Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе, страница 3

К таким факторам следует оп)ести скорость омывания твердого компопспта потоком газа. состав, плотность и давление газа, а также температуру в зоне горения, Первый фактор влияет только иа интенсивпость передачи тепло копвскцисй, остальпые, кроме того, влияю г и на иптсисивность радиациоппого теплообмеиа.

Учет всех отмсчспиых факторов, так же как и состава твердого компопсита, находит отражение в эмпирических зависимостях для скорости газификации В зврубежиыз исто шиках часто используют термин «рсгресс555!» 1гс 5еза|оп — обратное движение). гвсрдсн.о компопспта, ко!орые чаще всего в общем впле ляписы- Ваюг с33ез!33ощпх! образом: 33=-53313."1ав!а Л", гле й, — - эмпирический коэффицпс3п, учптыва5ощи1! свойства компопе3пов топлива; 53, О-- соотвстсГВсппо даВлснне, плотность и ско13осп движения газов; Л --- коэффпциепт истечспия, учптываюший свойства продуктов сгорания; 3, р, а - — эмпирические коэффициенты. Из уравпсния неразрывности газового потока, двии!33цегося в капало с поперечным сечепием Е п с секун 3ным расходом 6, получим Цс= 63'Е и, следовательно, и- ~! — ~'.

Но секупдньш' расход газон через сечение капала растет по его длине в результате поступлспия добавочпой массы вследствие газификации твердого компонента. Повию!у в случае прпмепсния заряда с цилиндрическим капалом 1г=-сг3пз11, скорость газификации будет возрастать по дсппю капала, что приведет к искажению его первоначальной формы, и тем в большей сте. пепи, чем больше меняется расход по длине заряда. Одним из педостатков двигателей, работшощих па твердом гопливе, как отмечалось вьппс, является их чувств5псльность к дефектам заряда (трещинам, раковинам и т. п.). Появление !ре3ципы в заряде топлива РДТТ приводит к резко333 увсличспшо поверхгц3сти горения 1так как топливо в трсщииах горпт1, соотвстствуюшсму росту газообразования в камере, и закапчивастся в некоторых случаях даже разрушением двигателя.

В згВпгател53х, 13аботающпх на жндкО-"333!.'13дых топлпВах, по5!В. лспис трещин в заряде не столь опаспо. 1хак следует из рассмотренной схемы горения в ГРД, обязатсльпым условием газификации твердого компонепта является иптспспвное поступление тепла из зопы горепия, 3. с. пз потока !аза. Персмеща3ощегося по каналу заряда.

Так как В трещины гепло из этом! потока будет поступать менее интепспвио, чем к осповиой поверхности, скорость газификации здесь снпз3пся, ио умепьшпт влияппс появления трещин на газообразоваппс 3а !!я!!а 1. 1. 3. Воспламенение топлива в ГРД Условием поддержания стациовариого процесса горения твердо-жидкого топлива в ГРД является непрерывный подвод тепла нз зоны горения к поверхности газификации твердого компонент!!.

В момен г запузжа двигателя зоны горения, естсствшп>о. не существует, и для газификации должен быть применен какой-то друго>>, специальный, источник тепла. В связи с этим вопрос о системе воспламенения ~оплива для ГРД является не менее важным, чем для ракетных двигателей друп>х типов. В литературе упоминаются различные способы и системы воспламенения топлива в Г(зД, Указывается, что если твердый компонент способен к самостоятельному горепшо, го можно применить пиротехшгческий воспламенитель такого же тапа, как и исцользусмый в РДТТ. В этом случае процесс газификации (горения) начинается благодаря тепловому воздействию прод) ктов сгорания воспламенителя на поверхность заряда.

В ГРД, где окислителем служит перекись водорода, удобно осуществить разложение перекиси на входе в камеру. Тогда в канал заряда будет входить газ, нагретый более, чем до 700 С, газификация твердого компонента начнется под действием тепла, поступившего от продуктов разложения перекиси, и добавочного устройства для воспламенения топлива не потребуется. Демонстрировался небольшой ГРД (см, работу (46)), в топливе которого окислите.тем служил кислород н который запускался путем внрыска неболыиого количества пропана, воспламенявшегося в кислороде с помощью пусковой электрической свечи. Однако отмечалось, что такая система воспламенения усложняет двигатель н пригодна только для ГРД с небольшой силоЙ тяги.

В качестве способа воспламенения твердо-жидкого топлива, в нанбольшеп степени удовлетворяющего требованиям простозы и надежности запуска двигателя, рассматривается воспламенение с использованием самовоспламеня>ощихся веществ. В тесрни ЖРД такой способ воспламенения называют иногда «химическим». Сушесзвую! !перло- ьндкие гоплнвные пары, при контакте составляющих которых начинаются экзотермнческпе реакцни, ведущие к воспламенению топлива. Если нз этих пар составить топливо ГРД, то вопрос о заву>-ке двигателя решается просзг>. Лк>бое число выключений и запусков двигателя осуществляется простым прекршцеппем н возобновлением подачи жпдкого компонента. Если жс основные компоненты топлива ГРД при контакте не са>>овосп>>а>>сник>тся, то может б>ыть подобран какой-то трези>>, пусковой, компонент, способный к самовоспламенению нрн контакте с одним пз основных компонентов топлива.

В случае, когда пусковой компонент представляет собой твердое вещество н предназначен д,:>я самовоспламенения прн кон!акте с освоив!>!! ичидкой составля>ощен топ:!ива, он может быть нанесен на поверхность канала заряда твердого компонента. Прн этом возмож<>н толью> один запуск двигателя. Если пусковой компонент — — жидкий и самовоспламсняется прн к«я!такте с твердой частью топлива, то его впрыскивают в камеру в момент запуска, непосредственно перед подачей основного жидкого компонента. Путем усложнения схемы двигателя можно обеспечить многократный впрыск в камеру пускового компонента и тем самым — многократное включение каморы в работу. Воспламенение можно осуществить путем созданпя пористого твердого компонента и заполнения пор самовоспламеняющейся прн контакте с другим компонентом жидкостью. Поверхность газификация должна прп включении дви!.Зтсля иметь достаточное количество открытых пор, чтобы обеспечить воспламенение, однако поры должны, в то же время, быть настолько малыми, побы жидкость пс вытекала нз ннх.

Считают закже возможным обсспеппь воспламенсяие посредством включеРшя в твердый компонент частиц, способных к реакциям с выделением тепла прн контактс с н ндкнм компонентом. !. В 4. Схема и рабочий процесс РДТТ с разделеннымн компонентами топлива (РДТТ РС) Возможная прннцпшгальная схема РДТТ с раздсленпыми компопентамп топлива приведена па рис. !.3. Двигатель включает в себя две камеры 1 и 2 с заряднмп твсрдого топлива, соединенные между собой каналом, в котором устанавливается рсгулятор расхода газа 3.

Камера 2 (газогенґратор) имеет воспламепитель 4. Топливо камеры 2 должно бьРть спосооно к самостоятелыюму горснпю. В момент запуска двпга- 2 геля срабатываст воспламенятсль, и топливо в камере 2 загорается, а образовавшиеся продукты СГО(РаПНЯ ПГ!СтУП«ЗЮГ В Канап ЗЗРЯДЗ КаМЕРЫ ! И ПРО- ходят через исго по паправленшо к соплу, нагревая 3 повсрхпость топлива в камере !. В зависимости от состава твердого компонента в камере ! начинастся тот нли иной процесс его Рнг, 1.

3. Приииииинльнвн овеян РДТТ с 1«ггвлепегигмвгн нон. ппнентвии гоилинв' à — г. гаван ванвра; р — гаво«в««оравор;  — ро«р:егор рвсвоиа газа: ' — восоввногиповь ГЗ.Рпфикзцпн (Горсппс, суогп!мзцР!5! н 'Г. д.1. Продукты Гззифика. цпя поступают в канал, снРеппРвнРГгзсв! с газами, образовавшк.

мися в камере 2, н вступаРРзт с пнмн в реакции взапмодсйствня, в результате которых и образу!отса продукты сгорания, истекавшие через сопло двигателя. 15 Очевидно, что процессы в камере ! в значительной степени подобны процессам в камере ГРД, что н дает основание относить к одной группе двигателей и гибридные двигатели (ГРД), и РДТТ с разделснпымн компонентами топлива. Поскольку сила тяги РДТТ РС определяется параметрами рабочего процссса (давлением) в камере !. а камера 2 служит лишь для получения одного из компонентов топлива в газообразном виде, в дальисшпем камеру 1 будем называть тяговой, а камеру 2--- газогенератором, Рассмотренная схема РДТТ с разделенпьы1п компонентами топлива более сложна, чем схема обычного РДТТ, и в этом заключается ее недос гаток.

Однако в отличие от кклассической» схемы двигателя, работающего на твердом топливе, схема РДТТ с разделснпымп компонентамн позволяет: а) подбирать компоненты топлива )размещенные в раздельных камерах) и более широком диапазоне их характеристик, чем создаются предпосылки для улучшения энергетических параметров двигателя; б) регулируя подачу газа из газогенератора в тяговую камеру, изменять суммарный расход топлива в двигателе н тем самым регулировать его силу тяги.

1 З, КЛАССИФИКАЦИЯ КРД Дв1п атели, работающие на твердо-жидких топливах, и РДТТ с раздслспнымн козщонентами топлива могут сильно различаться по схемам и особенностям организации рабочего процесса. Общепризнанной классификации КРД пока пет. В табл. 1. ) предлагается возможный вариант классификации ракетных двигателей. Рассмотрим некоторые особенности схем н рабочих процессов КРД разл1ччпых типов.