15.1. Дроссельная (расходная) характеристика жрд

Дроссельная характеристика или расходная характеристика ЖРД- зависимость тяги от расхода. Отражает возможность регулирования величины тяги (модуля тяги). Степень регулирования тяги ( ) определяется задачами полета ЛА (маневрирование на лунной орбите, например, требует значения ). Для каждой камеры существует диапазон реализуемой характеристики от до , которому соответствует минимальный и максимальный расходы топлива. Режим является предельно допустимым, на который рассчитаны прочность и тепловое состояние камеры, агрегаты подачи топлива и др. Режим обусловлен порогом устойчивой работы камеры (с позиций генерации рабочего тела), перегревом жидкости в тракте охлаждения и режимом течения в сопле.

Недостатком регулирования тяги по дроссельной характеристике является уменьшение удельного импульса на всех режимах ниже максимального, особенно при глубоком дросселировании ( ). Это происходит вследствие уменьшения разности в распределении давлений по внутренней и внешней поверхности камеры и ухудшением процесса генерации рабочего тела при малых расходах топлива. Теоретически можно избавиться от этого недостатка путем изменения площадей минимального сечения и выходного сечения сопла, а также площади впрыска компонентов в головке (изменение - регулирование расхода, изменение - сохранение постоянной степени расширения сопла, изменение - поддержание постоянного перепада давления на форсунках для сохранения качества рабочего процесса). Однако в реальных конструкциях ЖРД устройства для изменения указанных площадей отсутствуют – их сложность исключает высокую надежность двигателя в целом.

Выведем уравнение дроссельной характеристики.

; ,

.

Полагаем, что при изменении величины и остаются постоянными. При неизменной геометрии сопла можно записать

, (15.1) где , .

Уравнение (15.1) есть уравнение прямой. Вид этой прямой представлен на рис. 15.1.

Рис. 15.1 Дроссельная характеристика ЖРД

Начиная со значения = , когда происходит отрыв потока, уравнение (15.1) становится неверным.