Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А., страница 3

Важно в весовой характеристике связать вес двигателя и создаваемую им 13 тягу, Конструкппя весом двигателя характеризуется удельным ~.лв 1 к/ к/ 1 кГ' т (0.12) где 1„„— собственный вес двигателя, Р— тяга. Мопцюсть двигателя точно так же, как и коэффпппенты полезного действпя, обычно пг используется прп расчетах ракет н пх двиг мелей. Однако в некоторых случаях — главным об1/азом л.чя того.

чтобы качестве/п~о спавпить 1/акетньп. двигатели с другими типами тепловых двигателей,— понятие о мощности для >К1эД вводится. При этом мощность определяется либо как работа в сдипиг~у времени по персмепь нию ракеты, либо как кинетическая энергия массы газов, выбрасываемых за одну секунду из сопла. В первом случае где и — скорость полета ракеты, м/сек; Р— тяга, кГ. Во втором случае или еб/лт З 7З (0.14) Мощность й/э характеризует двигатель.

Однако, рассматривая выражения (0.13) и (0.14), можно заключить, что мощность Л/в сама определяется введенными ранее основными параметрами )КРД и поэтому по существу не дает ничего но. вого для оценки двигателя. 14 где тв,, — гкоросч ь пстсчспня, /и/сек; // расход г/жов пз сопла, //Г/гак. Легко впч~ ть, что мощность й/~ пе подходит для характеристики двигателя, так как опа меняется по траектории полета ракеты при неизменном режиме работы ЯРД.

В люмепт старта ракеты й/,=О, хотя двигатель развивает полную тягу. Формулу для Л/е можно преобразовать. Учитывая, что Р= с/Ргзя а тв, =дРгх при //„ = г/„, получим Д/2= 2.75 (О. 13) Жидкостные ракетные двигатели могут иметь о цепь большие мошносгн.

Та~', например. двигатель с секундным расхоь/ сей дом топлива 200 кГ!сек и удельной сагой в 300 — ' развивает мощность "д1 зоо"" "оо 2. гз $ ВЗ. ТРЕБОВАНИЯ К ЖРД Основпыс характеристики ракстгя зависят от свойств и особенностей применяемог о па ней двигателя, Поэтому к ЖРД предъявляются очспь жссткпс грсбоваппя. 1Ькогорыс нз нпх являются общими лля всех ЖРД, пезависи.ю ог гого, па каких летательных аппаратас они используются, другие спеши фичны и характерны лишь для двигателеп определенного назначения.

Обшнми треоованиями, пр,дьяв;явными к ЖРД, являются следуюшие. 1. Двигатель должен развивать возможно большую удельную тягу. Это подтверждается анализом изпсстпой формулы К. Э. Циолковского, согласно которой скорость ракеты * в конце активного участка траектории составляет и =дР, 1п —, к зд я где 1'е — вес ракеты в момент старта; 1'я — вес ракеты в конце активного участка траектории, т. е. по израсходовании топлива в двш.ателс. Из этой формулы следует, что увеличение удельной тяги ведет при пРочих равных условиях к увеличению скорости Ракеты, а следовательно, и дальности ее полета. Так, например, увеличение удельпон тяги двигателей межконтинентальной Ракеты на 1оо в некотоРых слУчаЯх Увеличивает дальность ее полета на 300 — 400 кж, т. е. примерно па Зо/о. 2.

Собственный вес двигателя должен быть возможно меньше при данной тяге. Это требование подтверждает анализ той же формулы К. Э. Циолковского, из которой следует, что, чем меньше вес двигателя, тем больше отношение веса ракеты с топливом к весу без топлива, т. е. величина уе —.

Обычно требование уменьшения веса двигателя формулируется как требование уменьшения удельного веса тв,. 3 Двигатель должен обеспечивать получение пеобходя- """"'Р"'Р" * . ««у Р ° яез Без учета силы тяжести я сопротивления воздуха. 15 летательного аппарата. Чаще всего от двигателя требуется получение определенных значений тяги н расходов гоплива, что обусловливает и определенное значение удельной тяги. Когда говорят о том, что параметры двигателя должны равняться заданным, имеют в виду и возможный (допустимый) разброс этих параметров.

Конечно, определенные отклонения параметров возможны всегда, Важно, чтобы они не превосходили допустимых. 4. Двигатель должен обладать высокой надежностью )заботы. Надежность двигателя в значительной мере о»ределяет надежность ракеты или другого летательного аппарата. Отказ или авария двигателя приводит, как правило, к невыполнению зада'ш, которая должна решаться летательщям аппаратом.

Иногда требование высокой надежности обьеднняется с предыдущим требованием точности работы ЖРД, так как в понятие надежности работы входит и свойство двигателя работать так, чтобы его параметры укладывались в допускаемые пределы. 5. Эксплуатация двигателя должна быть безопасной и по возможности несложной, а его копсчрукция — простой по технологии и дешевой.

К двигателям боевых ракет кроме перечисленных выше предъявляются егце следующие требования: пуск двигателя должен производиться в те чение короткого промежутка времени, а храпение ракеты с двигатетем, подготовленным к пуску, должно быть достаточно длительным. К ЖРД косьпшеских аппаратов предъявляются дополнительные требования, вьпекающие из специфики их работы и пуска в условиях вакуума и невесомости. Определенные требования к двигателям, зависящие от их назначения, предъявляются и в области регулирования параметров, автоматизации работы н контроля за работой, Одновременно выполнить все требования иа одинаково высоком уровне обычно невозможно, так как эти требования часто противоречивы. Например, чтобы выполнить первое из основных требований к ЖРД вЂ” увеличить удельную тягу, необходимо повышать давление во всех элементах двигателя и применять топлива, неудобные в обращении Но, повышая давление и используя топлива с плохими эксплуатациопнымп качествами, трудно обеспечить высокую наденгность и простую эксплуатацию двигателя.

В зависимости от назначения двигателя и условий его работы в каждом конкретном случае определяются наиболее важные требования, которые и выполняют в первую очередь. Выполнение других требований при этом достигается не в полной мере. 16 в ББ КДАССИФИКАИИЯ ЖРД Жидкостные ракетные двигатели очень многообразны и классифицируются: ' — по назначению ЖРД деля~ся на двигагели боевых ракет, двигатели космических ракет, двигатели космических аппаратов различных типов и т, и. В зависимости от назначения двигателя меняются как его параметры, так и особенности устройства; — по прим~ нигмому топливу различают ЖРД иа высоко«ипящих и пизкокшннгшх окнслптелих, н особ~в группу иногда выделяют ЖРД на жидком водороде; — по числу камер ЖРД делятся па однокамерные н многокамерные; — по типу системы подачи топлива ЖРД подразделяются па -двигатели с вытесщ4тельной и насосной подачами топлива. Особенности обеих этих групп двигателей будут рассмотрены ниже; — по числу возможных включений различают ЖРД одноразового н многоразового действия; — по возможности воздействия на параметрыы ЖРД яр и его р а боте двигатели делятся па регулируемые и перегулируемые.

Каждый из отмеченных типов ЖРД классифицируется еще по ряду признаков, Более детальная классификация требует рассмотрения устройства и работы отдельных агрегатов н систем двигателей. В дальнейшем по мере изложения свелений об агрегатах двигателя будем в случае необходимости возвращаться к классификации ЖРД и детализировать ее. $ В.Б. СХЕМЫ ЖРД Схемы ЖРД отличаются главным образом системами подачи топлива. В ЖРД любой схемы давление топлива перед камерой должно быть больше давления в камере, иначе невозможно будет подавать компоненты топлива через форсунки.

Повысить давление топлива в )КРД можно по-разному. В двигателях с вытеспптельпой системой подачи повыШение давления ~сплина достигается созданием высокого (большего, чем в камере) давления газа, заполняющего пространство над компонентамн топлива в топливных баках. В ЖРД с насосной системой подачи топлива давление в баках значительно меньше, чем давление в камере.

В такой систем ой системе повышение давления компонентов достигается НСПОЛЬЗОВ 4 спользованнем специальных насосов, устанавливаемых на магистралях подачи топлива. 2 — 2ББ4 17 : .)т)$ г)$)с си!те'и ! Подачи нзаынак)т так:ке с и с т е «! и и и с и;)груж) нпымн (в))т)сни)ельнзя1 и рззгруж! н- $$ )! м и $$)асос))ая) баками, Схемз )КРД с вытссш)тельной системой подачи топлива нр))всдснз из рнс. 0.6. Двигатель такой сисгемы состоит из камеры !), трубопровода)! подачи топлива 1. к.)апаиов 3, бакин с топ.)ивом '), уст)ро))сгв)$1.

Эт)) устр))$)ство, )и)р)$$)з)$$- изюи)! $ сжат)$$$ $ $ ллн пою,)п)ения дзвл; ння в баках, низы и))г)я и! «) «$).)я ! ))р)))$ ')зи)$) пня Д ) н: ч.'$.)з ~ зб мы )ви$;$)слч )л.) !.$иы з)$$ $$$$$!!. з),;,) ч5,)н )ор дзвл)$)ня $$) ф)$)к)$)ни)$)рте)с .)з))лспн)- з 6,)кзт н) велико, И)и! - -г запуске ЖРД пз аккумулигора дагления начинает поступать в баки сжатый гаа, открываюгся топливные клапаны п компоне)мы топлива подаются в камеру. !1ро))сходиг воспламсш- -э азстся Лзвлеине, и двигатель вы- л )однт на )ребусчын р)жим рз- Г---- -',,„* — --5 богы.