Курсовая работа по дисциплине
«Испытания и обеспечение надежности РД»
Проект выполнил:
студент группы РД-21 А. И. Ганюк
Курсовой проект
защищён с оценкой
Руководитель проекта, профессор С.Н. Козлов
2017
Содержание
Введение. 3
1 Теоретическая часть. 4
2 Расчетная часть. 5
2.1 Задание на исследование влияния числа пусков и количества боеголовок в боевой части ракеты на показатель боевой эффективности. 5
2.2 Задание для участка спада давления РДТТ с сужающимся соплом 9
2.2.1 Расчёт параметров рабочих процессов РДТТ. 9
2.2.2 Расчёт параметров РДТТ при 
. 11
2.2.3 Расчёт параметров РДТТ при 
. 12
2.3 Задание для проведения анализа рабочих процессов ПВРД.. 15
2.4. 19
Заключение. 23
Список использованной литературы.. 24
Введение
При выполнении курсовой работы необходимо решить следующие задачи:
1 провести исследование влияния числа пусков и количества боеголовок в боевой части ракеты на показатель боевой эффективности;
2 определить параметры для участка спада давления РДТТ с сужающимся соплом;
3 провести анализ рабочих процессов ПВРД;
4 провести прочностное исследование модели нагрузка-прочность для внутрикамерного давления.
1 Теоретическая часть
2 Расчетная часть
2.1 Задание на исследование влияния числа пусков и количества боеголовок в боевой части ракеты на показатель боевой эффективности
Исходные данные:
Считать что 
не зависит от количества боеголовок.
По заданным исходным данным определить:
1. Показатель боевой эффективности от 
и n=1,2…14;
2. Показатель боевой эффективности от и n=1.
Показатель боевой эффективности.
Если по одной цели проводят k независимых пусков, каждый из которых несет n боеголовок, действующих в зоне ПРО и по цели независимо, то вероятность выполнения боевой задачи рассчитывается по формуле:
.
На рисунке 1 приведены зависимости показателя боевой эффективности от количества боеголовок в боевой части при 1, 2 и 3 запусках ракет по одной цели. Зависимости построены на основе таблицы 1.
Таблица 1 - Зависимость боевой эффективности от и n=1,2…14
| n | Рэ | ||
| k=1 | k=2 | k=3 | |
| 0,7695 | 0,9469 | 0,9878 | |
| 0,8811 | 0,9859 | 0,9983 | |
| 0,8973 | 0,9894 | 0,9989 | |
| 0,8996 | 0,9899 | 0,999 | |
| 0,8999 | 0,99 | 0,999 | |
| 0,9 | 0,99 | 0,999 | |
| 0,9 | 0,99 | 0,999 | |
| 0,9 | 0,99 | 0,999 | |
| 0,9 | 0,99 | 0,999 | |
| 0,9 | 0,99 | 0,999 | |
| 0,9 | 0,99 | 0,999 | |
| 0,9 | 0,99 | 0,999 | |
| 0,9 | 0,99 | 0,999 | |
| 0,9 | 0,99 | 0,999 |
Рисунок 1 - Зависимость показателя боевой эффективности от количества боеголовок в 1 БЧ
На рисунке 2 приведены зависимости показателя боевой эффективности от количества запусков ракеты по одной цели. Зависимости построены на основе таблицы 2.
Таблица 2 - Зависимость боевой эффективности от и n=1
| k | Pэ |
| 0,7695 | |
| 0,9469 | |
| 0,9878 |
Рисунок 2 - Зависимость показателя боевой эффективности от количества пусков ракеты
Рисунок 2 показывает зависимость показателя боевой эффективности от количества запусков ракет по одной цели при 1 боеголовке в ракете.
2.2 Задание для участка спада давления РДТТ с сужающимся соплом:
По заданным исходным данным определить следующие параметры РДТТ:
1. Скорость истечения;
2. Зависимость скорости истечения ПС от k;
Исходные данные:
;
K.
В таблице 3 представлен показатель политропы.
В таблице 4 представлены температура ПС, давление в камере сгорания, коэффициент α.
Таблица 3 - Исходные данные для проведения расчёта
| Показатель политропы | 
| 
| 
|
Определение температуры из зависимости:
Таблица 4 - Исходные данные для проведения расчёта
 ,K
| ||||||
| P, Мпа | ||||||
| α | 0,94 | 0,91 | 0,88 | 0,84 | 0,7 | 0,6 |
2.2.1 Расчёт параметров рабочих процессов РДТТ
Расчёт параметров РДТТ при 
.
При P=1 МПа, =1800 К получим:
Скорость истечения из сопла.
Из уравнения состояния идеального газа, и баланса энергии в газовом потоке выводится формула расчёта линейной скорости истечения газа из сопла Лаваля:
При P=2 МПа, =2100 К получим:
При P=4 МПа, =2520 К получим:
При P=6 МПа, =2640 К получим:
При P=8 МПа, =2730 К получим:
При P=10 МПа, =2820 К получим:
2.2.2 Расчёт параметров РДТТ при
При P=1 МПа, =1800 К получим:
При P=2 МПа, =2100 К получим:
При P=4 МПа, =2520 К получим:
При P=6 МПа, =2640 К получим:
При P=8 МПа, =2730 К получим:
При P=10 МПа, =2820 К получим:
2.2.3 Расчёт параметров РДТТ при
При P=1 МПа, =1800 К получим:
При P=2 МПа, =2100 К получим:
При P=4 МПа, =2520 К получим:
При P=6 МПа, =2640 К получим:
При P=8 МПа, =2730 К получим:
При P=10 МПа, =2820 К получим:
Полученные данные представлены в таблице 5, построены зависимости скорости истечения от времени (рисунок 3) и давления от времени (рисунок 4):
Таблица 5 - Скорость истечения ПС из сопла Лаваля
| P, МПа |
|
|
|
 , м/с
| |||
| 1772,48 | |||
| 1671,8 | 1620,7 | ||
| 1543,5 | |||
| 894,9 | 885,3 | ||
Рисунок 3 - Зависимости скорости истечения от времени
На рисунке 4 видно, что на 47 секунде спада давления на выходе из сопла скорость течения ПС падает до дозвуковой скорости.
Рисунок 4 - Зависимость давления от времени
2.3 Задание для проведения анализа рабочих процессов ПВРД
По заданным исходным данным определить следующие параметры ПВРД:
1. Термический КПД двигателя;
2. Скорость истечения ПС из сопла;
3. Тягу двигателя;
4. На основе полученных результатов построить зависимость тяги от диаметра.
Исходные данные:
;
;
;
;
;
В таблице 6, представлены диаметры и расходы топлива для разных скоростей полёта.
Таблица 6- Исходные данные для проведения расчёта
| Скорость полёта (W), м/с | W=600 м/с | ||
| Диаметр входного сечения диффузора (D), мм | |||
| Расход топлива (МТ), кг/час |
1. Термический КПД.
Термический КПД определяется степенью повышения давления в диффузоре, который определяется из уравнения:
Интегрируем это уравнение для случая полного торможения воздуха, используя уравнение адиабаты 
и уравнение состояния 
, получим:
Решение:
1) 
(w2/2) 
k 
1 
2 
2) Площадь входного сечения диффузора
3) Плотность воздуха в наибольшем потоке
4) Расход воздуха
5) Подведенное количество топлива
6) Температура на входе в КС
7) Скорость истечения газа в атмосферу
8) Тяга ПВРД
174.4 
607.2
Термический КПД при скорости полета W=600 м/с, равен 
Термический КПД зависит от степени сжатия продуктов сгорания в диффузоре, а она зависит от скорости полета.
Значение 
увеличивается с увеличением скорости полета, а с уменьшением скорости экономичность двигателя и тяга резко уменьшается.
2.4 Задание на проведение прочностного исследования модели нагрузка-прочность для внутрикамерного давления
Для внутрикамерного давления заданы математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение:
;
;
.
По заданным исходным данным определить:
Коэффициент запаса прочности и коэффициент вариации для внутрикамерного давления;
Исследовать влияние этих коэффициентов на вероятность безотказной работы.
Определение коэффициента запаса прочности – 
и коэффициент вариации – 
; 
; 
.
; 
;
Расчет вероятности безотказной работы для ранее рассчитанных коэффициентов
;
.
Исследование влияния коэффициентов k, 
, 
на вероятность безотказной работы
Исследование проводится при 0,9< k <1,5 и 0,01< <0,05. Полученные данные представлены в таблице 7, а так же графически на рисунке 5 и 6.
Таблица 7. Данные полученные при расчете ВБР при 0,9< k <1,5
и 0,01< ν <0,05
| k |
| 
| 
| 
| 
|
| 0,9 | 0,01 | 0,01 | 2,08*10-5 | 0,970362 | 0,873741 |
| 0,02 | 0,02 | 0,5 | 0,895294 | 0,830142 | |
| 1,1 | 0,03 | 0,03 | 0,9997 | 0,816958 | 0,781679 |
| 1,2 | 0,04 | 0,04 | 0,757585 | 0,739383 | |
| 1,3 | 0,05 | 0,05 | 0,714654 | 0,705373 |
Ниже представлены зависимости скорости истечения от времени (рисунок 5) и коэффициента вариации (рисунок 6). Зависимости построены на основе таблицы 7.
Рисунок 5-Зависимость ВБР от k при 
; 
Рисунок 6-Зависимость ВБР от 
при k=1,03
Заключение
Исследование влияния числа пусков и количества боеголовок в боевой части ракеты на показатель боевой эффективности показало:
1. На рисунке 1 видно, что показатель боевой эффективности с увеличением n и k растет и стремится к единице.
2. Из рисунка 2 видно, что с увеличением только k вероятность боевой эффективности увеличивается.
При расчёте параметров РДТТ, по полученным данным и построенным зависимостям можно сделать следующий вывод: при увеличении показателя политропы скорость истечения ПС из сопла уменьшается.
Был произведён расчёт параметров рабочего процесса ПВРД, по полученным результатам можно сделать следующий вывод: при увеличении диаметра входного сечения диффузора, тяга двигателя будет увеличиваться.
Параметрический анализ модели «Нагрузка – прочность» для внутрикамерного давления показал что: вероятность безотказной работы с увеличением коэффициента запаса увеличивается и стремится к единице. (Рисунок 5), с увеличением коэффициента вариации вероятность безотказной работы уменьшается. (Рисунок 6)
По результатам курсовой работы решены все поставленные задачи
Список использованной литературы
1. Надежность ракетных двигателей /С.Н. Козлов; Алт. гос. тех. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2011. – 169 с.
2. Теория вероятностей/ Е.С. Вентцель 1969, 4-е изд, -576с
3. www.vonovke.ru/s/vozdushno-reaktivnyiy_dvigatel_-_pryamotochnyiy_vozdushno-reaktivnyiy_dvigatel