Previous Page  3 / 10 Next Page
Information
Show Menu
Previous Page 3 / 10 Next Page
Page Background

Влияние механизма воспламенения топлива искрой и нагретой поверхностью…

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 3

33

вится больше давления в КС, поступление горючего в ПК и процесс горения

прекращаются. Дальнейшую работу двигателя обеспечивает процесс горения в

КС, а воспламенитель находится в среде окислителя с температурой, не оказы-

вающей отрицательного влияния на его работоспособность.

Перепад давления между КС и полостью ПК при запуске двигателя достига-

ется за счет более высокого темпа роста давления в КС по отношению к темпу

роста давления в ПК. В разработанной схеме обеспечивается малый расход

каждого из компонентов топлива в ПК и плавное изменение соотношения ком-

понентов топлива с реализацией оптимального для воспламенения состава сме-

си. Реализуемость данного способа обоснована результатами расчетов и экспе-

риментальными исследованиями.

Компоненты топлива — газообразные кислород и водород — в модельном

образце двигателя в КС поступали по схеме, приведенной на рис. 1. Кислород из

общего коллектора по двум линиям подается в КС

3

и в ПК

2

, в которой разме-

щен воспламенитель

1

. Основной расход водорода поступает непосредственно

в КС

3

, откуда на стадии запуска небольшое количество водорода вбрасывается

в ПК

2

.

Для численного моделирования нестационарных газодинамических про-

цессов, протекающих при запуске камеры РДМТ, использовалась разработанная

программа расчета, в которой задача течения газов решается в квазистационар-

ной постановке.

В качестве исходных данных для расчета были использованы следующие па-

раметры: расход и температура каждого компонента топлива на входе в камеру;

объемы полостей камеры; площади сечений сообщающихся каналов и критиче-

ского сечения сопла; давление окружающей среды (вакуум или атмосфера); теп-

лофизические свойства компонентов топлива.

Расчет основан на вычислении секундных расходов газа в каналах и через

сопло в каждый момент времени, а также давления и состава среды в каждой

полости. Массовый расход газов определялся по выражениям для истечения

через дроссель. Параметры газовой смеси в полостях определялись в предполо-

жении однородности состава.

На рис. 2 и 3 приведены результаты расчета параметров среды в КС при за-

пуске в условиях атмосферы и вакуума. На рис. 2 показано изменение перепада

давлений между КС и ПК (Δ

р

). Видно, что питающий ПК водородом перепад

давления при начальном вакууме на порядок больше, чем при запуске в атмо-

сфере. Следствием этого явилось поведение объемной концентрации водорода

2

Н

r

в ПК (см. рис. 3) — в одном случае она достигает зоны воспламенения

(граница зоны выделена серым цветом) с приближением к стехиометрической

(67 %); в другом — максимальное значение концентрации водорода в ПК со-

ставляет ~1,5 %, что меньше нижней границы воспламенения водорода в среде

кислорода (4 %).

В первом случае в ПК реализуется процесс воспламенения топлива, а во

втором случае воспламенения топлива в ПК не происходит. Как показывают