QJ 1395-1988 固体火箭发动机比冲效率的简化计算方法和计算机程序.pdf
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1、a.J 中华人民共和国航天工业部部标准QJ 1395一锦固体火箭发动机比冲效率的简化计算方法和计算机程序1锦8-03-18发布1988-12-01实施中华人民共和国航天工业部发布E次1 主题内容与适用范围.,.川. (1) 术语、符号中. (1) 3 比冲效率部简化计算方法. . ( 2) 4 计算银程序与计算步骤川.山.事. .e川.川. 选择计算方法约原则. . .川.U .川. . .,川. . . . . (7) 渝录A囡体火吉簿营发动事祝L比玲呈效竟率参数丰符苦号麦辛补充件).川.们.,川.(8) 滋录B计算机程序与程序说明补充件. .( 11 ) 满录C计算机票程序补充伶. ( 1
2、8) 前录Dtl算示倒参考得). . . . . . . . . . (32) 中华人民共和医航天工业部部标准自体火箭发动机t:中效率的简化计算方法和计算艇程序t 主噩内容与适用葱噩本标准越定了含铝固体被选费i火箭发珍机比:中效率的窝化计算方法。本标准适用于含氧囡体挺进刻火箭发动机设计。2 术潭、符号2.1 术语2.1 .1 燃烧效率n。单位姓造剂的化学运铃涣成有用热范的完善程夜,2.1.2 暧管效率h OlH95-88 单位章程烧室统烧声中革的熟能辛辛换成阶管吕1日功能的完善程度。岐营效率值等于极j司状态下磺管始实际主L力系数与.l!t在推力系数之比佳。1.1.3 扩张援失lV1 排气功f量
3、不草行于睽霄验线运成的推力和l宅冲损失。2.1.4边界层报失卉。稳住燃气法与费管壁之泻的理擦以及燃烧产物主主岐营窒散热所引起的效力和主主冷损失。2.1.5 化学动力学损失l飞膨:l过程中燃烧产物的复合与离娇反r,:,;不能达到化学孚街度引起始实际比玲对理泣比引l由统差。2.1.6 潜入损失1飞喷管潜入装药燃烧室内腔所引起前比冲损失,2. 1. 7 两相流损失4飞pl资管凝聚相与气相之词存在这度苦苦后与温度滞后所引起的推力和民已冲损失。2.1.8 喷领袋蚀损失J匹马i较衬绕蚀引起的喉径变化所运成的接力和比冲损失。2.1.9 吉普驾时阂 药往质量燃烧一半时,燃烧室自由容积和燃烧产物密度的采积与睽管
4、质量流量之lt镶32.1. 10 f可切锥焦10 丰富切于初始膨胀i段主墨西酶线且运过m口商海点的直线与喷管轴线之i同约夹角。2.2符号符号m附录.Ao能天工业部198量仍一18社准1983-12-01实施l QJI395 喜喜3 比l1效率的篱铠计算方法3.1 .擎疆关注3.1 .1 方法11要参数相关法是统计梧吴法,比t申效率用含有八+独立交量的运数表示-3.1.2 Jt算公王军3.2 效率蜀手法3.2.1 方法攘.(,= 1.1707 +0. 01221 n-0.0465江.-0.23,11归队刷51翠玉+0.町31n (1 -斗旦)- O.0084In. -O.005S1nptb十o.
5、oo33ln(与L).u.u.u . ( 1 ) 雹,1,+2缸a,盟川噜叮叫.,. . .叩. 川.3 dzamtaaiE, (仨-ol3比冲效率用燃烧效率与磺管效率的重要积表示,燃烧效率用装药中实际燃烧铝情况下的比防与理论比冲之比表示。对燃挽着的铝颗粒部运动方程组求解2500余次.将全部结果拟会,却得到未燃烧的铝瞬时质量分数表达式,该式再经商次积分,就得到燃烧室中未然烧刽铝平均质量分数表达式。唱量管妓率量呈喷营损失计算中得到。计算的境管损失有扩张损失、边界层损失、化学动力学提失、潜入援失、两相流损失及核暖烧蚀损失。3.2.2讲算公式3.2.2.1 fI:玲效率啊,=!e.r1I. . (4
6、) .2.2.2 曾慧效事plf生l. . 主主中I.Fo与Idb的徨按Q11393t e = _!J._旦L. . . . ( 8 ) m,雷qmt=一主ELniL. ., . . ( 9 ) c ; R. .,. ,. . . .( 12) 队发于尺寸分布范围内未燃烧铝孚海串串晾费量分数F-1:+MEP.,. ., ( 13 ) C, 绘寇铝匮粒子直径Dp,的值时,燃烧室中未毅烧铝串串时渍量分数2h ( 14 ) 丁王豆豆E仨于C=Cl -cz .+. . . . . (15) 乞=1. 5318c r+1.23- 6c2 -. (16) 0.9418 (1+95.831. ) , ( 1
7、7 ) i十100j.&z乌旦旦二号. .u. . ., . ( 18,) 1 +0;0621. ),=一旦.,., ( 19 ) T,主一:-;:-0.3-3f R a=1+0.9509R,e-J,lS7、/RL叫.3-3(c )e.1 -3 5 .(20) T,这g=exp C - 17. 3;(-1) J .h. . ( 21 ) 0.,012 归。,16)0+0.452叫此65十川2延d, 图个无层次交量居绕时间与滚动时间皇宫比T.(22 ) 5 VwDpil.8 rs-=O.63Xl俨一一L一. (23 ) 民主KE辈子等圆孔翠通气邀集3 QJ1395-88 2V, R,=-JE一.
8、 . ( 24 ) !; 参数V.角药技瞬时然烧麦葱上约连续方程导出。f.w=旦旦. .,. . . . ( 25 ) 1 Oo.PIl 松弛n.t闷与流动对j泻的主t:,u:Pai D! J T震=ia-7-J二_!_. ,. . . . -. ., . ( 26 ) K叶、雷诺数R,:R呈V.p萨R=l-3 .l-?马_. . .,. . . ., . ( 27 ) 燃烧室主因iX长Jj,L=主于. . u. (创 铝/铝囡幸在子的燃烧速亘在常数K,K=8.27X 10-蕃.1,.Qp;.27 式中z,11;=1f ( (七O.5XAll乓) X, +土XAI山1兴. . ( 30 ) l
9、 ( 1-宜AI20a.). -, 2 .- J f. 铝E骂鞋子的尺寸分布及其平均豆径D,.本标准认为,在发动机燃烧过程中,喜毒肘药桂燃窗上铝囡辈辈子的尺寸服从对数至态分布。3毒分布量数为snu, a m jBEPW -b m 1 z Ie, .1 、2nDpze 1 句龟d P D ZU 式中:D伊,0;。E , . 、. . . . . . e. 11哥格流损失凡,n C Dl l飞p=Ct一,.云一:OL;,O9gAC 俨1号,c胸. ( 39 ) D.=2.76221 d雹Q2Gl2. (1 -exp (-2.3 x lO-n步p).(的)f=1俨S,08 4Dpn8 55585 0
10、. 。,全D pn 8 38.8188 o 8 0_38 a, 5.8 4嘎Dpn豆8135.8618 0. 0.4 D,8 129 05. 。.8038 5 QJ1395-88 f. 喷喉绕蚀损失N=l乌舌L至上(42) CF=/ 儿1-( p)ti付i(2乌且主王二=Plb - P:b Ptb ( 43 ) c=一三一. . . . ( 44 ) 4 计算极普序写计算步襄u 计算机军军序计算誓1程?于与程序说明鬼附录B.4.2 计劈步要乱2.1方法标志18贼倍。i毛雹.2.2 输入已知数据觅陇录BB5). 4.2.2.1 如果lB=l,则输入文件MAlDATA和ALF丑DATA中参兹的建-
11、4.2.2.2 如果IB=立,JlU输入文件MAIDATA和NOZDATA中参数的筐。2.2.3如果lB=3,那输入文件MAI.DATA、ALF丑DATA和NOZDATA中参数的值。2.2.4 从键盘打入发动祝名称代号e4.2.王若毒用然烧效率子程序。a. 计算时刻t=tH才参巍趴!.R r, Dp ;. dnn . d皿.F及F,将/iJ;赋于j.iJ b. 计算下一对主t=M十f对多数石、h儿,王、鸟,、dm鄂、dm.F及后,将当前徨6F与上一对怒值云的和赋于FJ。.判断s翔呆Dp;小子等于D如l转向步骤毡,否l!输出参数F与F。的值多d. 判断公式31申妻分下限D.凹的辛辛值合理性.如果
12、民.,街初惶不合理,应重新盖章建,并重复步骤a-c室t初古董合理为止.4.2.毒澳屠境管效率子程序。6 &. 从键盘打人发动机名称代号,b. 如果要求输出己知参数的徨,到).键盘打入拉丁字母y,否则打入拉丁字母刻,C. 从键盘打入方法标志J均值9d. 计算喷管各项损失Nd. JT磊、;_Vk、Ns、JVtp及Ndk 计算喷管效率勺,f. 计算参数报关法的Itlll数字1JlSo-QJ1395-88 &2.5 t吉Q1393计算Fo和Alt雪况下参数人(Fo)与18.!h的值.2.6 诗算燃烧效率仇的筐。.2.7 计算效率团子法的达岭效率篮。事选择计篝方法割震撼虱1被选腾的计算方法,其给定袖参数
13、徨必须齐全。S:.2 要求快速提供应玲效率值肘,宣选用参数相关法.辛.3需要详细分析发动机与喽管性能时,主运用效率渴于法。军.4当离辛辛方法部采府对,应分折与比较计算结果,.以其中接溢于实际的那种结为有效筐,舍弃另一种值。7 QJ13幸.-8百猾豪a体火箭发现菩1比培效率,戴符号襄补充件A AI 麦单位有?名数药柱燃烧酒京喷营出口截E王军再参程序符号ABc K) 公式持号A. cm -,E A 喷音在部平均截苟识AT A , A , 推进吴建立卡铝始苔分吉量A, m uv C宣EF。Fo 燃翁室中结实际辈革挠的平窍质量分数F F2 燃烧室中去燃烧铝豆粒子的平均贯量分数F 尺寸分布中圭燃结铝平均
14、瞬时京量分数F F 燃绕室中丑燃烧铝撰IlfJj贯窒会致军,h G, H 曲线掠古方意经中的函数IB , J IB , J 计算方法标志b、c、c,、c,EZ C王三3DPl I 门PI 旦旦)I I DP ( 1 ) 燃烧产物中氧化物摩年百分数曲线拟古方程也中的函数幸Z主喷幅挠蚀的推二号军数燃主是窒铝l毯子约平均亘经CF (e ) D p ; 暖营中铝缸子的平均直泾铝记挖子直空公式(3J.)中积分于被咳芳出口内空Dpo Dp, !P.o d. 孩音平均意经DT d也Icml , 8/8 怪lj载于韵燃烧洼辛苦数RA玄E i哇浇室无司次失骂王ALL L LN 呢营唤部主出口截E圣约轴号长!lt
15、Lo C汗a AM LGR 燃烧室内星空长度药校长度Lm L S Q11395-118 续袤Al 公式得号程序符号参数名称L乱建LSUN 喷晋撞去人头度手VDY(K) 主专往街厚mD I A面可以DFo时空甜子白质量精m. AME(E ; 烧去接进剂的原量分数njc 也r,Ri R , 飞r,r, ro. ., V牛V,DANRHOAL RHOGR RHOGA TAF 燃烧窒凝聚辛苦组分泼皮药拉平稳置在速燃烧室有效半径燃稳产培的平女号气体章教咳营P卖部上去牵挂生率二三径岐营喽部下游曲丰半径暖我半径#贯烧室壳i体有效容燃辑室瞬对自由窑积否在像在药柱燃E写上气体的楼皇宫速麦喷管初始扩张辛先喷营出口
16、扩张主竟平均扩张半角推进熟中过氧酸主茸的质量分数也钱;丑合方程经中豹函数比热!:tyoc吉吉亟室主燃二是窒喷营卒均丰富击波主七热比喷苦人口fj!l比铝主E章主子密度主号住密度燃气密度燃烧室平均滞留时司cm 音7曰! cm/s cm IJ/kg. k cm cm m/s () ms E QJ1395-88 续衰AI 公式符号程烹符号垂数名称!单位B 于专TAB 燃油时i母与滚动I!-I哥比去主2理TR 松主运时:司与应动对10m值 SIGMA. logloDrl商标准古自差1司QJr3领-88隙录Blt算视程序与程说囔拎充件)题体火箭发动机比1中效率汁算机凉程序用FORTRA可语言编写11 原程
17、序昆体火箭发动机比哼效率源程序列入附录C12 程序子疆nD1II称代号与l1J锺程序递属关系如图BI历示伽U黠8URAt.MAIN NOZEA 图Bl程序递属关系12.1 PROGRA幌MAI睡NQ(, Q) ().IP 固体火箭发动魏比2中效率主程序e读入方法标志值和文件MldDATA中子程序公用参数给定毡,满JIl子程序。12.2 SUBROUTINE甘甜BURAL未燃烧链子程序,读入文件ALFRDATA中输入参数锺s计算并输出然绕室来燃烧铝困雀子的案量分数等参数,111主程序MAJ只满用e12.3 SUBROUTINE QIP 线注撬侄子程序。内提稳定时刻药桂然酒、药位通道截商及燃烧窒压
18、强的串串Ilf值.昌予理FY:UNBURAL混F碍。11 QJ1395-88 B2.4 SUBROU!flE剖Q(毡,Q) E态分相概率标准于程序,计算并输出指寇时刻药桂燃烧酒积上铝酒泣子给累积分布渴数锺,自子程序UNB1;RAL词用。B2. 5 S臼BROUTlfI蝇.QZEA喷管效率子程序,读入文件NOZDAA中输入参数筐,计算并输出喷管损失和参数相关法的比冲效率倍多自主程序MlAIN读到B3 窑鳞蛮量B3.1 方法标志IBJ寻比冲效率原程序可以单独计算燃烧效率、理壁簧效率或参数相关法的比;中效率2也可以联合计算晓管效率、燃烧数率及幸也冲效率选择计算方法的方式是在键盘上读入表缸中的方法标志
19、筐。表Bl方法标志功能!B 1 只计算燃烧效率IB 2 只计算咬管效率和参数丰富关注的比冲量事Z E 只t算境管效率z z 只计算垂数相关法的比J中效率IB s 计算摞续放率、咳营效率JHtl中效率B3.2 撞割爱量K在于程序UNBURAL中,控制变量K表示数经元素个数,KiI!J值自用户自寇。在子程序NOZETA中,控制变量K表示j费管凝聚辍位子豆径表达式类型。K=1表示标准中公式40,K= 0代表编哥哥说确书中公式1.B4 程序计算灌程程序计算流程如愿B2町B4哥示.L2 豆三主主18=1 QJl革路88 主越:!filAIN读1垂僵编A文件M.IVATA.组1B = 2 工邑=3勉来题B
20、2主程序MAIN计算流程框吕E手雄f!.NOZETA13 QJ 1395-88 输主件AJ.FRl?ArA如歉锺I -1 A/IIJ( I )雹刷E(I )、F.K董都筐手往jf阳号程i1fa.rp计雾TR、陪、仨f2.零.,._:pp, IIP(f)41A何1210.咀08i三立t r.: 号a 叩CPZ 平函B3于程序UNBURAL计算流程14 QJl到军-89输入文件rvOZlJAA步按撞苍主计.NE:J I 主2iEB4子程序NOZETA主算流程15 QJ 13垂圭-88输入警数程序输入参数列入表B2- 84, B5 ALF茸DATA的输入参数表B3公式符号程i1符号 ¥VMGR RH
21、OAL P F RHOGR MAIDAA的输入参数表B2公式符号程序得号T , TB T. AI GAMA RAE ., A. e EX. XA1:m SIGMA X C XAL203 吨,良d4eJ一豆RaAL BI D于DE RGA z e EPSC AMU L. ALM A. w K ipip) KKEua fi:( RaYC AADP t . d价NN TA DTIN N到P NOZDATA的输入参数表B4公式符号程F乎寻寄号公式样号程穿警号L ,. L LSUN 山um必Lem FZPEpe PC PA J PE 电 GOTO 60 56. 95 OPEN (6, FILE= PRN
22、) 57, WRITE(6, IOO)ATI, ATIN, AE 58. 100 FORMAT (, BN, ATI=, F13.嚣,3豆,ATIN=. 59, 1 F13.5, 2X, ; AE-, F13.5). 在号,CLOSE (6) 61, 62, 63. C 64. C END SUBROtilTINE UNl!URAt;. CALCULATE COMBUS古IONEFFICIENY lN THE CHAMBER 65. P ARAMETE丑(K=13)在6,DlMEN510N AP (K) , AB (K) , PC (这),AMDK,串7.1 AMEK) , DY(K) , D
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