13.6. Экономичность жрдмт

Так как двигатели работают в основном в импульсном режиме, необходимо оценивать эффективность использования топлива, подаваемого в двигатель за одно включение. В процессе работы бывают десятки тысяч включений двигателя, поэтому из-за многократных пусков и остановок двигателя (особенно при работе минимальными единичными включениями) может неэкономично использоваться топливо.

Особенно отрицательное влияние на экономичность оказывает импульс последействия. Импульс последействия является, в основном функцией характеристик конструкции: быстродействия клапанов и величины заклапанных объемов. Соответственно разброс импульса последействия зависит от разброса указанных выше параметров.

Одним из важнейших параметров ЖРД, в том числе и ЖРДМТ, является удельный импульс. Удельный импульс определяется выражением , где P – тяга ракетного двигателя, – секундный массовый расход топлива. Однако, это выражение, используемое для оценки экономичности непрерывного установившегося режима, когда можно измерить тягу и секундный расход, трудно использовать для режима импульсных включений. На режиме импульсных включений тяга и расход являются быстропеременными параметрами, и их значения не являются установившимися. Но импульсный режим работы является основным для ЖРДМТ и, следовательно, требование высокой экономичности является чрезвычайно важным требованием к ЖРДМТ.

Эффективность импульсного режима для ЖРДМТ также оценивается величиной удельного импульса, который определяется следующим образом.

Перепишем выражение для удельного импульса:

, где t – время работы двигателя, с;

I – импульс тяги двигателя за время t, Hc;

M_∑ - суммарное количество топлива, выработанное двигателем за время t, кг.

Следовательно, удельный импульс на непрерывном режиме может быть определен отношением импульса тяги двигателя к суммарному количеству топлива. Таким же образом определяется удельный импульс при импульсном режиме работы ЖРДМТ.

Удельный импульс при импульсном режиме работы ЖРДМТ:

,

где I_имп – импульс тяги, выработанный двигателем за время t_имп одного включения, Hc; M_имп – масса топлива, выработанного двигателем за время t_имп одного включения, кг.

Из-за непроизводительных расходов топлива при работе на переходных режимах включения и, особенно, останова, удельный импульс ЖРДМТ на импульсном режиме ниже, чем на непрерывном:

.

Требование высокой экономичности импульсных режимов работы – одно из основных требований к ЖРДМТ.

ЛЕКЦИЯ 14