首页 理论教育固体火箭发动机设计:尾管特性

固体火箭发动机设计:尾管特性

【摘要】:可见,亚音速尾管出口截面的速度v2随尾管长度L的增长而增大;超音速尾管出口截面速度v2则随长度L的增长而减小。对应此极限值的尾管长度就是在给定v1条件下的极限尾管长度。则尾管极限折算长度为无论是亚音速尾管或超音速尾管,其长度L都必须满足:否则,在亚音速尾管中会出现燃气流阻塞;在超音速尾管中会产生激波,这都是不允许的。

为了防止尾管被烧穿和对周围散热严重,尾管内均有很好的绝热内衬,所以长尾管可近似看成是一个有摩擦的绝热直管。

火箭气体动力学可知,当燃气在有摩擦的绝热直管中流动时,尾管进口截面的速度系数λ1、尾管出口截面的速度系数λ2与尾管的几何参数和摩擦效应之间的关系为:

式中 k——燃气绝热系数;

   ξ——摩擦系数

   L——尾管长度

   D——尾管内径;

   λ1——进口截面速度系数,λ1=v1/a*

   v1——进口截面速度;

   λ2——出口截面速度系数,λ2=v2/a*

   v2——出口截面速度;

   a*——临界音速

+lnλ2,于是得

其中,a(λ)的函数可通过计算或查表得到。

可见,亚音速尾管(λ1<1)出口截面的速度v2随尾管长度L的增长而增大;超音速尾管(λ1>1)出口截面速度v2则随长度L的增长而减小。但无论是亚音速,还是超音速尾管,随着L的增加,v2都存在一个极限值,即=1,v2=a*。对应此极限值的尾管长度就是在给定v1条件下的极限尾管长度。

,称为尾管折算长度。则尾管极限折算长度为

无论是亚音速尾管或超音速尾管,其长度L都必须满足:

否则,在亚音速尾管中会出现燃气流阻塞;在超音速尾管中会产生激波,这都是不允许的。