мм/с

2,5-

\ 412,7 мм шашка 0 6,5 мм шашка

/7, МПа

Рис 2.22. Влияние условий испытаний и масштабного фактора на диапазон изменения скорости горения для топлива, разработанного Aerojet Solid Propulsion Со

Рассмотрим возможности этого метода по глубине регулирования. Максимально достижимая глубина регулирования для данного метода будет диктоваться предельным диапазоном уменьшения скорости горения й = на участке давлений с отрицатель-

ным V, так как Р = и -±г, где К и - соответственно относи-

тельное изменение коэффициента тяги и коэффициента расхода при переходе от Ртах к Ршш. Однако ни в одном из источников информации не удалось найти свидетельств реальности значительного изменения скорости горения. Самое максимальное уменьшение и при увеличении р равно трем (для зарядов торцевого горения диаметром 90 мм). Удалось установить, что с увеличением диаметра заряда реальный диапазон изменения скорости уменьшается и в лучшем случае составляет 2,6. А при проведении огневых испытаний на крупногабаритной стендовой установке с диаметром заряда более 200 мм изменение скорости горения (в области v < 0) составило только 1,7. Эта тенденция проявилась как у отечественных, так и у зарубежных топлив. На рис. 2.22 приведены зависимости и(р) по топливу, разработанному концерном Aerojet Solid Propulsion Со , а на рис. 2.23 - по одному из отечественных составов топлив.

и, мм/с

р, МПа

Рис. 2.23. Зависимость скорости горения от давления для топлива с диаметром заряда 45 мм

Для приближенной оценки взаимосвязи между относительной

-г

и относительным изменением

долей площади расплава =

скорости горения й можно использовать формулу: = 3-, т.е.

для W =10 величина должна достигать 90 % геометрической поверхности горения.

Номинальная (допустимая) глубина регулирования Р|доп должна быть меньше, чем предельное значение и , по крайней мере на 20 ... 25 %, что обусловлено необходимостью учета температурного диапазона эксплуатации, разбросов характеристик свойств самого топлива (например, для одного из отечественных топлив уровень давления, разделяющий границу зоны обычного горения от зоны с обратной зависимостью, характеризуется повышенным разбросом (2 ... 2,5 МПа), связанным, по-видимому, с особенностями механизма горения и рядом других факторов). Следовательно, на основе уже созданных составов нельзя рассчитывать на достижение в двигательной установке номинальной глубины регулирования более 2. Таким образом, чтобы реализовать ЭУТТ, например, с Р = 10, потребовалось бы разработать топливо с уменьшением скорости горения больше чем в 12 - 15 раз! Все изложенное о возможном механизме образования обратной зависимости свидетельствует, что такого диапазона невозможно достичь.

= F.

М'. (2.13)

Даже при /Гр= 1 и х^= 1, как показано на рис. 2.24 (кривая

/), качественно и количественно характер изменения F{P) для сравниваемых ЭУТТ существенно отличается: для варианта с v>0 при увеличении Р параметр F уменьшается (кривая 5), а для варианта с V < О, наоборот, увеличивается (кривая 2). Так, например, для Р =10 при V = 0,8 площадь критического сечения F уменьшается лишь на 77 %, а при v = -2,7 увеличивается более чем в 23 раза! При фиксированном значении диаметра выходного сечения раструба Da увеличение площади критического сечения означает такое же уменьшение степени расширения, а значит, и уменьшение Кр. Результаты газодинамических расчетов по определению

Кр для типичных исходных данных (истечение происходит в вакуум, начальная степень расширения сопла по площади -100, показатель изэнтропы соответствует обычным составам, т.е. 1,2 ... 1,27 и т.д.) приведены на рис. 2.25. Из графиков видно, что для ЭУТТ с V < О при увеличении Р наблюдается монотонное снижение Кр, достигающее при Р =10 более 18 %. При постоянном \хА

это означает пропорциональное уменьшение реального импульса тяги на маршевом режиме. Таким образом, чтобы обеспечить заданный уровень Рм, реальное изменение й и Р^ должно быть еще

больше (см. рис. 2.24, кривая 1). Отсюда следует, что масса эффективно используемой части заряда из топлива с v < О должна быть больше, чем для базового варианта.

Тем не менее для большей аргументированности и общности выводов в дальнейшем анализе попробуем исходить от противного полагая, что топливо с требуемыми хараюгеристиками будет создано, включая обеспечение й > 10. Для начала обратимся к анализу следующей зависимости, полученной преобразованием формулы Бори для двух стационарных положений: