Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей, страница 3

Основными (мартиевыми) ДУ (РД) называют двигательные установки, обеспечивающие основное увеличение скорости РН, искусственного спутника Земли (ИСЗ), космического корабля (КК) или космического аппарата (КА) при их разгоне и снижение скорости КК или КА при их гормохтении 1наттример, для спуска с орбиты на Землю илн штя перевода КК или КА на орбиту спутника другой планеты или Луны) .

В составе ИСЗ кроме ДУ ориентации также может быть собственная маршевая двигательная установка. Для перевода ИСЗ с низкой орбиты 11 Таблица Дг на стационарную часто иснользуют двухимпульсный маневр и Кяаеснфнкапня хнмвчеекнх Р по исходному агрегатному еекнх рд соответственно два двигателя— еостоянню топлива перигейны й двигатель, включаемый в пернгее низкой орбиты и Исходное атрегат. рд обеспечивающий первое приращеное состояние топ- ние скорости спутника и его пива вывод на переходную (промежуточную эллиптическую) орбиЖндкостныя верного топлава ту, и а огейный двигатель, в«юГазотоплнвнын чающнйся в апогее переходной Гелетоппнвный орбиты н обеспечивающий второе Порошкообразного приращение скорости и вывод спутника на стационарную орбиту. Гибрнпное Гибридного топлива В двухступенчатых межорбитальных буксирах (МОБ), предназначенных дпя перевода ИСЗ с низкой орбиты на стационарную, первая ступень оснащена перигейной, а вторая — апогейной ДУ. В некоторых случаях одна и та же двигательная установка выполняет функции и перигейной, и апогейной ДУ.

Основной двигатель взлетной ступени спускаемого аппарата н посадочного блока, осуществивших мягкую посадку на Луну и планеты Солнечной системы, называют взлетным. Жидкое Твердое Газообразное Гелеобразпое Псевложнпкое !2 Рулевые (нли управляющие) двигатели, или двигатели реактивной системы управления (РСУ), представляют собой вспомогательные двигатели, создающие управляющий момент для управления угловым положением ЛА. Надобность в указанных двигателях для ступеней бшптистических ракет (БР) и РН отсутствует, если в ступени применены два и более двигателей с карданным подвесом. При наличии в ступени одного двигателя с карданным подвесом необходимы лишь двигатели дня управления по крену.

Например, третья ступень РН "Сатурн-5" имела вспомогательную ДУ из шести ЖРД)ЫТ для управления по крену, а также для управления ступенью при пассивном полете по программе "Аполлон". При шарнир. ной подвеске четырех основных двигателей ступени также отсутствует надобность в двигателях РСУ. При шарнирной установке четырех рулевых двигателей (такая система применена на второй ступени РН "Восток" и "Союз" ) обеспечивается управление ракеты по тангажу, курсу и крену. Если основной двигатель ипн основные двигатели установлены неподвижно, то необходимы двигатели РСУ дпя управления ло всем трем осям. Для поворота относительно заданной оси ориентации обычно используют два рулевых двигателя (в некоторых случаях две камеры ипн два сопла), создающих лару снл (управляющий момент) относительно этой осн. ~Различают два режима работы двигателей РСУ: режим ориентации и режи~и стабилизации. Режим ориентации имеет место при неработающих основных двигателях,;при этом отсутствует влияние на движение центра масс, т.е.

управление, угловым положением КА при ориентации является самоцелью. Двигатели РСУ при ориентации создают моменты, используемые для развороТа ИСЗ, КА илн КК относительно той нли иной оси при их ориентации перед включением тормозного двигателя, ориентации антенны КА на Землю или панелей солнечных батарей на Солнце, ориентации КК на звезды при астрономических исследованиях и т д. Управление угловым положением на режиме стабилизации вызвано тем, что тяга основного двигателя никогда не может быть направлена абсолютно точно через центр масс РН или КА, который к тому же смещается по мере расходования компонентов топлива из баков, Поэтому всегда имеется заранее неизвестный возмущающий момент, стремящийся отклонить РН нли КА от заданного направления, Длн компенсации действия указанного момента при работе основного двигателя, а также случайных атмосферных возмущений при подъеме РН необходимо управление ее угловым положением в режиме стабилизации.

Пель стабилизации — не просто влиять на движение центра масс, а обеспечивать нужную траекторию указанного движения. Управление угловым положением при стабилизации является лишь средством для получения нужной траектории движения центра масс. Часто двигателями РСУ являются ЖРД малой тяги многократного включения, работающими на самовоспламеняющемся топливе. Некоторые ИСЗ и КА имеют одноосную стабвтизацию, для чего в их составе имеются по меньшей мере два двигателя малой тяги, соз. дающие крутящий момент.

Дяя трехосной стабилизации ИСЗ, КА н КК (по тангажу, курсу и крену) нужно иметь по меньшей мере шесть РД малой тяги (для обеспечения дублирования не менее двенадцати двигателей) . Двигатели коррекции обеспечивают коррекцию траектории ИСЗ, КА и КК, т.е. некоторое изменение направления и скорости их движения. Коррекцию осуществляют на основании резулыатов траекторных измерений. При дальних полетах коррекцию траектории КА и КК обычно проводят 2 .„3 раза н более. Часто основной двигатель может выполнять одновременно роль двигателя коррекции. Для некоторых связных ИСЗ оказывается необходимой коррекция орбиты для синхронизации обращения спутника с суточным вращением Земли и поддержания неизменного расположения трассы ИСЗ относительно наземных пунктов связи. Коррекция периода орбиты необходима также при выводе стационарного ИСЗ. Двигатели компенсируют действие возмущений на ИСЗ, вызванных солнечным ветром, влиянием гравитационных полей Луны и Солнца, а также неравномерностью гравитационного поля Земли; эти возмущения 13 приводят к изменениям наклона плоскости орбиты, долготы, высоты ИСЗ над уровнем моря и углового поворота ИСЗ относительно его центра масс, Тормозные двигатели предназначены для торможения ЛА иди его частей, Основная составляющая тяги тормозного двигателя направле.

на против вектора скорости ЛА, Тормозные двигатели обеспечивают отделение отработавших ступеней РН, отделение ИСЗ, КА или КК от РН, торможение при подлете к Луне или планете для выхода на орбиту их спутника, торможение при сходе ИСЗ, искусственных спутников планет (Луны) при сходе с орбиты или посадочных блоков КК при посадке, мягкую посадку указанных ЛА на Луну или планеты, не имеющие достаточно плотной атмосферы. Последние двигатели называют также посадочными. Тормозной двигатель может быль одновременно и двигателем коррекции, ДУ орбитального маневрирования предназначены для перемещения ИСЗ или КА на орбите, но могут в некоторых случаях выполнять роль основных и тормозных ДУ, ДУ стыковки или сбликающе-корректирую|иле ДУ используются для стыковки двух КА на орбите.

Наибольшее влияние на конструкцию и характеристики ДУ оказывает вид подачи компонентов топлива в ЖРД, Различают ДУ с вьпеснитель. ной и насосной подачей. В составе ЖРД с насосной подачей имеются насосы и агрегат для их привода; им чаще всего является газовая турбина. Ее обьединяют вместе с одним или двумя насосами и так называемый гурбопасосный агрегат (ТНА). Для привода турбины в составе ЖРД с ТНА необходимо иметь газогенератор, В зависимости ст того, выбрасывается ли отработанный газ иэ турбины в окружающую среду или вводится в основную камеру и дожигается в ней„различают двигатели без дожигания и двигатели с дожиганием.

Вытеснигельной подачей называют подачу компонентов топлива в камеру путем их вьпеснения из топливных баков, В составе ЖРД с вьпеснительной подачей нег агрегатов подачи; они входят в состав ДУ, Для вьпеснения компонентов топлива в газовые объемы баков подастся газ, заранее запасенный под высоким давлением 4 в специальном баллоне либо вырабатываемый в жидкостном (ЖГГ) или твердотопливном (ТГГ) газогенераторе, ДУ с ЖРД различают также по следую|цим признакам, в основном одинаково пригодным для обоих видов подачи.

1. По числу используемых компонентов топлива различают одно-, двух- и трехкомпонентные ДУ. В однокомпопенгных ДУ, в которых наиболее часто используют вытеснительную подачу, система подачи относительно простая — имеются бак и магистраль только одного компонента и требуется обеспечить подачу в двигатель лишь одного компонента.