеток при дозвуковых скоростях......Page 375
4.3.2.2. Обтекание и профилирование решеток при сверхзвуковых скоростях......Page 378
4.3.2.4. Режимы «запирания» рабочей решетки......Page 383
4.3.3.1. Высота и ширина сопловой решетки. Степень парциальности......Page 384
4.3.3.2. Высота конических сопел. Количество сопел......Page 386
4.3.3.3. Высота и ширина рабочей решетки......Page 388
4.3.3.4. Определение осевого зазора......Page 391
4.3.4.2. Рабочие колеса радиально-осевых центростремительных турбин......Page 393
4.4.1. Вывод формулы для окружного к. п. д......Page 397
4.4.2. Окружной к/ п. д. активной ступени турбины......Page 401
4.4.3. Коэффициент окружной работы ступени турбины......Page 406
4.5.1. Потери, связанные с утечкой рабочего тела из проточной части ступени турбины (расходные потери)......Page 407
4.5.2.1. Потери на трение диска и бандажа......Page 411
4.5.2.2. Потери, связанные с парциальным подводом......Page 412
4.5.3. Механические потери......Page 415
4.5.4.1. Зависимость эффективного к.п.д. турбины от м/сад......Page 416
4.5.4.2. Определение оптимальной степени парциальности и оптимального отношения w/Сад одноступенчатых активных турбин......Page 417
4.6. Многоступенчатые турбины......Page 421
4.6.1. Многоступенчатая реактивная турбина......Page 422
4.6.2.1. Активные турбины со ступенями давления......Page 424
4.6.2.2. Активные турбины со ступенями скорости »......Page 426
4.6.2.3. Одновенечные многоступенчатые активные парциальные турбины......Page 437
4.6.3.1. Активная биротативная турбина с двумя ступенями скорости......Page 438
4.6.3.2. Реактивно-активная биротативная турбина......Page 443
4.6.3.3. Многоступенчатые биротативные реактивно-активные турбины......Page 446
4.7.1. Виды характеристик турбины......Page 448
4.7.2.2. Модельные испытания......Page 453
4.7.2.3. Расчет характеристик турбины......Page 456
4.8.М. Выбор вида автономной турбины......Page 460
4.8.1.2. Выбор вида предкамерной турбины......Page 462
4.8.2.1. Автономная одноступенчатая турбина......Page 463
4.8.3.1. Предкамерная осевая турбина......Page 473
4.8.3.2. Особенности расчета радиально-осевых турбин ЖРД. Пример расчета......Page 481
5.1.1. Выбор параметров системы питания с автономной турбиной......Page 490
5.1.2. Выбор параметров системы питания с предкамерной турбиной......Page 493
5.2.1. Общие сведения......Page 499
5.2.2. Потребный напор системы питания......Page 500
5.2.3.1. Регулирование насоса......Page 502
5.2.3.2. Регулирование турбины......Page 506
5.2.3.3. Подбор режимов при регулировании ТНА......Page 508
5.2.4. Устойчивость работы насоса в системе питания ЖРД......Page 510
5.2.5. Совместная работа насосов в системе питания......Page 513
5.3.1.1. Осевая сила в насосе......Page 515
5.3.1.2. Осевая сила в турбине......Page 518
5.3.1.3. Осевая сила в импеллерном уплотнении......Page 519
5.3.1.4. Разгрузка ротора ТНА от осевой силы......Page 520
5.3.2.1. Радиальная сила в насосе......Page 521
5.3.2.2. Радиальная сила в турбине......Page 523
5.4. Связь массы ТНА с гидродинамическими параметрами системы питания......Page 525
5.5. К.п.д. турбонасосного агрегата......Page 528
Литература......Page 529