fа – удельная площадь среза сопла, м2с/кг;

- степень расширения рабочего тела в сопле.

Удельный импульс двигателя:

, (2.3)

где рн – давление окружающей среды, Па;

- удельная площадь среза сопла, м2с/кг.

Тяга двигателя определяется по формуле:

, (2.4)

где - расход рабочего тела через камеру, кг/с;

Fa –площадь среза сопла, м.

Удельная площадь произвольного сечения камеры сгорания и сопла определяется по формуле:

, (2.5)

где - число Маха в данном сечении сопла;

w – скорость течения рабочего тела в данном сечении сопла, м/с;

- cкорость звука в данном сечении, м/с.

Зависимость между степенью расширения рабочего тела в сопле ε и числом Маха на срезе сопла выражается следующей формулой:

. (2.6)

Зависимость между поперечными размерами сопла на срезе fa и степенью расширения газа в сопле ε определяется так:

, (2.7)

Нерасчетный режим работы сопла, когда ра<рн, называется режимом перерасширения и сопровождается проникновением скачков уплотнения внутрь сопла. Начало этого проникновения совпадает с моментом появления скачков уплотнения на срезе сопла, при ра<(0,2 – 0,4)рн. В ходе экспериментов было установлено, что число Маха в сечении, где располагается граница скачков уплотнения при их проникновении внутрь сопла, может быть найдено из уравнения:

, (2.8)

где Мх – число Маха в сечении границы скачков уплотнения;

ξ – поправочный коэффициент.

После нахождения из этого уравнения числа Мх можем определить:

- местоположение сечения Х:

, (2.9)

- удельный импульс двигателя:

, (2.10)

- скорость потока рабочего тела в сечение Х:

, (2.11)

- температуру рабочего тела в сечении Х:

(2.12)

2.2 Термодинамические процессы, протекающие в камере электронагревного движителя

Обобщенно можно представить ТД процессы, протекающие в ЭРД с ВЧ нагревом рабочего тела, следующим образом (см. рисунок 17):

Рисунок 3. Схема электронагревного ракетного движителя

Запишем уравнение баланса энергии в интегральной форме для промежутка времени в предположении установившегося процесса работы двигателя:

, (2.13)

где Qрас –потери энергии в двигателе, связанные с рассеянием ее в стенки камеры и сопла и др.;

Ср0, Сра – изобарные теплоемкости рабочего тела соответственно при температурах рабочего тела на входе в камеру и на выходе из сопла, Дж/(кг*К);

Т0, Та - температуры рабочего тела соответственно на входе в камеру и на выходе из сопла, К;

w0, wа – скорости потока рабочего тела соответственно на входе в камеру и на выходе из сопла, м/с.

Разделим все члены записанного уравнения на (), т.е. приведем его к удельной форме: