Жидкостные ракетные двигатели Добровольский М.В. (1014159), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Турбина вращает насосы ТНА 1 и 2, которые подают основные компоненты в двигатель б и в ЖГГ. При этом часть компонентов направляется в пусковые бачки 11 н нагнетаетгя в них, пока гибкие диафрагмы и поршни не займут первоначальное положение. После этого пусковые бачки готовы к очередному запуску двигателя. Все перечисленные операции после подачи команды на запуск совершаются автоматически.
Остановка двигателя производится закрытием клапанов 10. Если на борту ракеты имеется сжатый газ, то возможна раскрутка ТНА сжатым газом. При этом сжатый газ (например, гелий) подается из аккумулятора давления на лопатки турбины, В двигательных установках баллистических ракет раскрутка ТНА может также производиться за счет напора столба жидкости з баках и входном трубопроводе. Система принудительной остановки двигателя должна обеспечивать целесообразный для данных компонентов порядок закрытия кла.
панов, а также меры, снижающие импульс последействия (см. $ 5. 5). В некоторых двигательных установках (например, ЖРД для ЗУРов или некоторых метеорологических ракет) специальная система остановки может не предусматриваться, так что двигатель работает до полной выработки компонентов из баков. Системы наддува баков Наддув баков применяется для обеспечения бескавитационной работы насосов, а также для получения необходимой устойчивости оболочки баков. Величина давления наддува бака определяется из условия бескавитационной работы насоса, т.
е. получения необходимого давления На ВХОДЕ В НаСОС Рах.яеобх. Давление жидкости на входе в насос р,х (или напор на входе (т',„=р„/у) складывается из давления столба жидкости р„и абсолютного давления в баке над свободной поверхностью жидкости рб. Учиты- а) Рис. 6. 6. К определению давления столба жидкости на входе в ТНА и необхо- димого наддува бака вая потери давления Лр,х в трубопроводах и арматуре, расположенной на пути от бака до насоса, получим Н,„= — + Π— —.
Ра арах 7 (6. 1) Рх=ра+Р Ьрю' Для неподвижной ракеты рет=уНо, где Оо — начальная высота столба жидкости в метрах. Для двигателей ракет характерно такое взаимное расположение баков и насосов (рис. 6.6), когда баки компонентов топлива расположены выше двигателя. Для самолетных ЖРД баки могут быть расположены и ниже насоса. В этом случае величина р„будет отрицательной.
Для различных компонентов величина р„получается различной. При полете ракеты с действующим двигателем давление столба жид- кости будет переменным. С одной стороны, за счет выработки компонентов из баков уменьшается высота столба //; с другой стороны, ракета при работающем двигателе всегда движется с осевым ускорением /. При этом ось ракеты может быть наклонена к горизонту под углом (рнс. 6. 6, а). Тогда общая сила, действующая на основание столба жидкости высотой Н, Р„=//Е/+1/у зилу.
Подставив о=у/д, получим Р„=//у ~ — + зш ~ )=Ну(7г+з~пт), г 1 (6. 2) Ра Рвк яеобх Рст ты+ ЛР Повышая давление наддува бака, можно увеличить допустимое число оборотов насоса. Однако при этом возрастают массы баков и всей системы наддува и масса затрачиваемого для этой цели газа.
Поэтому увеличение числа оборотов насоса за счет давления в баках возможно лишь в известных пределах. Потери давления в магистрали от бака до насоса ЬР„определяются по обычным формулам гидравлического сопротивления. Обычно величина давления наддува баков находится в пределах 2 — 6 ага (=0,2 — 0,6 Мн/мз). Применяются следующие способы наддува баков. Н а д д у в г а з о м из аккумулятора давления (см. рис. 6. 4, б). Обычно для этой цели используются гелий, азот или воздух.
Для уменьшения необходимого запаса газа иногда его подогревают перед подачей в бак. Наддув парами компонентов (см. рис. 6.3). Такой способ рационален при работе двигателя на низкокипящик компонентах (одном или обоих). При этом компонент поступает в испаритель 15 н оттуда в бак. В ряде случаев рационален наддув с помощью жидкостного г а зог ен е р а тор а (агрегат!О на рис. 6.3). При этом для предотвращения догорания ЖГГ работает с избытком компонента, находящегося в наддуваемом баке.
Баки ЖРД ракет, активный полет которых проходит в атмосфере (например, ЗУР), могут наддуваться за счет скоростного напора воздуха. При низкокипящих компонентах наддув баков может произвопиться также парами самого компонента, находящегося в баке. Такие системы называют с а мог енер и рующими. чэа где величина й=//д носит название осевой перегрузки ракеты. Во время полета ракеты величины Н и й изменяются примерно так, как показано на рис. 6. 6, б. На закон изменения Р„будет влиять также изменение по времени угла наклона оси ракеты у. Давление столба жидкости будет минимальным после запуска двигателя; оно оказывается меньшим, чем давление в момент старта ракеты.
Для определения Р„ы надо иметь данные о законе движения ракеты по траектории. Если аРи Расчете насоса по кавитации опРеделена величина Р„ ь,з„ то потребное давление в баке рз должно быть таким, чтобы при минимальном давлении столба жидкости было обеспечено необходимое давление Риъльеазх, т. е. Системы обеспечения необходимого режима работы двигателя Необходимый режим работы двигателя обеспечивается различного рода регуляторами.
К основным из них принадлежат регулятор изменения тяги (илн давления в камере сгорания) по заданному режиму полета ракеты и регулятор (стабилизатор) соотношения расходов компонентов в камеру и в ЖГГ. Стабилизатор соотношения расходов компонентов в камеру сгорания служит для поддержания заданного режима работы камеры сгорания, а также заданных пределов температуры продуктов сгорания, образующихся в газогенераторе. Иногда для поддержания постоянной тяги устанавливается регулятор постоянства давления в камере сгорания.
Для обеспечения заданного гидравлического сопротивления различных магистралей системы подачи, а следовательно, и заданного (прн данном напоре) расхода компонентов при проливке системы подбираются дроссельные шайбы (жиклеры) (см. например, дроссели 8, 18, 28, 25 на рис.
6. 3). 3.3. ТЯГА И УДЕЛЬНАЯ ТЯГА ДВИГАТЕЛЬНОИ УСТАНОВКИ При работе по открытой схеме тя1а двигательной устав о в к н Р„, складывается из двух составляющих: тяги Р, создаваемой камерами двигателя и дополнительной тяги АРтих, возникающей вследствие истечения из патрубков ТНА рабочего тела привода ТНА, т. е. у у= +и (6. 4) Величина добавки тяги, создаваемой патрубками, очень невелика и обычно составляет 0,5 — 1,5'$ от тяги двигателей. Удельная тяга двигательной установки Руд определяется как тяга установки, поделенная на полный расход компонентов, поступающих в камеру сгорания О и затраченных на привод ТНА Антил, т. е. Р,у ууу.у (6. 5) тиА Хотя в некоторых случаях выхлопные газы из ТНА и используются для работы рулевых сопел (рис.
6.7), удельная тяга двигательной установки, работающей по открытой схеме, всегда меньше удельной тяги камер двигателей вследствие менее эффективного использования компонентов, расходуемых на привод ТНА. Дело в том, что температура и давление рабочего тела в патрубках значительно ниже, чем в камере сгорания. Соответственно и степень использования рабочего тела (т.
е. удельная тяга патрубков или рулевых сопел) при получении добавки тяги АР „„ много ниже, чем в камере сгорания ЖРД. Таким образом, хотя патрубки н дают некоторую дополнительную тягу АРтп„, расходы при получении этой тяги непропорционально велики. При этом в зависимости от давления подачи и совершенства ТНА потеря удельной тяги составляет 2 †Заела от удельной тяги двигателей.
Пределы давления в камере при работе по открытой схеме Рассмотрим, как изменяется удельная тяга двигательной установки при увеличении давления в камере сгорания (рис. 6.8). Если при фиксированном давлении на срезе р, повышать давление в камере сгорания рм то удельная тяга камеры двигателя Р„„ согласно уравнению характеристики (1.28) будет расти по кривой А С ростом р, в камере бу- 230 Рнс. 6. 7. ЖРД РД-119 «Космос». 1 — рулевое сипло тангзгка, 2, 15 — рулевые сопла крена; В, 12 — рулевые сопла рыскания; 4, В, 11-газораспределитези с злектроприсодами  — «амера; 7 — шар-баллон для сжатого воздуха;  — ТНА; У вЂ” ПГГ; 10 — рама 12 — монтажное «ольцо рулевой системы; 14 — съемная заглушка 231 Рд Рз 6 4. ТОПЛИВНЫЕ БАКИ В зависимости от способа подачи компонентов различают два основных типа баков. Нагружен ные б а к и, т.
е. баки, которые при работе ЖРД находятся под высоким давлением подачи компонентов. Такие баки применяются при вытеснительных системах подачи. Р а з гр уж е ни ы е б а к и, т. е. баки, не находящиеся под высоким давлением при работе ЖРД. Такие баки применяются при системах подачи с ТНА. Давление в разгруженных баках не превосходит 3 — 6 ага и определяется условиями обеспечения устойчивости баков н бескавигационной работы насосов. Так как баки составляют по своим размерам наибольшую часть ракеты, то они часто используются в качестве силового элемента конструкции ракеты, воспринимающего усилия, действующие на нее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
