Разработка маршевого жидкостного ракетного двигателя второй ступени ракеты-носителя среднего класса

Список сокращений и условных обозначений 5
Введение 6
1. Краткая история развития ракетных двигателей 9
2. Анализ существующих ракет носителей среднего класса 15
2.1 Существующие ракеты среднего класса – аналоги рассматриваемой ракеты 16
2.2 Исходные данные к проекту двигателя второй ступени 24
3. Расчёт параметров двигателя второй ступени 25
3.1 Характеристики компонентов топливной пары АТ+НДМГ 25
3.2 Выбор системы подачи топлива 34
3.3 Выбор схемы двигателя 36
3.4 Термодинамический расчет камеры ЖРД 38
3.5 Определение степени расширения рабочего тела в сопле 41
3.6 Обоснование типа внутреннего охлаждения камеры двигателя 42
3.7 Гидравлический расчет 44
3.8 Профилирование сопла камеры сгорания 45
3.8.1 Докритическая часть сопла 46
3.8.2 Сверхкритическая часть сопла 47
3.9 Проектирование форсуночной головки камеры сгорания 56
3.9.1 Пристеночные форсунки 60
3.9.2 Внутренние форсунки 62
4. Технологическая часть 65
4.1 Описание назначения и конструкции детали – диска турбины ТНА проектируемого ЖРД 65
4.2 Анализ технологичности конструкции детали 67
4.3 Выбор вида заготовки 68
4.4 Разработка выбранного варианта технологического процесса 68
4.5 Выбор станочных приспособлений 70
4.6 Выбор режущего и вспомогательного инструмента 71
5. Требования по охране труда 72
5.1 Общие требования при производстве и эксплуатации ракет 72
5.2 Мероприятия по устранению или снижению воздействий вредных и опасных факторов при работе с компонентами топлива жидкостных ракет 74
5.3 Требования по пожарной безопасности 77
6. Оценка стоимости изготовления камеры сгорания ЖРД 82
6.1 Заработная плата инженера-конструктора 82
6.2 Страховые взносы 83
6.3 Амортизация основных средств 83
6.4 Затраты на электроэнергию 85
6.5 Расходы на топливо 86
6.6 Затраты на материалы 86
6.7 Оценка накладных расходов 88
6.8 Анализ затрат и результатов 88
Заключение 91
Список используемых источников 92
Приложение. Чертежи и схемы. 96

Весь текст будет доступен после покупки

Ракетоносители имеют крайне большое значение для современного общества. С одной стороны, ракеты являются единственным средством для запуска космических кораблей. С другой стороны, ракетное оружие являются одним из основных видов вооружения современных армий.
В настоящее время жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) нашли очень широкое применение в ракетной технике. Широкое применение ЖРД объясняется их высокой энергетической эффективностью, малым отношени-ем массы конструкции к начальной стартовой массе изделия (коэффициент совершенства конструкции) с ЖРД при больших величинах создаваемых тяг, автономностью, многократностью включения, высоким удельным импульсом и т.д.
Современный жидкостный ракетный двигатель представляет собой сложную совокупность разнообразных систем и агрегатов, многие из кото-рых отличаются друг от друга по принципу работы, т.е. относятся к машинам разных классов (например, камеры и турбины, газогенераторы и насосы и т.п.). Поэтому не может быть общей теории для всех агрегатов, составляющих ЖРД, и одинаковой методики их расчёта.
Разработка ЖРД является очень важной и трудоемкой задачей, так как от рабочих характеристик ЖРД зависят такие параметры как дальность полета и полезная нагрузка какую может доставить ракета на заданную дальность. Рабочие характеристики ЖРД определяются выбором параметров, к которым относятся свойства компонентов топлива, технические требования к системе подачи топлива, смесительной головке, камере сгорания и др. Исходя из них, можно рассчитать полноту сгорания, удельный импульс, устойчивость горения, температуру стенки камеры и другие параметры.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Краткая история развития ракетных двигателей

Сильный импульс к развитию космической отрасли дала Вторая мировая война, по итогам которой в мире появились две сверхдержавы— СССР и США. Причем Америка в конце войны обладала монополией на атомное оружие, продемонстрировав его возможности, сбросив бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки. Советскому Союзу надо было в кратчайшие сроки ликвидировать свое отставание в военной отрасли. Началась гонка вооружений
В течение пяти лет после войны СССР создал свою собственную атомную бомбу, одновременно работая над средствами доставки ядерных снарядов — ракетами. Дело в том, что в странах НАТО на боевом дежурстве стояли ракеты сравнительно небольшого веса, которым хватило бы считанных минут, чтобы донести смертоносный груз до нашей территории. А у Советского Союза не было военных баз близ берегов США. Нашей стране как воздух нужны были тяжелые межконтинентальные баллистические ракеты с весом боевой головной части 5,5 тонны.
Такую ракету поручили строить инженеру Сергею Королеву. Это было известно лишь ограниченному кругу специалистов, связанных с ракетной про-мышленностью. Только после его кончины миллионы людей узнали имя главного конструктора, который фактически возглавлял все советские космические исследования в течение десяти лет — с 1957 по 1966 год.
«Сергею Королеву больше, чем кому-либо другому, принадлежит заслуга в том, что космический век стал реальностью».
С ранних лет юным конструктором владела идея построить ракетоплан — космический аппарат на ракетной тяге. Мечты Королева начали быстро осуществляться благодаря знакомству с видным энтузиастом межпланетных перелетов Фридрихом Артуровичем Цандером. Вместе с ним Королев создал при Осоавиахиме Группу изучения реактивного движения (ГИДР), которая вскоре превратилась в Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). Королева назначили заместителем директора по научной части.

Весь текст будет доступен после покупки

1. М.В. Добровольский; Жидкостные ракетные двигатели Основы проектирования; Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, Москва, 2005 г., 448с.
2. Т.М. Мелькумов, Н.И. Мелик-Пашаев, П.Г. Чистяков, А.Г. Шиуков; Ракетные двигатели; Издательство «Машиностроение», 1976 г.
3. М.В. Добровольский; Жидкостные ракетные двигатели Основы проектирования; Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, Москва, 2005 г., стр. 248.
4. Лекционный материал по ракетным двигателям в МГОТУ, 2022 г.
5. https://rocketengines.ru/rocket-engines-studying/practice/chamber-computation/lesson-four.html (дата обращения 27.11.2021)
6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Союз_(ракета-носитель) (дата обращения 27.11.2021)
7. ГОСТ 8.586.3-2005 ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 3. Сопла и сопла Вентури. Технические требования
8. ГОСТ 17655-89 Двигатели ракетные жидкостные. Термины и определения
9. Топливо для реактивных двигателей ТС-1 (Т-1С, Т-1, Т-2, РТ) по ГОСТ 10227-2013
10. Расчет и конструирование агрегатов ЖРД: учеб, пособие [Электронный ресурс]. - Электрон, текстовые и граф, данные (1,9 Мб) / А.А. Гуртовой, А.В. Иванов, Г.И. Скоморохов, Д.П. Шматов. - Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016. – 166 с.
11. Егорычев, В.С. Расчёт равновесного состава, термодинамических и теплофизических свойств продуктов сгорания ракетных топлив СПК TERRA [Текст]: учеб, пособие / В.С. Егорычев. - Самара: Изд-во Самар, гос. аэрокосм. ун-та, 2013. - 72 с.
12. Алемасов, В.Е. Теория ракетных двигателей [Текст]: учеб. для студентов втузов / В.Е. Алемасов, А.Ф. Дрегалин, А.П. Тишин; под ред. В.П. Глушко. - М.: Машиностроение, 1989. - 464 с.
13. Кондрусев, В.С. Определение термодинамических характеристик процессов горения и расширения в камерах ракетных двигателей с помощью справочника «Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания» [Текст]: метод. указания /сост. В.С. Кондрусев. - Куйбышев: КуАИ, 1990. - 24 с.

Весь текст будет доступен после покупки