Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. - Конструкция и проектирование ракетных двигателей твёрдого топлива, страница 2

Корпус воспламенителя изготавливается из тоиколистового материала (чаще всего из алюминиевого листа толщиной 0,3 мм), который после снаряжения устанавливается в держатель. Держатель п едохраняет тонкостенный корпус от механических поврежде- Р иий. Держатель иногда снабжается рассекателем, который предназначен для лучшего распределения газов в объеме камеры сгорания. Торцевая поверхность держателя может одновременно выполнять функцию упора для фиксации заряда от продольных перемещений. При переднем расположении воспламенителя все перечисленные детали устройства крепятся на передней крышке. В крышке имеются гнезда с резьбой для установки инициирующих элементов — пиропатронов. Топливный заряд размещается в камере сгорания на опорных поверхностях между сопловой решеткой и передним упором.

В процессе эксплуатации РДТТ происходит изменение темпеРатуры окружающей среды, что приводит к изменению температуры и размеров заряда. Учитывая, что коэффициент линейного Расширения заряда примерно на порядок больше, чем у металлического или стеклопластикового корпуса, необходимо оставлять 7 ув гу Рнс. 1.4. РДТТ с вкладным зарядом, горящнм по внутренней поверхности: ! — восплаыеннтеяьное устройство; ! — переднее дннще; 3 — заряд твердого топлива; 4 — корпус; 3 — заднее дннще; б — раструб сопла; 7 — конпеясатор; 8 — броннрующее покрытнег 9 — ТЗП; 78 †,задний упор; !! — фаанцевое соеднненне гарантированный зазор между опорами и зарядом. Наличие зазора с точки зрения эксплуатации не всегда приемлемо, поэтому часто устанавливают специальные компенсирующие устройства, которые удерживают заряд от перемещений в продольном направлении, позволяя ему удлиняться, не нарушая целости корпуса.- Наиболее простым является компенсатор, выполненный из губчатой резины.

Как правило, для этих двигателей применяются топлива баллиститного типа (нитроцеллюлозные топлива). Герметизация двигателя производится установкой прокладок (резиновых, паронитовых или металлических) в местах разъема и герметизирующей диафрагмы в раструбе сопла.

Корпус двигателя изготавливается из улушнаемых легированных, комплексно-легированных или мартенситно-стареющпх сталей. В условиях массового производства корпуса могут изготавливаться из пресс-материала, особенно для двигателей небольшого калибра. Двигатели с вкладным зарядом всестороннего горения применяются в тех случаях, когда необходимо получить большое значение тяги за короткий промежуток времени. Их используют в одно- ступенчатых управляемых и неуправляемых ракетах, на первых ступенях многоступенчатых ракет (стартовые ускорители), в качестве самолетных ускорителей, тормозных двигателей и двигателей мягкой посадки, двигательных установок для технологических целей и т. д.

Рассмотренная схема характерна для РДТТ с зарядами из баллиститных порохов. Двигатели, выполненные по этой схеме, обладают рядом недостатков, Основные из них: низкий коэффициент заполнения; наличие дополнительных устройств, фиксирующих заряд; контакт горячих газов со стенками камеры сгорания. По- 8 рнс 1.5. Консольное крепленые заряда к переднему днищу: ! — дннще, 2 — ТЗП; 3 — тарепь; 4 — кольцо упяотннтеньное; 8 — гайкз; 6 — топ ванный заряд; 7 — броннрующее покрытне; 8 — головка ванга следнее требует увеличения толщин стенки двигателя или теплозащитчых покрытий Двигатель с вкладным зарядом, горящим по внутренним поверхностям (рис. 1.4), имеет следующую особенность: горение заряда происходит по каналу заряда и горячие газы не имеют непосредственного контакта со стенками камеры сгорания.

Это дает возможность уменьшить толщину стенки, а следовательно, сократить массу двигателя и увеличить время его работы. Увеличение времени происходит вследствие горения заряда только в радиальном направлении изнутри к периферии. Корпус двигателя изготавливается металлическим с разъемом по максимальному внутреннему размеру. На внутреннюю поверхность камеры сгорания начосится теплозащитное покрытие (ТЗП). Оформление соплового блока и воспламенительного устройства ачалогично предыдущей конструкции. Заряд — моноблочный с забронированной наружной поверхностью, устанавливается в камере сгорания на кольцевые упоры с гарантированным зазором в цилиндрической части.

На задний упор наклеено кольцо из плотной резины, которое предотвращает течение газов вдоль наружной поверхности заряда. Передний упор является одновременно и компенсатором термических расширений заряда. Поэтому на упоре наклеивается кольцо из губчатой резины. Для возможности проникновения газов в зазор между корпусом и зарядом делаются прорези в резиновом кольце компенсатора. Таким образом, в кольцевом зазоре образуется застойная зона газов, выравнивающая давление внутри и снаружи заряда.

Упорные поверхности могут располагаться не только по торцам заряда. Упор можно располагать в средней части заряда, для этого в заряде делается специальное углубление. В этом случае достаточно одного упора, однако конструкция заряда и двигателя значительно усложняется.

Если применяется заряд с торцевым горением, то крепление заряда производится за тарель, соединенную с торцем заряда 9 Рнс. !.6. РДТТ со скрепленным зарядом: У- воспланеннтельное устройство; 2 — сопла протнвот»гн; 3 — к ; б — ТЗ б — ващнтно-к еп» нй с. — корпус; — Зпс пла; б — раструб сопла р щ слой; б — аар»д твердого топлнва; 7 — утоплен»а» часть со- (рис.

1.5). Заряд изготавливается как из баллиститных, так и из смесевых топлив. Двигатели с зарядом, горящим по внутренним поверхностям, применяются иа одноступенчатых ракетах и маршевых ступенях многоступенчатых ракет. 1.1.2. Конструкция со скрепленным зарядом Появление двигателей со скрепленным зарядом (рис. 1.6) связачо с разработкой и внедрением смесевых топлив. Технология изготовления такого заряда отличается от ранее рассмотренных тем, что жидковязкая топливная масса заливается в подготовленный корпус двигателя. После полимеризации заряд скрепляется со стенками камеры сгорания.

Горение заряда происходит по внутреннему каналу, В этом случае топливо защищает стенки двигателя от нагревания. В тех же местах, где стенки не защищены или открываются в результате выгорания топлива, наносится слой ТЗП. Это позволило значительно уменьшить толщину стенок и массу двигателя. Улучшение коэффициента массового совершенства двигателя* в этой конструкции достигается также лучщим использованием объема камеры сгорания при заполнении топливом, применением топлива с более высокой массовой плотностью, отсутствием ряда а а, р.гн а ° . а рщ ( ар * Подробнее о козффнцненте массового совершенства см.

равд. !.7. !О етки, упора, центрирующих устройств, компенсатора), применением материалов корпуса с меньшей удельной массой (титаиовые н алюминиевые сплавы, стекло- и оргаиопластики), отсутствием тяжелых флачцевых соедичечий Корпус двигателя со скрепленным зарядом может выполняться по нескольким схемам и из различных материалов: металлический, комбинированный, типа полукокона или кокона.

Металлический корпус изготавливается сваркой цилиндрической обечайки из листового проката методом ротационной раскатки из заготовки или точением из стандартной трубы с последующей прив иваркой штампованных днищ. В зависимости от техчологии снаряжения одно из днищ может присоединяться с помощью шпонки или другого вида соединения. В некоторых случаях корпус может быть изготовлен более технологичным способом — штамповкой с глубокой вытяжкой.

Комбинированный корпус выполняется металлическим или из разнородных материалов. В первом случае тонкостенная обечайка, сваренная с днищами, усиливается в окружном направлении намоткой проволоки или тонкой металлической ленты. Во втором случае усиление металлической обечайки производится намоткой стеклянных прядей нли ленты нз стекловолокна, пропитанных феиольно-формальдегидной смолой.

Комбинированные корпуса имеют меньшую массу благодаря применению армирующих элементов, обладают высокой герметичностью. Корпуса типа кокона и полукокона изготавливаются методом намотки стекло- или органоволокна, пропитанных связующим, иа оправку. После полимеризации смолы оправка удаляется. Полученная таким способом оболочка обладает высокой прочностью благодаря ориентированному расположению волокон в направлении действующих сил и небольшой массой. Корпус полукокон изготавливается путем отрезания одного из днищ кокона и замены его металлнческим для образования разъема по максимальному диаметру в цилиндрической части. Недостаток этих конструкций — их газовая проницаемость, что при работе двигателя недопустимо. Для устранения этого недостатка на внутреннюю поверхность камеры сгорания наклеивается антидиффузионный слой и (или) наносится резиноподобный материал — защитно-крепящий слой (ЗКС), который одновременно выполняет функцию скрепления заряда со стенками корпуса.

Двигатели со скрепленным зарядом применяются для 'маршевых ступеней ракет, продолжительность их работы от десятков до сотеч секучд [17 ) В общем случае двигатель со скрепленным зарядом состоит из корпуса, соплового блока, воспламенительного устройства, сопл противотяги, узлов соединения с соседними отсеками, герметизирующих элементов, заряда. !! В случае применения корпуса тяпа кокона в оболочке предусматриваются металлические фланцы, вмонтированные при изготовлении кокона.