Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г., страница 12

Максимальное значение (Км гх) ш х ограничиваетсяя возрастанием температуры генераторного газа, что становится опасным для турбины, особенно в случае окислнтельного ЖГГ; минимальное значение (Кшг г) ш;„также ограничивается главным образом ухудшением смешения, появлением даже в окислнтельном ЖГГ твердой фазы — углерода — и, наконец, прекращением горения. Поэтому эта схема регулирования тяги из-за температурных ограничений генераторного газа имеет очень ограниченные пределы ее изменения по сравнению с номинальным значением тяги. 3.

Регулирование давления подачи компонентов ла входе в камеру двигателя. Эта схема приведена на рис. 3.6. Здесь устанавливаются два регулятора давления соответственно на линиях окислителя н горючего Рр „и Р,г. Регулятор Ррг поддерживает заданное давление подачи горючего в камеру сгорания нли его изменяет в соответствии с "указаниями" а гу Ряс. 3.6.

Схема регулирования тяги в соотношения компонентов путем регулирования давленая подачи компонентов па входе в камеру на основе регуляторов давления Р рок рг Рпс. 3.7. Схема регулпроваяяя тяги я соотяошепня компонентов путем регулирования Рмходов компонентов па входе в камеру яа основе регуляторов расхода Р т м 53 системы управления. Регулятор Р р поддерживает и изменяет павле. Рок нне подачи окислителя в камеру сгорания в соответствии с давлением по. дачи горючего. Оба эти регулятора давления практически являются регуляторами расходов компонентов.

Поддерживая или изменяя давление подачи компонентов на входе в камеру, они этим самым поддерживают или изменяют их секундные расходы, сохраняя в то же время неизменным соотношение между ними. Таким образом, оба эти регулятора вместе выполняют одновременно роль и регулятора тяги и соотношения компонентов. 4. Регулирование расходов компонентов, поступающих в камеру двигателя.

Эта схема представлена на рис. 3.7. Здесь, как и в предыдущем случае, на трубопроводах окислителя и горючего перед входом в камеру установлены регуляторы расходов — Р~ „Р~г. Эти регуляторы, поддерживая постоянство расходов окислителя и горючего, обеспечивают одновременно поддержание тяги и соотношения компонентов на заданных уровнях, соответствующих режиму. При необходимости изменения в полете тяги, а также и уровня соотношения компонентов оба регулятора могут получать соответствующие сигналы на перенастройку от системы управления.

Таким образом, в этой схеме регуляторы расходов вместе выполняют роль и регуляторов тяги и регуляторов соотношения компонентов одновременно. Регулирование соотношения компонентов, поступающих в двигатель, как известно, необходимо по двум причинам: а) для поддержания соотношения компонентов в камере Кю в тех пределах, в которых она надежу' но работает с высокими энергетическими показателями, надежным охлаждением и устойчивостью рабочего процесса; б) для обеспечения в конце работы двигателя одновременной выработки окислителя и горючего из баков или доведения невыработанных остатков компонентов в баках до минимума. С целью обеспечения одновременной выработки компонентов из баков в схему двигателя вводится еще один специальный регулятор — регулятор соотношения компонентов Рк системы опорожнения баков, устанавливаемый на одной из линий питания камеры компонентом.

На рис. 3.4 и 35 показаны две такие схемы. В обеих схемах регулятор соотношения компонентов Рк установлен на линии горючего, которую он будет дросселировать в зависимости от сигналов устройств, следящих за выработкой компонентов из баков, В схеме, приведенной на рис. 3.5, таким устройством является специальный расходомер компонентов, который установлен на входе в насосы. Датчиками расходов компонентов служат вертушки-турбннки, сигналы с которых поступают в счетно-решающее устройство. Последнее, анализируя данные по расходам, подает сигнал на регулятор Р и уменьшить или увеличить пщравлическое сопротивление и тем самым увеличить нли уменьшить расход горючего.

В схеме, показанной на рис, 3.4, в баках с компонентами установ- лены специальные датчики уровня компонентов. Показания датчиков также поступают в счетно-решавшее устройство системы опорожнения баков, которое после анализа данных формирует сигнал на изменение положения дросселирующего органа регулятора Р Л Заметим, при введении в схему двигателя сйециального регулятора соотношения компонентов системы опорожнения баков рабочее соотношение компонентов в камере двигателя будет по времени изменяться в определенных пределах.

Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании и отработке камеры двигателя, 3.3. НАППУВ БАКОВ Центробежные насосы ТНА для нормальной работы без кавитацни требуют создания определенного давления на входе в насос: рС' Рак~ РН + + Рз. Зто давление определяется давлением насьпценных паров жидкости рн, зависяпшм от вида жидкости н ее температуры, и скоростным напором потока РСа/2 нв входе в крыльчатку насоса. Этот напор зависит от параметров и особенностей конструкции насоса — чем больше частота вращения, т.е. давление подачи, и меньше габаритные размеры насоса, тем выше будет скоростной напор на входе в колесо.

Наоборот, тихоходный и крупногабарнтный насос будет иметь меньший скоростной напор на входе. Составляющая лрз — конструктивный запас. Таким образом, если учесть гидравлическое сопротивление входной магистрали Драк, то дпя бескавитационной работы насосов ТНА давление на выходе из баков должно быль в соотношении РП ~ Рвк+ Рвк. Это давление создается специальной вытеснительной подачей, называемой системой наддува баков.

Следовательно, при насосной подаче тошшва ДУ имеет и вытеснительную подачу. Основное отличие системы наддува от вытеснительной подачи топлива — небольшое давление в баках, которое редко превышает значение Рв < (0,2...0,5) МПа. При проектировании системы наплыва баков большое вниманйе уделяется снижению ее массы. Позтому важное значение придается всем техническим путям усовершенствования системы наддува, направленным на снижение ее массы.

Схемы наддува баков можно классифицировать по аюсобу получения вытесняющего газа — рабочего тела системы наддува. 1. Газовый аккумулятор давления, Вытесняющий газ получается 55 рецуцированием сжатого газа высокою давления, находящегося в баллоне — аккумуляторе давления (рис. 3.8, а) . Это наиболее простая, надежная и распространенная схема наддува баков. Сжатым газом служит азот или гелий. В отдельных случаях может быть и осушенный воздух. На рис. 3.8, б показана усовершенствованная схема. Здесь баллон со сжатым газом, например азотом или гелием, помещен в бак с крногенным компонентом, например в бак жидкого кислорода. Редуцированный холодный газ перед поступлением на наддув бака проходит через теплообменник.

Последний установлен в выхлопной системе турбины ТНА, где газ подогревается до 500 ... 600 К. Хранение сжатою газа при низкой температуре снижает необходимый объем аккумулятора давления, а подогрев в теплообменнике уменьшает расход, т.е. запас газа. Все это вместе взятое заметно уменьшает массу системы над бгва баков. 2. Жидкостная исларытельндя схема наддува. Въпесняюший газ получают иэ жидкого компонента путем его испарения в тешшобменнике.

На рис. 3.9, а показана схема, в которой для наддува служит жидкий азот. Последний хранится в специальном баке, откуда насосом, уставов ' ленном на ТНА, подается в теплообменник, встроенный в выхлопной узел турбины. Из теплообменника газообразный и подогретый азот через обратные клапаны поступает на наддув баков с окислителем и горючим. На рис. 3.9, б показана схема, в которой вытесняющий газ получается из основного криогенного компонента — кислорода взи водорода, кото- зннйанзный ат Г'гений/ н„в 55 .

в5 зУИа гт гг Иа йгад нагагы Ряс. 3.8. Схемы наддува баков с гвзовыы аккумулятором дввленля: и — простая вытссннтельнзн схема; 6 — с хрененнсы баллона со сжатым азотом (гелнем) прн ннзкоа тсмпсрхтуре криогенного компонента н с последующим его подогрсвоы в теплообыснннкс 56 Часть Ф Фи Часть иа забегу ииаябгиае рис. 3.9.

Испарительные схемы наддува баков: а — получение вытесняющего газа из жидкого газа из криогенных основных компонентов; е лля наддува — бака с водородом; НА — насос азота сосгальные обозначения см. на азота; б — получение вытесняющего — получение газообразного водорода рис. 3.4) 57 рые испаряются в теплообменнике, расположенном в газоотводе двигателя с дожиганием генераторного газа. На рис. 3.9, а показана схема, в которой вытесняющий газ — водород, используемый для наддува водородного бака, получается газификацией водорода в охлаждающем тракте камеры.