Жидкостные ракетные двигатели Добровольский М.В. (1014159), страница 45
Текст из файла (страница 45)
б.2. Области применения насосных и вытеснительных си- стем подач: А — вытеснигельная подача; Н вЂ” подача с ТИА Вытеснительиые системы в целом проще, однако главный их недостаток заключается в том, что при этом топливные баки находятся под давлением подачи компонентов. Вследствие этого растет необходимая толщина стенок баков и их масса, что решающим образом сказывается на массе всей двигательной установки как при увеличении времени работы ЖРД (т. е. объема баков), так и при увеличении необходимого давления подачи. Поэтому двигательная установка с вытеснительной 223 системой может успешно конкурировать с установкой, имеющей турбонасосную систему подачи, только при небольшом общем импульсе установки Рт (т. е.
небольших объемах топливных баков) и при невысоких давлениях в камере (т, е. при невысоких давлениях подачи). На рис. 6.2 показаны области рационального применения турбонасосной и вытеснительной газобаллонной систем подачи холодным газом в зависимости от тяги и продолжительности работы двигателя (анализ работы двигательных установок с вытеснительной системой подачи приведен в гл. 1Х). а. 2. ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ С ТУРБОНАСОСНОЙ СИСТЕМОЙ ПОДАЧИ Основные способы получения рабочего тела для ТНА Одним из основных признаков, определяющих различие турбонасосных систем подачи, является способ получения рабочего тела для привода ТНА. По этому признаку турбонасосные системы подачи можно разделить на: а) системы с жидкостным газогенератором (ЖГГ), в котором рабо. чее тело образуется в результате сгорания горючего и окислителя; 7 я д 4 5 б 7 а 9!О 1!!я!д!4 !5 Г~— !! Г!— )! (! (! 1( !! !! )! !! гб 94 95 79 99 9! гг Рис.
б. 3. Обобщенная схема системы подачи с ЖГГ: 1 — бак горючего, 2, 5 — отсечные клапаны ЖГГ; 3 — ЖГГ; 5 — регулятор соотношения коипонеатов е ЖГГ; 5, Ль 20, 25-отсечные клапаны; 7 — турбина; 3 — насос горючего; р, 13, 24, 25 — драссели 15— ЖГГ наддува бака горючего; 11, !2 — отсечные клапаны ЖГГ наддува; тд — регулятор соотношении компонентов; 15 — испаритель; !5 — выклопноа патрубок 17 — камера сгорания; 13 — бак акислителяг 21 — пусковая 11АД; 22 — насос окислителя; 23 — регулятор давления в камере; жадкость.
--- — давление; =====гав б) системы с парогазогенератором (ПГГ), в котором рабочее тело образуется в результате разложения компонентов (перекись водорода, изопропилнитрат, НДМГ и т, д.); в) системы с приводом турбины паром, образующимся в охлаждающем тракте; г) системы с приводом турбины горячими газами, отбираемыми из камеры сгорания; д) системы с приводом турбины продуктами сгорания пороха. Наибольшее распространение получили системы с у)ч,ГГ и ПГГ.
224 Жидкостные газогенераторы обычно работают на основных компонентах ЖРД и поэтому главным их достоинством является отсутствие необходимости в размещении на борту ракеты третьего компонента. Компоненты в ЖГГ обычно подаются теми же основными насосами, которые подают компоненты в камеру ЖРД (рнс. 6. 3). Однако при этом возникает необходимость в специальном устройстве для раскрутки ТНА при запуске.
Системы с ПГГ (рис. 6.4) весьма надежны в работе. Кроме того, при использовании ПГГ, работающего, например, на продуктах разложения перекиси водорода, упрощается проблема запуска всей установки. Однако большим недостатком такой системы является необходимость 2 М у! 27 Ц М ! 7 З б) 26 72 76 Рис. бюк Обобщенные схемы систем подачи с ПГГ: а — вытеснительиая подача перекиси; 6 †насосн подача перекиси.
! — воздушный (или газовый) аккумулятор даютения; 2 — отсечной кзапан; 3 — редукюр наддува. 4— бак окйслнтеля; 3 — бак горючего; 6 — бак перекиси; У вЂ” отсечной клапан перекиси; 8 — регулятор дчнлени» в камере; у— — пгг; 40, ы, 48, 46 — отсечные клапаны; !2 — турбина; 43 — насос горючего; 44- понеигоз; насос окислителя; — зыхл ; 46 в опной патрубо»; 46, 2! — драссели; !У вЂ регулят соотноюения ком н г 26 †каме; 22 †редукт подачи; 23 †обратн «папан; 24 †г от наземной сте ус си мы зап ка; 26— разъем; 26 — насос перекиси иметь на борту ракеты третий компонент для питания ПГГ, так как, как правило, основные компоненты ЖРД неприменимы для разложения в Г1ГГ. Это приводит к потребности в дополнительной емкости и отдельной системе агрегатов и магистралей для заправки емкостей и подачи рабочего тела в ПГГ, что усложняет двигательную установку и затрудняет ее эксплуатацию.
Вследствие этого недостатка парогазогенерагоры вытесняются ЖГГ, работающими на тех же компонентах, что и ЖРД. Привод турбины ТНА парами одного нз компонентов, образующияися в системе охлаждения, находит применение в связи с использованием водорода в качестве охладителя (см. рис. 8. 7). Как мы увидим ниже (~ 8.2) недостатком такого способа привода ТНА является ограниченная работоспособность пара, что ограничивает возможную величину давления подачи компонентов, а следовательно, и давления в каиере. Однако при сравнительно невысоких давлениях в камере, порядка 30 — 50 ага ( =3 — 4 Мн/му), применение этого способа вполне оправдано.
8 908 225 Привод турбины за счет отбора газа из камеры сгорания распространения не получил из-за трудностей, возникающих при отборе продуктов сгорания из камеры двигателя. Однако по зарубежным данным работы по осуществлению такоге способа привода ТНА ведутся. Привод турбины продуктами сгорания пороха, образующимися в ПАДе, используется только для запуска ТНА. Основные элементы двигательной установки с ТНА На рис. б. 3 и 6.4 показаны обобщенные типовые схемы двигатель. ных установок, имеющих турбонасосную систему подачи с ЖГГ или ПГГ.
Указанные схемы не принадлежат какому-либо определенному двигателю и имеют целью показать разнообразные способы подачи рабочего тела в газогенератор и основные элементы установки, обеспечивающие ее нормальную работу. В зависимости от назначения двигательной установки может отпасть необходимость в некоторых системах или агрегатах и могут быть применены другие способы обеспечения работы того или иного агрегата установки, однако в двигательной установке с ТНА всегда должны быть предусмотрены следующие системы: а) запуска и остановки; б) наддува баков; в) обеспечения заданного режима работы; г) заправки и слива компонентов. Кроме того, в некоторых случаях необходимо предусмотреть дополнительные системы, обеспечивающие выполнение специальных задач, например, переход с одного режима работы на другой, работа установки при выходе из строя одной из камер, управление направлением вектора тяги, уменьшение импульса последействия и т.
д. Необходимый режим работы каждой из систем и их совместная работа обеспечивается системой управления и регулирова ния ЖРД. Рассмотрим коротко основные из указанных систем. Системы запуска и остановки Системы, обеспечивающие запуск и остановку ЖРД, в общем случае включают в себя: а) системы подготовки установки к запуску (продувки, захолаживания, подачи пусковых компонентов и т. д.); б) систему агрегатов, обеспечивающих запуск и остановку (пусковые устройства— стартеры, клапаны включения и отсечки подачи топлива, мембраны и т.
д.); в) разветвленную сеть различных блокировок, обеспечивающих определенную последовательность срабатывания агрегатов. Устройство системы запуска и остановки определяется принятым способом раскрутки ТНА при запуске. В различных установках используются следующие основные способы раскрутки ТНА. Раскрутка ТНА с помощью пускового порохового аккум у л я т о р а д а в л е н и я ПАДа (пороховой стартер). При этом для запуска ТНА электрической искрой поджигаются пиропатроны, воспламеняющие порох в пусковом ПАДе 21 (см. рис.
б. 3). Продукты сгорания пороха из ПАДа поступают на лопатки турбины 7, благодаря чему и происходит раскрутка ТНА. Преимущество способа в сравнительной простоте пускового устройства и в его надежности. Способ удобен при одноразовом запуске; пря необходимости многократного запуска использовать пусковой ПАД практически трудно, хотя известны системы, в которых пусковой ПАД обеспечивает двухкратный запуск. Раскрутка ТНА от наземной стартовой систем ы. При этом от наземной системы 24 (рис. 6.
4, б) подается сжатый газ или продукты сгорания газогенератора, которыми и производится раскрутка ТНА. Преимущество способа в том, что при нем пусковая система не является бортовой системой ракеты, т. е. не увеличивает массы установки, а недостаток в том, что он пригоден только при однократном запуске. Кроме того, при этом способе должен быть обеспечен автоматический разъем пневматической системы подачи рабочего тела от наземной установки на турбину. 13 б 17 У П17 М Рис. 6.5. Схема установки, обеспечивающей многократ.
ный запуск: 1-насос оккслвтеля; 9 — насос горючего; Ю гурбвва; 1 — выхлопной патрубок; 9 — ЖГГ; б — камера двнгатеая; 1-обратные клапаны; 8-пусковой бачок окислителя; 9 — дроссельные шайбы; 1О— отсечные клапаны; 11 — пусковой бачок горючего; 1à — поршень; 19-баллон со сжатым азатом Для раскрутки ТНА в некоторых случаях используют также специальные пусковые газогенераторы (ЖГГ или ПГГ), имеющие свою вытеснительную систему подачи компонентов. Применение пусковых газогенераторов удобно при необходимости многократного запуска двигательной установки.
Для обеспечения многократного запуска применяются также системы со специальными п у с к о в ы м и б а ч к а м и. При этом в качестве пускового может служить основной газогенератор. Пример такой системы многократного запуска, приведен на схеме рис. 6. 5. По команде «Запуск» в пусковые бачки 8 и 11 из баллонов 18 подается сжатый азот, который давит на поршни 12, снабженные пружинами. Поршни в свою очередь давят на гибкие диафрагмы внутри пусковых бачков, вытесняя компоненты топлива. Клапаны 10 открываются, компоненты поступают в ЖГГ б и оттуда продукты сгорания поступают на турбину 3 турбонасосного агрегата.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
