Удельный импульс тяги /уд можно регулировать (при Ркр = const) только за счет изменения степени расширения (т.е. изменения РаУ Учитывая, что реально достижимая глубина регулирования тяги за счет изменения /уд не превышает 1,5, что уменьшение тяга осуществляется за счет снижения эффективности использования возможностей топлива, можно сделать вывод, что практически единственным способом регулирования тяга РДТТ является изменение расхода рабочего тела т.

По этой причине довольно часто понятия управление модулем тяги РДТТ и управление расходом РДТТ отождествляют.

Расход продуктов сгорания существенным образом зависит от давления в камере, площади критического сечения сопла, скорости горения и площади открьш)й поверхности твердого топлива, чувствительности скорости горения к давлению. Именно эти параметры и являются основными при поиске схемного решения управляемого РДТТ, удовлетворяющего совокупности предъявляемых требований.

При этом реально управлять расходом можно только путем изменения площади критического сечения сопла, скорости горения и площади поверхности горения, а степень влияния этих параметров на расход зависит от чувствительности скорости горения топлива к давлению. Достаточно сложные и разнообразные зависимости скорости горения от давления принято аппроксимировать в рабочем диапазоне давлений степенной зависимостью вида

и = uip\

где щ - коэффшщент пропорщюнальности, зависящий от типа топлива, температуры заряда и др.

На рис. 1.7 представлены типовые зависимости массового

прихода = 5рщр^ и расхода = оЛрГ продуктов сгорания

топлива от давления при различных величинах площади критического сечения сопла F, При этом Fx > Р^г, V6 > 1 > V3 > V4 > О > Vs.

i(V3)

Рис. 1.7. Зависимости т отр для РДТТ с зарядами из топлив с различными законами горения

Точки пересечения кривых газоприхода 3,4, 5 с прямыми расхода /, 2 являются точками статически устойчивой работы двигателя. Действительно, если по отношению к этим точкам по каким-либо причинам увеличивается давление в камере двигателя, то превышение расхода продуктов сгорания над приходом приведет к снижению этого давления, и, наоборот, при случайном снижении уровня давления произойдет превышение прихода над расходом, т.е. давление повысится до точки статически устойчивой работы.

С увеличением значения v (в диапазоне 1 > v > 0) степень устойчивости внугрикамерных процессов снижается. Для v > 1 (кривая б(Уб)) статической устойчивости в работе РДТТ не существует, и стабилизация тяги (расхода) должна осуществляться упреждающей (динамической) компенсацией возникших отклонений от номинального режима. При случайном увеличении давления для восстановления его прежнего уровня нужно увеличить площадь критического сечения на величину, соответствующую падению давления большему, чем величина случайного увеличения давления.

Для неуправляемых (по величине тяги) РДТТ более предпочтительны типы топлива, имеющие минимальное значение v, обеспечивающее стабильность работы двигателя. Внутрикамерные процессы при этом менее чувствительны как к технологическим разбросам (например, диаметра критического сечения сопла), так и к случайным возмущениям (например, к пролету через сопло какого-либо фрагмента).

Для большинства управляемых изменением площади критического сечения РДТТ более предпочтительны топлива с повышенным значением v, так как увеличение v обеспечивает:

повышение чувствительности тяги (расхода) к управляющему воздействию;

снижение уровня забросов при переходных процессах.

Так как тяга (расход) обратно пропорциональна площади критического сечения сопла в степени v/(l-v), то для повышения эффекгивности управления (чтобы незначительным изменениям площади критического сечения соответствовали существенные изменения тяги (расхода)) показатель v должен быть близок к единице.

При быстром перемещении регулятора площади критического сечения перед установлением нового статического уровня давления заброс тяги в противоположную сторону тем меньше, чем больше величина v. Это объясняется тем, что величина забросов зависит от относительного изменения площади критического сечения сопла, а с увеличением v необходимая величина относительного изменения площади критического сечения уменьшается.

Наиболее исследован в настоящее время способ управления модулем тяги посредством изменения площади критического сечения сопла [1, 7, 66]. При механическом изменении реализованный диапазон устойчивого изменения модуля тяги находится в пределах 3 ... 6. Газодинамический способ регулирования исследован в меньшей степени. Достигнутый диапазон регулирования модуля тяги находится в пределах 1,7 ... 2,0. Газодинамический способ имеет следующие недостатки: непроизвольные потери газа могут составлять 18 ... 25 %; необходимо вводить дополнительный источник рабочего тела управляющего клапана либо создавать перепад давлений не менее 1,6 между управляющим и основным потоками.

При статически устойчивом режиме работы (соблюдается баланс газоприхода и расхода) зависимость для определения давления в камере сгорания без учета изменения массы продуктов сгорания, находящихся в камере сгорания, имеет вид