Возможность увеличения удельного импульса жидкостного ракетного двигателя…
1
УДК 621.45.02
Возможность увеличения удельного импульса
жидкостного ракетного двигателя
при добавлении в камеру сгорания гелия
©
С.А. Орлин
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Представлены результаты расчетов на удельный импульс жидкостных ракетных
двигателей (ЖРД) добавок гелия в топливные пары: N
2
O
4
+ НДМГ, жидкий O
2
+
+ керосин, жидкий O
2
+ жидкий Н
2
, жидкий F
2
+ жидкий Н
2
. Показано, что для
первых двух топливных пар (N
2
O
4
+ НДМГ, жидкий O
2
+ керосин) добавка гелия
при определенных условиях приводит к увеличению удельного импульса.
Ключевые слова:
жидкостный ракетный двигатель, добавки гелия в контур ЖРД,
увеличение удельного импульса, топливо кислород — керосин, гелий.
Основным показателем, характеризующим эффективность ракет-
ных топлив с энергетической точки зрения, является удельный им-
пульс тяги, т. е. тяга двигателя, приходящаяся на 1 кг топлива, расхо-
дуемого в 1 с.
Для иллюстрации влияния состава топлива на его энергетические
показатели приемлемо следующее уравнение, применяемое при рас-
чете удельного импульса тяги
I
уд
:
( 1)/
с
уд
к
2
1
,
1
k k
k
р
I
RT
k
р
−
⎡
⎤
⎛ ⎞
=
−
⎢
⎥
⎜ ⎟
−
⎝ ⎠
⎢
⎥
⎣
⎦
где
R
— газовая постоянная (удельная);
Т
— температура продуктов
сгорания в камере сгорания;
k
— показатель адиабаты расширения,
зависящий от состава продуктов сгорания и температуры газов;
р
с
и
р
к
— давление на срезе сопла и давление в камере сгорания соответ-
ственно.
Из уравнения следует, что удельный импульс тяги зависит от
температуры и газовой постоянной продуктов сгорания, а также от
степени их расширения при истечении из сопла двигателя. Последняя
величина определяется конструкцией ЖРД и условиями его приме-
нения. Тяга двигателя повышается с уменьшением отношения
р
с
/
р
к
,
поэтому энергетические показатели топлив сравнивают при одинако-
вых условиях.
Величинами, характеризующими энергетические возможности
используемых топлив, как следует из уравнения для определения
I
уд
,
