Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей, страница 15

Здесь рассмотрена последовательность и содержание этапов при наиболее общей схеме запуска двигателя, работающего на несамовоспламеняющихся компонентах. В других случаях содержание этапов запуска может отличаться от указанного выше, некоторые операции могут происходить параллельно и в другой последовательности. Основные различия содержания этапов запуска могут быть следующими, Предварительный надцув баков, т.е.

создание в них необходимого давления, может осуществляться заранее, при подготовке ЛА к старту. Естественно, в этом случае эта операция из этапов запуска исключается. При запуске в пустоте в зависимости от конструкции заборных устройств компонентов в баках вместе с наддувом могут включаться специальные двигатели, например, твердого топлива дпя создания продольного ускорения, При некриогенных, т.е, высококипящих компонентах, исколючается операция захолаживания трубопроводов и полостей насосов. При самовоспламеняющихся компонентах нет специального устройства зажигания и, естественно, нет операции по его включению. Иногда исключают и предварительную продувку полостей за главными клана- нами. При запуске двигателей со сравнительно небольшой тягой (Р < 50, . 60 кН) операции заполнения полостей ТНА и его раскрутка могут совмещаться, т.е.

происходить одновременно. Это схема так называемого пушечного запуска. При запуске двигателей с большой тягой (Р > 1000 кН) и особенно так называемых мощных двигателей (Р > 2000...2500 кН) крупных РН вывод камеры на режим полной номинальной тяги осуществляется через несколько промежуточных ступеней или непрерывно, но плавно с растяжкой по времени до 4...5 с. Если на режиме наддув баков осуществляется от специальных наддувных ЖГГ, то на втором этапе вводится операция включения в работу этих ЖГГ. Отличаются в большей или меньшей степени запуски двигателя с дожиганием и без дожигания генераторного газа, Порядок запуска каждого двигателя имеет свои особенности и схема его запуска индивидуальна (спроектированная и экспериментально отработанная только дпя данного двигателя). Тем не менее все три указанных этапа запуска всегда присутствуют. Останов.

Останов двигателя характеризуется несколькими параметрами. Одним из иих является время останова, Это время с момента подачи команды на останов и до полного прекращения горения и опорожнения объема камеры от газообразных продуктов. Другим важным параметром является импульс последействия, т.е. импульс тяги, создаваемый на режиме останова и его так называемый разброс. Последним называется отклонение импульса последействия от его среднего — номинального значения, вызываемого различием условий работы двигателя.

Эти величины, т,е, время останова, импульс последействия и его разброс, также строго регламентируются техническим заданием иа проектирование двигателя. Останов двигателя в общем случае происходит в два этапа. 1. Начальный, или подготовительный период осганова. На этом этапе выполняются следующие операции: а) перевод двигателя на пониженный режим — режим останова; б) выключение системы подачи — останов ТНА. Для этого закрывают отсечные клапаны подачи компонентов в ЖГГ; в) выключение наддува баков; г) прекращение подачи компонентов в камеру двигателя.

Для этого закрываются главные отсечные клапаны подачи компонентов в камеру. Как правило, закрытие клапанов, также как н при запуске, происходит не одновременно — обеспечивается установленная последовательность прекращения поступлеш~я окислителя и горючего; д) закрытие входных перед ТНА клапанов, включение продувки полостей ТНА и их освобождение от компонентов, 2. Завершающий период останови. На этом этапе осуществляются включение продувки инертным газом полостей за отсечными клапанами. В некоторых случаях одновременно с продувкой открываются дренажные клапаны слива компонентов из этих полостей.

В резулыате происходит догорание компонентов в камере сгорания, поступающих сюда под давлением продувки из полостей камеры и трубопроводов. Затем происходит полное опорожнение обьема камеры от продуктов сгорания и исчезнование тяги. Двигатель полностью остановлен, Реальные же схемы останова, т.е. последовательность и содержание операций в этапах, как и при запуске, могут в той или иной степени отличаться от приведенной выше. Эти отличия определяются особенностями схемы двигателя, компонентами топлива, условиями эксплуатации, специальными требованиями. При двигателе со сравнительно малой тягой (Р < 50 кН) может отсутствовать операция по предварительному переводу режима работы двигателя иа пониженную тягу. В этом случае останов происходит на полной тяге.

Если после останова двигателя ступень ракеты сразу отделяется или если предусмотрен повторный запуск в полете через непродолжительное время, то могут отсутствовать операции продувки и дренажа полостей ТНА. В некоторых случаях, особенно если значение импульса последействия и его разброс не имеют большого значения, могут отсутствовать операции продувки после закрытия главных отсечных клапанов полостей за ними. Может отсутствовать и специальный дренаж этих полостей.

Могут быть и другие отличия. В целом останов двигателя, как и его запуск, в каждом случае проектируется и отрабатывается для каждого двигателя строго индивидуально. Запуск и останов двигателя происходят в автоматическом режиме. В соответствии с заданной последовательностью команд включаются и выключаются различные клапаны, устройства и системы. Эта последовательность команд, развернутая во времени, называется циклограммой запуска или останова. Она изображается в виде графика либо таблицы.

На рис. 4,1 представлен упрощенный график циклограммы запуска двигателя. При запуске включаются: ЭПК-1 — открытие клапана на продувку камеры и ЖГГ азотом; ЭПК-2 — прорью мембран М1, М2 — входные клапаны и начало заполнения полостей насосов компонентами; ЭПК-3— открытие клапана воздуха высокого давления на пневматическую раскрутку ТНА; ПП-1, ПП-2 — открытие пироклапанов подачи окислителя и горючего в ЖГГ, при этом обеспечивается некоторое опережение поступления окислителя; МЗ, М4 — прорыв мембран подачи компонентов вы- 67 сокого давления в эжекторы, стоящие на входе в насосы; ПП-5 — закрытие пироклапана подачи воздуха на раскрутку ТНА. Одновременно с этим включаются в работу регуляторы тяги и соотношения компонентов и компоненты поступают в камеру сгорания.

Прн останове включаются: ПП-З, ПП-4, ПП-б — закрытие соответствующих пироклапанов подачи компонента в ЖГГ и камеру; ЭПК-1 — включение продувки азотом полостей за отсеченными клапанами. Ятаяг нн лрвбу8нр - у — БЗ-4 лгрнн зв- лугнол Последовательность команд на "срабатьвание" тех или иных элементов системы запуска и останова может осуществляться, например, с помощью специальных реле времени. Вместе с тем подача команд контролируетсп и блокируется специальной системой блокировки: разрешение на передачу и исполнение каждой последующей команды происходит только после получения сигналов от специальных датчиков, контролирующих выполнение предыдущей операции. 4.2. РАСКРУТКА ТУРБОНАСОСНОГО АГРЕГАТА бсэйр» Раггнната~ даЮненин с Гбб Рнс. ЯЛ. Цнклограмма запуска н останова двигателя с дожнганнем генераторного газа на топливе азотный тетракснд н ЦДМГ: я типичная ПГС двнгмеля с дожнганнем; б ннклограмма запуска н осганова порядок последовательного включении н выключепня разлнчпыя снсгем, клапанов н регуляторов ЭПК вЂ” элсктропневмоклапан; ПП пиропатрон; М вЂ” момбранный клапан; ОК— обратный клапан; РЦ реле давясняя; ЭЖ эжектор; Пà — насос горючего; ПО— насос окнслнтсля; Т вЂ” турбнпа; К вЂ” камора; Р— регулятор; СОБ - снстсма опорожнспня баков; РКС - рогулнронаннс кажущойся скорости 68 Одной из ответственных операций запуска является включение в~н раскрутка ТНА.

Эта операция — центральная прн запуске двигателя с насосной подачей топлива. Успешное ее осуществление обеспечивает включение всех систем в работу. Приемов н методов раскрутки ТНА много. Все они могут классифн. цироваться по сдедующим схемам раскрутки. 1) от основного ЖГГ; 2) от специального стартового газогенератора; 3) от специальной стартовой турбины; 4) от сжатого газа.

Раскрутка ТНА ог основного ЖГà —. достаточно распространенная схема. Главное в этой схеме — включить, или "запустить'* ЖГГ двигателя. Существует несколько вариантов схем включения ЖГГ: 1. На рис. 4?, а показана схема, в которой в момент запуска в ЖГГ поступают пусковые компоненты топлива из специальных пусковых баллонов, имеющих вытеснительную подачу. После раскрутки ТНА и подьема давления за насосами работа ЖГГ переключается на питание от основных трубопроводов, а пусковая система отключается. По этой схеме раскручиваетсяя, например, ТНА двигателя РД-219. Эта схема позволяет обеспечить многократный запуск.