Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей, страница 12

Следуиицим элементом является преобразовательно-усилительное устройство с сервоприводом 3. Назначение этого устройства — в соответствии с поступившим иэ ЧСУ сигналом, который вызывает перемещение штока золотника, выработать достаточное усилие и нужное направление для изменения положения исполнительного механизма 4, которым здесь сл- У жит заслонка.

Исполнительный механизм, который в соответствии с пе ме щеиием штока (в данном случае сервопривода) изменяет свое поло- ережение, воздействует иа текущее значение регулируемого параметра — давления за дроссельной заслонкой. Линия обратной связи 5, передает текущее значение, например, давления р в ЧСУ. Все регуляторы тяги и соотношения компонентов ЖРД, несмотря иа разнообразие их конструктивных схем, могут быль двух типов: они под- 50 держивают на выходе регулятора постоянным либо цавление компонента, либо его расход. Причем поскольку расхоц через цанный гидравлический контур зависит от гидравлического сопротивления, то все регуляторы ра.

ботают по принципу его изменения. Поэтому все они оснащены дросселями, у которых затворные устройства (а их конструкций большое множест. во) переставляются сервоприводом в то положение, при котором обеспечивается подцержание регулируемого параметра на заданном уровне. Основные схемы регуляторов ЖРИ. На рис. 3.2, б была поцробно рассмотрена схема регулятора давления, который иногда называют жидкостным редуктором.

Точность работы такого регулятора примерно 2...5%. На рис. 3.3, а показана распространенная схема регулятора расхода. Измерительным элементом здесь является сужающаяся часть трубопровода 1. Чувствительно-сравнительное устройство 2 замеряет текушее значение разности давлений Ьр = р, — рт, которой, как известно, протюрционален квадрат расхода, и сравнивает с ее заданной величиной Ьр„, В соответствии с рассогласованием 5Ьр = (артха — йр) звено 3 вырабатывает "указание" на изменение положения дросселя 4.

Точность работы такого регулятора 2 ... 4%. На рис. 33, б показана более совершенная и сложная схема регулятора расхода. В данной схеме измерительным элементом является вертушка или турбинка 1, помегденная в поток, Расход пропорционален ее час.

тоге вращения. Чувствительно-сравнительное устройство 2 сравнивает сигнал, пропорциональный частоте вращения турбинки л, с заданной ее часто~ой вращения л„п и вырабатывает сигнал, пропорциональный рассо~ласованию Ьл = (л„д — л). В соответствии с его значением звено 3 дает указание на изменение положения дросселя 4. Точность работы такого регулятора может достигать 1 „, 2%. Регулирование тяги двигателя практически может осуществляться несколькими путями. 1, Рсгулировштие расхода компонентов, лосгулаюигих в ЖГГ. Такая =саатт ут рпс. 3.3, Схемы регулятоРов Раскола' а — измерительный элемент - трубка Ваптурк; б — измерительный элемент — турбппка ппп вертушка; 1 — измерительный элемент; 2 — чувствительно-сравнительное устрайатао; 3 — преабразпаатепьпшусппптепьпое устройство с сераопрпаопом; 4— пспопнптелы~ый механизм 51 Рис.

3.4. Схема регулирования тягл путем регулирования расходов компонентов в ЖГГ иа основе регуляторов давления (регулятор тяги РР и регулятор амзтношемпа компонентовов Р« ) н измеяеиия сом г г отношения компонентов камеры по указанию системы опорожнеммя баков (СОБ) с помощью регулятора Р«лг. Ок — окислитель; à — горючее; НΠ— насос окяслителя; Нà — насос горючего; Т вЂ” турбина; СУ вЂ” система управления уез Гу улг Гу схема приведена на рис. 3.4, Она относится к двигателю без дожигания генераторного хаза, получаемого в двухкомпонентном ЖГГ. Регулятор тяги РР здесь является обычным регулятором давления. Он устанавливается на трубопроводе питания окислителем восстановительного ЖГГ, рас. ход которого в этом случае наименьший. Одновременно с регулятором тяги на трубопроводе питания горючим ЖГГ устанавливается еше один регулятор давления — корректор соотношения компонентов Р «щг.г' Регулятор тяги, поддерживая заданное давление подачи окислителя на входе в ЖГГ и изменяя его по командам системы управления, регулирует расход окислителя в ЖГГ.

Регулятор или корректор соотношения компонентов, поддерживая заданное давление подачи горючего на входе в ЖГГ или изменяя его в зависимости от давления окислителя, регулирует расход горючего и тем самым поддерживает соотношение компонентов в ЖГГ на заданном уровне. Эта схема регулирования тяги достаточно надежная. Она допускает регулирование тяги в большом диапазоне и хорошо оправдала себя на практике. 2.

Регулирование соотношения комггонентов в ЖГГ. Эта схема приведена на рис. 3.5. Она используется в двигателях с дожигаиием генераторного газа, если требуется регулирование тяги в неболыпих пределах по верхнему значению, например 5 ... 8 % номинального ее значения. Рис. 3.5. Схема Регулирования тяги путем регулировании соотношения компонентов в ЖГГ нз основе регулятора давления — регулятор тяги РР. Схема изменения соотношения компоментов камеры по указанию счетно-решающего устройства (СРУ) расхода компонентов — регулятор соотношение компонентов Р« «щ 52 Здесь регулятор тяги РР также является регулятором давления подачи, в данном случае горючего в окислительный ЖГГ.

В этой схеме регулятор тяги устанавливается на линии питания ЖГГ дополнительным (или присадочным) компонентом. Регулятор поддерживает давление подачи горючего в ЖГГ в соответствии с давлением подачи окислителя. В этом случае он выполняет функцию регулятора соотношения компонентов в ЖГГ Р«щ, г. Вместе с тем регулятор по сигналу системы управления может изменять свою настройку и тем самым изменять заданное соотношение компонентов Кщг.г. з г, Изменение Кщг г зад приводит к изменению термодинамических параметров геиераториого газа, главным образом, произведения (ЯТ)г „ и соответствии с которым будет изменяться располагаемая мошность турбины и далее последовательно будут изменяться давление подачи компонентов в камеру двигателя, давление в камере его.

рания и тяга. Естественно, при таком регуляторе изменение Кщг г возможно в ограниченном диапазоне. Максимальное значение (Кщг,)щ,„ограничивается возрастанием температуры генераторного газа, что становится опасным для турбины, особенно в случае окислительного ЖГГ; минимальное значение (Кщ„г)щ;„также ограничивается главным образом ухудшением смешения, появлением даже в окислительном ЖГГ твердой фазы — углерода — и, наконец, прекрашением горения, Поэтому зта 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 на входе в камеру двигателя, Эта схема приведена иа рис. 3.6. Здесь устанавливаются два регулятора давления соответственно на линиях окисзгитезгя и горючего РР и РР, Регулятор Рр поддерживает заданное давление подачи горюРоп Рг' Рг чего в камеру сгорания или его изменяет в соответствии с "указаниими" Рнс. 3.6. Схема регуляроваиия тяга и соотношения компонентов путем регулирования давления подачя компонентов на входе в камеру на основе регуляторов давления Р, яР Рок Рг Рнс. 3.7. Схема регулирования тяги н соотношения компонентов путем регулироваияя расходов комнонеитов иа входе в камеру иа основе регуляторов расхода Рщ щек Рщ 53 системы управления. Регулятор Р „, „подцерживает и изменяет давление подачи окислителя в камеру сгорания в соответствии с давлением подачи горючего.

Оба эти регулятора давления практически являются регуляторами расходов компонентов. Поддерживая или изменяя давление поцачи 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. Зта схема прецставлена на рис. 3.7. Здесь, как и в предыдущем случае, на трубопроводах окислителя и горючего перец входом в камеру установлены регуляторы расходов — Рм „Р;„„. Зги регуляторы,поддерживая постоянство расходов окислителя и горючего, обеспечивают одновременно подцержание 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 поцдержания соотношения компонентов в камере Км в тех пределах, в которых она надежно работает с высокими энергетическими показателями, надежным охлаждением и устойчивостью рабочего процесса; б) цля 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 еше оции специальный регулятор — регулятор соотношения компонентов Рк системы опорожнения баков, устанавливаемый на оцной из линий питания камеры компонентом.

На рис. 3.4 и 3.5 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, лривеценной на рис. 3.5, таким устройством является специальный расходомер компонентов, который установлен на входе в на. сосы, Датчиками расходов компонентов служат вертушки-турбинки, сигналы с которых поступают в счетно-решающее устройство. Последнее, анализируя ценные по расходам, подает сигнал на регулятор Р к уменьшить или увеличить гидравлическое сопротивление и тем самым увеличить или 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-решающее устройство системы опорожнения баков, которое после анализа данных формирует сигнал на изменение положения дросселируюшего органа регулятора Р к 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.