книги / Оптимизация параметров РДТТ и топливных зарядов при автоматизированном проектировании летательных аппаратов

ся от воздействия газов топливным зарядом (типа ТСН и ТНС), то он снаружи не теплоизолируется. Абсолютный диаметр газово-

зации РДТТ. Для телескопической схемы РДТТ диаметр внутрен­ него газовода dr3 принимается равным диаметру внутренней ка­

На основе схемы расчета массы РДТТ, рассмотренной выше, разработаны три специальные подпрограммы расчета массы РДТТ и основных геометрических параметров камеры: MJJV1 для однорежимных однокамерных РДТТ; MUV2 - для двухрежим­ ных однокамерных РДТТ и MDV2K- Для двухрежимных двухка­

мерных РДТТ. В этих СпП рассчитываются массовые и геометри­ ческие характеристики РДТТ и основных его элементов, такие, как fnAB , (ХАВ , L гз , 1 С, LAy , L A B и др: Входные переменные для работы этих и других СпП, используемых в программах опти­ мизации двигателей, которые необходимо задавать в исходных данных, приведены ниже в п. 3 .2 - 3 .4 .

Остановимся на некоторых особенностях использования СпП МЛУ2 К При однократном обращении к этой СпП рассчиты­ ваются параметры только одной камеры двухкамерного двигате­ ля - стартовой или маршевой в зависимости от состава входных величин. Поэтому для получения полных данных РДТТ необходи­ мо двукратное обращение к СпП и суммирование результатов, ко­

Г л а в а 2 . ПРОГРАММЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ РДТТ И ТОПЛИВНЫХ ЗАРЯДОВ

2 .1 . Оптимизация однорежимного РДТТ

Упрощенная блок-схема прораммы оптимизации однорежимно­ го РДТТ - 0PTRJ11 показана на рже. 2 .1 . (см. примечание

на с .1 1 ),а листинг ее приведен в раздаточном материале).Фрагмен­ тыпрограммы, выполняющие определенные вычислительные операции, показаны на схеме прямоугольниками или многогранниками, ход вычислений - сплошными линиями, а коррекция хода вычисле­ ний - пунктирными линиями. Цифры в кружочках соответствуют меткам операторов программы. Работа прюграммы начинается с описания типа переменных и рэазмерностей массивов (блок 1 ) и вводом исходных данных, задаваемых пользователем (блок II).

В числе исходных данных задаются: признаки типа и конструк­ тивных особенностей оптимизируемого РДТТ; признаки типа и вариантов топливных зарядов, которые пользователь программы считает целесообразным просмотреть при оптимизации из числа типовых; требуемые внешние характеристики РДТТ и условия его работы; характеристики конструкционных материалов и твер>- дого топлива; диапазон и шаг изменения варьируемых значений рабочего давления в РДТТ р к и степени расширения сопла Более подробный перечень входных величин приводится ниже при

и вспомогательные величины, например NK - количество типов варьируемых зарядов, NSK - количество ьариантов щелевых за­ рядов с резным числом щелевых прюпилов; вычисляется, если ще­ левой заряд задан в качестве одного из варьируемых типов за­ ряда, и т.д. Здесь задаются начальные значения некоторым слу­ жебным переменным, используемым для управления работой прю­

которые могут привести к абсурдным результатам или аварийно­ му завершению ресчетов, работа программы прекращается с вы­ дачей на печать диагностической информации.

* В скобках указаны номера строк в листинге программы.

альтернативного варианта из числа заданных пользователем в массиве M Z . Переменной, задающей вариант заряда, отличающий­ ся числом щелевых пропилов, количеством лучей звездообразного канала или трубчатых шашек, является переменная с идентифика­ тором N , которой в операторах ( 1 3 1 0 , 1 3 3 0 ^ 1 3 5 0 ) при­ сваивается очередное значение из числа заданных пользователем в массивах MS , ML или МН соответственно.

ным оператором ( 3 1 5 0 - 3 1 7 0 ) , которые осуществляют переход к расчету следующего типа заряда или выход из цикла. Если для очередного варьируемого типа заряда, например щелевого, звез­ дообразного или многошашечного трубчатого, пользователем про­ граммы предусмотрен расчет различных его вариантов, отличаю­ щихся количеством щелевых пропилов, лучей звездообразного ка­ нала или шашек, то перебор этих вариантов организуется допол­ нительными циклами, начинающимися вычисляемым оператором

очередному варианту или типу заряда. Перебор заданных пользо­ вателем вариантов топливных зарядов производится в программе от зарядов, имеющих меньшие значения признаков типа и вариан­ та заряда, для которых коэффициент поперечного заполнения ка­ меры меньше, а предельно допустимый свод горения больше, к зарядам с большим значением этих признаков, у которых пре­

( 2 9 8 0 ) , организующим возврат к началу цикла или* выход из него, если перебор закончен. Этот цикл при расчете каждого варианта заряда начинается с минимального заданного пользова­ телем значения давления в РД ТТ, которое затем увеличивается с заданным в исходных данных шагом до тех пор, пока не будет превышено максимальное заданное в исходных данных значение рабочего давления. В процессе работы программы минимальное давление в РШ 'Г, при котором проводятся расчеты, может быть скорректировано в блоке анализа и коррекции, о чем будет ска­ зано ниже.

2 4

Последний внутренний цикл перебора значений степени расши­

операторами, управляющими работой этого цикла. Перебор с за­ данным шагом и в заданном диапазоне значений степени расши­ рения сопла для каждого нового типа или варианта заряда при минимальном значении рабочего давления в РДТТ начинается с минимального значения степени расширения сопла, заданного пользователем в исходных данных.

В процессе оптимизации РДТТ для каждого варианта или ти­ па заряда диапазон, перебора значений степени расширения соп­ ла может корректироваться для исключения расчетов с явно не­ оптимальными значениями, о чем будет сказано ниже.

Блок ТЕ ( 1 5 8 0 - 1 6 8 0 ) - обращение к СпП GJDRB1 , в ко­ торой производится газодинамический расчет однорежимного РДТТ и определяются основные параметры двигателя и топливн^ го заряда [4 ] . При некоторых сочетаниях варьируемых i. парамет­ ров практическая реализация двигателя может оказаться невоз­ можной, например, если варьируемое значение рк задано меньше минимально допустимого из условий полного сгорания топлива

всопле или диаметр среза сопла превышает допустимое значение

^ат ах 9 заданное в исходных данных. В этом случае работа под­ программы GJ7RJJ1 прекращается, служебной переменной JQ ST

истечение газа из сопла или диаметр среза сопла превышает мак­ симально допустимый.

общение о том, что РДТТ не реализуется и значения варьируе­

как и в случае JO S T = 7 , станет больше максимального варьи­ руемого значения, заданного в исходных данных. Поэтому даль­

больше минимального варьируемого ее значения, заданного в ис­

смотренная выше последовательность работы программы реализу­ ется только для первого заряда, в последующем блоки 33? и У обходятся, так к$к вычисляемые в них величины не меняются при

торой осуществляется расчет очередного перебираемого типа или варианта заряда с помощью специальных подпрограмм [4 ], Так же, как и при газодинамическом расчете РДТТ, при некоторых сочетаниях варьируемых параметров реализация того или иного типа или варианта заряда может оказаться невозможной по раз­

Блок УШ - блок анализа результатов расчета топливных за­ рядов и коррекции хода вычислений ( 2 1 9 0 - 2 4 5 0 ) . Упрощенная схема блока приведена на рис. 2 .3 . При нормальном завершении

на печать выдается сообщение об этом и информация о типе и

ния заряда и относительной скорости газового потока в каналах заряда, если она рассчитывалась, а для сигаретного заряда еще и необходимое для реализации заряда увеличение скорости горе­ ния топлива [АТС]. Эта информация может использоваться при необходимости для коррекции исходных данных.

Дальнейший ход вычислений определяется .. значением призна­

своду горения), если для рассматриваемого заряда при других сочетаниях варьируемых параметров р к и /а , рассмотренных ранее, двигатель мог быть реализованх , то расчет повторяется для оптимального сочетания этих параметров из числа рассмо'г-

Если же для рассматриваемого варианта заряда ни при одном

работа программы заЬисит^ от тогЬ типа заряда, который про­ сматривается на текущем шаге.

Напомним, что заряды в программе оптимизации перебирают­ ся в порядке уменьшения предельно допустимого свода горения. Поэтому если рассматриваемый заряд имеет признак JZ A R у

быть реализованы. Если рассматриваемый заряд является трех­

если это предусмотрено пользователем, еще одношашечный труб­ чатый заряд типа TZN %у которого предельно допустимый свод

х Признаком возможности реализации некоторого варианта

двигателя и заряда служит служебная переменная Л , которой в этом случае присваивается значение 1 ( 2 8 0 0 ) .

горения больше; в противном случае работа программы заверша­ ется. Рассмотренные логические операции реализуются операто­

топливного заряда) расчет продолжается при большем значении степени расширения сопла или большем давлении в камере РДТТ,

постоянству поверхности горения), если при других сочетаниях значений рк и реализация была возможна, расчет повторяется для ранее рассмотренного оптимального сочетания этих парамет­

расчет продолжается при большем значении рк , если это преду­ смотрено исходными данными. Увеличение давления снижает по­

расчет повторяется для оптимального сочетания этих параметров (из ранее рассмотренных) с выдачей на печать полной информа­ ции и последующим переходом к расчету нового типа или вариан­

если это предусмотрено исходными данными, или для другого ти­ па заряда.

Блок IX ( 2 4 6 0 - 2 4 9 0 ) . Обращение к СпП /Ш7К/ , в кото­ рой производится расчет массы и основных размеров однорежим­ ного РДТТ.

Блок X . Блок печати ( 2 5 0 0 - 2 7 1 0 ) . В этом блоке осуществля­ ется выдача на печать полной или сокращенной информации о ре­ зультатах расчета. Полная информация о конструктивно-баллисти­ ческих параметрах РДТТ й топливного заряда выводится на пе­ чать с помощью СпП P R IN 1 ( 2 5 1 0 - 2 5 3 0 ) для каждого из

просматриваемых вариантов заряда лишь для оптимального соче­

нение различных вариантов двигателей и выбор оптимального ва­ рианта для каждого типа заряда; здесь запоминаются в процессе

лось выше, для каждого варианта заряда перебор значений сте­ пени расширения сопла при минимальном давлении начинается с минимального заданного в исходных данных значения / ЛАА1 Пе­ ребор может осуществляться в диапазоне, не превышающем за­ данный в исходных данных, но, как правило, в процессе счета этот диапазон постоянно корректируется так, чтобы исключить расчеты с явно неоптимальными значениями f a

Как известно, оптимальная по весовому критерию степень рас­ ширения сопла РДТТ несколько меньше степени расширения так называемого расчетного сопла, у которого давление на срезе равно атмосферному, и это оптимальное значение зависит при прочих равных условиях от давления в РДТТ. С увеличением давления оптимальная степень расширения сопла растет. В соо'г-

сравнению с массой, соответствовавшей предыдущему значению ,которое и принимается в качестве оптимального. Перебор может быть прекращен и раньше, если при очередном варьируе­

ся последнее варьируемое значение, при котором реализация дви­

реализуемым при большем. Дело в том, что. с увеличением сте­ пени расширения сопла и ростом при этом удельного импульса гяги потребная площадь горения заряда уменьшается. Это при