Nghiên cứu xây dựng mô hình toán mô tả quá trình làm việc của buồng đốt thứ hai động cơ kéo vũ khí FMV-B1

Trong giai đoạn này, một lượng khí nhất định từ buồng đốt thứ nhất tràn sang buồng đốt thứ hai làm thay đổi đặc trưng làm việc của buồng đốt thứ hai. Bài báo tập trung nghiên cứu xây dựng mô hình toán mô tả quá trình làm việc của buồng đốt thứ hai của động cơ kéo vũ khí FMV-B1 khi kể đến lượng khí bổ sung này làm cơ sở cho việc lựa chọn khối lượng mồi phù hợp. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu xây dựng mô hình toán mô tả quá trình làm việc của buồng đốt thứ hai động cơ kéo vũ khí FMV-B1 Cơ học & Điều khiển thiết bị bay NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN MÔ TẢ QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA BUỒNG ĐỐT THỨ HAI ĐỘNG CƠ KÉO VŨ KHÍ FMV-B1 Bùi Đình Tân*, Phạm Thanh Hải, Đinh Văn Minh Tóm tắt: Vũ khí FMV-B1 sử dụng động cơ hai buồng đốt làm việc nối tiếp nhằm tạo ra các chế độ lực đẩy hợp lý cho động cơ. Buồng đốt thứ hai bắt đầu làm việc khi buồng đốt thứ nhất ở cuối giai đoạn làm việc. Trong giai đoạn này, một lượng khí nhất định từ buồng đốt thứ nhất tràn sang buồng đốt thứ hai làm thay đổi đặc trưng làm việc của buồng đốt thứ hai. Bài báo tập trung nghiên cứu xây dựng mô hình toán mô tả quá trình làm việc của buồng đốt thứ hai của động cơ kéo vũ khí FMV-B1 khi kể đến lượng khí bổ sung này làm cơ sở cho việc lựa chọn khối lượng mồi phù hợp. Từ khóa: Động cơ tên lửa, Vũ khí, FMV-B1. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Động cơ kéo của vũ khí FMV-B1 [1] sử dụng kiểu kết cấu động cơ hai buồng đốt làm việc nối tiếp (ĐTR2B) có mô hình kết cấu như trên hình 1[5]. Khi buồng đốt thứ nhất ở cuối giai đoạn làm việc, một phần sản phẩm cháy (SPC) của buồng đốt này tràn sang buồng đốt thứ hai nhằm đốt cháy liều mồi và mồi cháy liều nhiên liệu. Từ các nghiên cứu về quá trình Hình 1. Mô hình kết cấu động cơ. mồi cháy trong buồng đốt động cơ 1. Loa phụt 1; 2. Buồng đốt thứ nhất; 3. Liều nhiên liệu [2] có thể khẳng định khối lượng 1; 4. Mồi 1; 5. Lỗ trích khí; 6. Liều giữ chậm; khí bổ sung này tuy không lớn, 7. Van một chiều; 8. Mồi 2; 9. Liều nhiên liệu 2; nhưng có tác động không nhỏ đến 10. Buồng đốt thứ hai; 11. Loa phụt 2. quá trình mồi cháy ổn định của buồng đốt thứ hai. Trong những điều kiện nhất định, nếu bỏ qua ảnh hưởng của lượng khí bổ sung trong khi vẫn giữ nguyên khối lượng mồi có thể làm tăng áp suất đột ngột giai đoạn mồi lên đến giá trị gây nguy hiểm cho kết cấu động cơ. Phương pháp mồi cháy bằng dòng trích khí đã được ứng dụng thành công cho động cơ kéo vũ khí FMV-B1, nhưng báo cáo [1] chưa đề cập nhiều đến vấn đề này. Để có thể ứng dụng và phát triển phương pháp mồi cháy này cho các kết cấu ĐTR2B cần phải có những nghiên cứu sâu hơn về quá trình mồi cháy khi kể đến tác động của lượng khí bổ sung. Từ kết quả nghiên cứu đó cho phép xác định khối lượng mồi phù hợp của buồng đốt thứ hai của động cơ kéo vũ khí FMV-B1. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN 2.1. Kết cấu cụm giữ chậm và nguyên lý làm việc của buồng đốt thứ hai 2.1.1. Kết cấu cụm giữ chậm Các thành phần cơ bản của cụm giữ chậm (chi tiết 5, 6, 7- hình 1) được mô tả chi tiết hơn trên hình 2: liều giữ chậm (2) là liều nhiên liệu có cùng bản chất với 224 B. Đ. Tân, P. T. Hải, Đ. V. Minh, “Nghiên cứu xây dựng… vũ khí FMV-B1.” Nghiên cứu khoa học công nghệ nhiên liệu tầng thứ nhất; lỗ trích khí (1) nằm trên tấm chắn sau ngăn cách giữa cụm giữ chậm và buồng đốt tầng thứ nhất; lỗ phụt khí (3) có đường kính dv cho phép khí thuốc (SPC) phụt qua để mồi cháy cụm mồi của buồng đốt thứ hai; van một chiều (4) chỉ cho phép sản phẩm cháy một chiều từ buồng đốt thứ nhất sang buồng đốt thứ hai; van được định hướng chuyển động bới lỗ côn và bị chặn bởi tấm chặn (5). Tấm chặn (5) còn có hệ thống lỗ thoát khí cho phép dòng khí chảy qua. 2.1.2. Quá trình mồi cháy và làm việc của buồng đốt thứ hai Cuối giai đoạn làm việc của buồng đốt thứ nhất, bề dày cháy của liều giữ chậm chỉ còn một lớp mỏng dễ dàng bị đánh thủng do sự chênh lệch áp suất giữa hai buồng đốt. Một phần sản phẩm cháy từ buồng đốt thứ nhất chảy qua van một chiều sang buồng đốt thứ hai. Dòng sản phẩm cháy (SPC) có nhiệt độ cao nhanh chóng bắt cháy liều mồi, Hình 2. Mô hình kết cấu cụm giữ chậm. tiếp theo mồi cháy liều nhiên liệu làm 1. Lỗ trích khí; 2. Liều giữ chậm; 3. Lỗ phụt khí; tăng nhanh áp suất trong buồng đốt thứ 4. Van một chiều; 5. Tấm lọc chắn van. hai. Khi áp suất trong buồng đốt thứ hai tăng cao hơn áp suất buồng đốt thứ nhất, van một chiều bị khóa kín. Trong buồng đốt thứ hai tiếp tục các quá trình tăng áp, quá trình làm việc ổn định và quá trình xả khí tương tự như các quá trình diễn ra trong buồng đốt động cơ nhiên liệu rắn thông thường. 2.2. Hệ phương trình mô tả quá trình làm việc của buồng đốt thứ hai 2.2.1. Các quan niệm và giả thiết cơ bản - Coi dòng SPC từ buồng đốt thứ nhất sang buồng đốt thứ hai là dòng đọan nhiệt, một chiều, ổn định. - Bỏ qua lượng tiêu hao sản phẩm cháy trong buồng đốt thứ nhất do phụt khí sang buồng đốt thứ hai. Cả hai buồng đốt sử dụng cùng chủng loại nhiên liệu. - Giả thiết về quy luật cháy của thuốc phóng, thuốc mồi và các giả thiết khác tương tự như khi xây dựng hệ phương trình quá trình làm việc của động cơ tên lửa nhiên liệu rắn [2], [4], [6]. 2.2.2. Dòng chảy qua van một chiều Quá trình chuyển động của dòng khí qua van một chiều có thể mô tả như trên hình 3. Mô hình được mô tả như sau: tại một thời điểm t sản phẩm cháy chuyển động từ buồng đốt thứ nhất (có các thông số trạng thái áp suất p1, mật độ ρ1, nhiệt độ T1, thể tích riêng v1) sang buồng đốt thứ hai (có các thông số tương ứng p2, ρ2, T2, v2). Dòng chảy qua van có diện tích tiết diện Fv, đạt tốc độ wv và lưu lượng của dòng khí là m v. Van (pv, ρv, Tv, vv, wv) Với giả thiết coi quá trình Buồng đốt thứ hai Buồng đốt thứ nhất chuyển động của SPC qua van là quá trình đoạn nhiệt, p2, ρ2, T2, v2 p1, ρ1, T1, v1 một chiều, ổn định, khi này Hình 3. Mô hình tính toán dòng chảy khí qua van. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Tên lửa, 09 - 2016 ...