Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей, страница 10

С учетом коэффициента ФТ11А эффективный удельный импульс двигателя дп = 1К ФТПА. В крайнем случае, пренебрегая удельным импульсом, создаваемым выхлопом генераторного газа, получим, что максимальное снижение удельного импульса двигателя по сравнению с удельным импульсом камеры определяется относительным расходом генераторного газа; 1яп = 1к (1 шг,г). Устройство реактивного выхлопа, который в зависимости от наружного давлении может иметь (1„г/1„) = 0,2 ...

0,4, снижает потери на привод ТНА и приближает эффективный удельный импульс к удельному импульсу камеры двигателя. Повышение давления в камере требует и более высокого давления подачи компонентов, которое увеличивает мощность ТНА„а зто вызывает рост относительного расхода генераторного газа. Последнее обстоятельство и накладывает ограничение на предел обоснованному повышеншп давления в камере. На рис.

2.10 показано, что с ростом р„удельный импульс камеры непрерывно возрастает, но из-за увеличения потерь на привод ТНА эффективный удельный импульс двигателя растет только до определенных пределов. После этого прирост уделыюго импульса камеры уже не компенсирует возрастающих потерь на привод ТНА. Поэтому снижение потерь на привод ТНА — важная задача. Она в основном решается совершенствованием конструкции ТНА, рациональным выбором его параметров и эффективной организации выхлопа генераторного газа. У современных ЖРД без дожигания генераторного шза максимальные р„находятся в пределах 10 ...

12 МПа. 1Р р~,М/7а Рпс. 2.10:. Качественная эаппспыость уяспыюго пыяупьса от давления п камере сгораппя п области оптпыапьпыя р, ппп различных схем подачи топпппа (ВП вЂ” пытсспп- тспьпая апяпча) Н е схемы подачи с дожиганием генераторного газа. За последасосные а пост а- ние годы ЖРД с такими системами также получили большое рас р р- нение. Общее, что их объединяет, — генераторный газ, полученный из ос- новных компонентов, после срабатывания на турбине ТНА, затем направ- ляется по газоводу в основную камеру, где он и дожнгается с остальными компонентами топлива.

Благодаря этому, потери на привод ТНА в этой схеме двигателя полностью отсутствуют, т.е. коэффициент ртна = 1 и 1яв )к. Тем не менее максимально достижимое давление в камере сгорания и в этой схеме имеет гр о аничение, которое вызывается главным образом асполагаемой мощностю ТНА, определяемой расходом генераторного . за через турбину и его термодинамическими параметрами — темпера- газа чер з т турой и видом г з ом газа (восстановительный или окислитель ый).

Дру ограничение может в озннкнуть из-за необходимости иметь слишком боль- шие давления подачи. Например, давление больше 6 ... 0 МП 60 ... 70 МПа по техниет быть на ажно обес- ческим и технологическим причинам не всегда мож б д ика ей эта схема печено. В соответствии с приведенной на рис. 2.8 классифик ци двигателя также отличается большим многообразием ее вариантов. На рис, них. Схема а является "клас- 2.11 схематично приведены некоторые из них. сической " для нев д р водородных ЖРД; окислительный ЖГГ, охлаждение б — схема водородного ЖРД; после насоса го- 1Т, рючего большая часть водорода направляется в восстановительный Ж ', часть водорода затем используется на организацию внутреннего охлаждс.

ния (завесного). Пилиндрическая часть камеры охлаждается жидким кислородом. Схема в — также сх е схема водородного ЖРД. Особенность схемы — два а,Ка ыйТНАпн. ТНА ТНА подачи кислорода и ТНА подачи водорода, Каждый прн. водится во вращение в осстановительным генераторным газом, выраба- тываемым в двух . ри ЖГГ. П чем после насоса горючего большая часть водо- рода направляется в ЖГГ, а меньшая часть — в охлаждающий тракт ка- мерьь Схема г — тоже схема водородного ЖРД. Основная се особенность— отсутствие ЖГГ.

Водород после насоса направляется в охлаждающий тракт камеры, в котором он газифицнруется. Из охлаждающего тракта газообразный водород поступает в турбину ТНА и далее — в камеру сго- рания, Схему д иногда называют предельной, Она отличается тем, что в двух ЖГà — окислительном и восстановительном — газифицируются оба компо- нента. Каждый ЖГГ приводит свой ТНА: оскислитсльный — ТНА подачи окислителя, восстановительный —. ТНА подачи горючего.

В данной схеме ввиду использования для для привода ТНА расходов обоих компонентов достигается максимальная мощность ТНА и соответственно давление цо- дачи компонентов. Последнее обеспечивает реализацию предельных зна- чений давления в камере сгорания. 43 ??я, й Г,Н ??я, Вт Г, Ит ЖГГ, системы автоматики, наддува баков, зажигания, управления вектором тяги и раму двигателя.

А в ДУ помимо перечисленного входят топливные баки с их оборудованием. Наиболее полно состав двигателя или ДУ отражается на так называемой пневмогидравлической схеме (ПГС). На ней в наглядной форме изоб. ражены все основные агрегаты и устройства двигателя или ДУ и их соединения между собой функциональными гидравлическими, пневматическими и механическими связями так, что можно видеть взаимодействие этих агрегатов и устройств на всех режимах работы двигателя или ДУ. Кроме полной ПГС, которая является проектной основой двигателя или ДУ, на практике широко используются неполные ПГС, Причем в зависимости от целей и задач неполнота ПГС может быть различной.

Наиболее упрощенной ПГС является схематическая, или структурная, На структурной ПГС изображаются только главные агрегаты и устройства с их основными, как правило, гидравлическими функциональными связями. Неполные ПГС, или структурные схемы двигателя, используются при анализе и расчетах предполагаемых проектных параметров двигателя на стадии начала проектирования и служат затем основой лля разработки технических заданий на проектирование полной ПГС и ее составляющих элементов.

Вопросы для саиопроверки 1. В чем заключаются достоинства схем двигателей с вытеснительной подачей? оа й? 2. В каких областях применяются двигатели с вьпеснительной подаче . 3. Какие имнотся пути повышения эффективности двигателей с вьпеснительной подачей? 4. В чем состоят основные преимушества двигателей с насосной подачей? 5. Назовите главные особенности двигателей без дожигания и с цожиганием. 6. Какие существуют разновидности дяигателей без дожигания и с дожиганием? 7. Что прецставпает собой лневмогидросхема цвигателя? 8.

Что такое структурная схема цвигателя? Рис. 2.11. Турбоиасосные схемы ЖРД с дожнгаиием геиераториого газа: ОкЖГà — окислительный ЖГГ; ВЖГà — восстановительный ЖГГ; Ок — окислителы à — горючее; НΠ— насосокнслителя; НГ- насосгорючсго; Т турбина В настоящее время схемы двигателей с дожиганием одного генераторного газа, в которых газифицируется только один компонент, т.е. двигатели типа газ + жидкость 1Г + Ж) могут обеспечить достижение рк = = 25 ... 30 МПа. Схемы с дожиганием двух генераторных газов, т.е. двигатели типа газ + газ (Г + Г) могут обеспечить достижение р„= 40 ... 50 МПа. Зги значения р„нанесены на график, приведенный на рис.

2Л 1. Двигатель с насосной подачей топлива включает в себя камеру, ТНА, 44 Глава 3 АВТОМАТИКА ЖРД 3.1. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ АВТОМАТИКИ И ЕЕ СОСТАВ П и проектировании ПГС двигателя большое внимание уделяется р раз аботке системы автоматики, в которой находят отражение основные к Р агрегаты и элементы, В ЖРД независимо от системы подачи топлива все операции по обслуживанию и подготовке к запуску, сам запуск, выход и работа на режи- 45 ме, его изменения, останов и другие операции осуществляются автомати- чески, т.е, без участия человека. Автоматическая работа двигателя обес- печивается системой автоматики, которая является необходимой частью лю го ЖРД как с вытеснительной, так и с насосной подачей тою|ива. В автоматике ЖРД различают три основные выполняемые функции: управление, регулирование и обслуживание двигателя.

В первом сп а, систе ма автоматического управления (САУ) обеспечивает выпол вом случае, любой опе а ии, нап т выполнение рации например, запуск двигателя. Здесь путем строго после- довательного включения различных агрегатов, элементов и систем дви- гатель "выводится" на заданный режим работы. Во втором случае систе- ма автоматического регулирования (САР) обеспечивает поддержание на заданном уровне и изменение по заданной программе или специальными командами какого-либо параметра, например значения тяги.

Наконец, в третьем случае система автоматики должна обеспечивать обслужива- ние двигателя, например перед запуском осуществлять контроль зал ав- ки различных емкостей жидкими и газообразными компонентами, давления в них, положения и состояния различных агрегатов, то, элементов и систем двигателя и их готовности к запуску и т.п.

Из всех этих функций автоматики непосредственными ее задачами являются: 1) регулирование и изменение значений тяги и соотношения компо- нентов; 2) управление операциями запуска и останова; 3) ) управление и регулирование работой систем наддува бако; в; ) управление работой системы управления вектором тяги; 5) ) обеспечение контроля и управления работой всего двигателя в целом. Для решения этих и других задач в составе двигателя имеются техни- ческие средства, которые включают совокупность различных агрегатов, механизмов, конструктивных элементов и специальных систем.