Жидкостные ракетные двигатели Добровольский М.В. (1014159), страница 76
Текст из файла (страница 76)
При этом протекание процесса до- 398 горания в значительной степени зависит от различных случайных факторов (например, всплесков компонентов, температуры их и т. д.). Все эти причины весьма снижают надежность работы системы, вследствие чего вытеснительные системы подачи с ПАДом получили сравнительно малое распространение. Примером установок, имеющих вытеснительные системы с ПАДом, являются двигательные установки зенитной ракеты «Тайфун» [25], ампульные двигательные установки ракетных снарядов «Спэрроу» и «Буллап» (см.
рис. 9. 31); а также двигательная установка первой ступени ракеты «Диамант» (рис. 9. 24). Двигатель ракеты «Диамант» работает на топливе азотная кислота+терпентин. Тяга двигателя =28 Т (275 кн); время работы 88 сек. Агрегат ПАД !7, служащий для вытеснения топлива, размещен в баке окислителя.
Из ПАДа по трубопроводам 78 продукты сгорания пороха поступают на вытеснение топлива из баков окислителя и горючего, причем азот используется также для вращения бортового турбогенератора переменного тока 400 ги. Свойства порохов При создании ПАДа наиболее трудно обеспечить постоянство по времени расхода пороховых газов заданного давления. Как известно, порох горит не в массе, а параллельными слоями с поверхности. Для того чтобы получить равномерное по времени горение пороховой шашки, а следовательно, и постоянное выделение пороховых газов, необходимое для равномерного вытеснения топлива из баков, нужно иметь постоянную поверхность горения. Для этого применяются так называемые бронированные пороховые шашки, часть поверхности которых покрыта составом, не допускающим горения. Поэтому горение бронированной шашки может происходить только на открытой поверхности.
Если необходимо поддерживать равномерное по времени горение пороховой шашки, открытыми (небронированными) оставляют торцы ее (один или оба). У такой шашки поверхность горения остается постоянной и равной площади торца (рис. 9.25,а). Следовательно, остается постоянным и количество, пороха, сгорающего в единицу времени б,. На рис. 9.25,б показана также бронированная шашка с неравномерной поверхностью горения, увеличивающейся за счет увеличения диаметра горящей поверхности. Скорость горения пороха в первую очередь определяется давлением, при котором происходит сгорание. Для большинства порохов зависимость скорости горения и от давления может быть определена в виде и=и~р' см/сек, (9.
67) В и,=ига  — (т — т,) (9. 68) где и1л — скорость горения при заданной начальной температуре ТМ Т вЂ” температура пороха;  — физико-химическая константа, характеризующая данную марку пороха. где р — давление в кГ(см', и~ — скорость горения пороха в сл/сек при давлении в ! кГ7слР, зависящая от состава пороха; ч — показатель степени, зависящей от состава пороха (э<1).
Скорость горения, пороха зависит также от н а ч а л ь н о й т е м п ер а т у р ы его [22), [! 47[: Значения скорости горения и1,о, показателя степени т, константы 1!В и некоторых других параметров горения порохов приведены в табл. 9.3. Таблица 9.3 Показатели горения некоторых порохов [22[, [27[, [147[ о г м а "аь. га~: ч о ю ям~ г- -"3~1 а ~2 сл оао о оа г ч о ч аю ч о а о ю Нижний предел дав- ЛЕНИЯ Рюгв к о а О ср и г км мы ю с хо о ь Е ч 1 В о м в о Ч Ю к ко Марка пороха Лвухосновиой,типа Н, НМ-2, Т-6 2200 †23 88000 0,700 0,6 0,0038 1,6 40 3,92 3100 — 3200 0,885 0,69 Лвухосновиой, типа М-В, Т-5 1,6 15 1,47 3160 100000 0,832 0,71 0,005 1,60 0,879 0,69 0,0038 1,61 20 1,24 0,7 0,002 1,77 50(70) 1,96 !РХ 100000 31оО Смесевой с КС104, типа А2Т 1800 †21 51000— 59000 1500 †25 60000— 90000 !500 †17 58000— 1755 66000 4,9 6,87 1,75 14 2,2 0,4 0,4 0,5 Смесевой с ХН4С104, типа АР 1,375 1,55 7 0,687 Смесевой с ХН4ХОа, типа АХ При выборе топлива для ПАДа желательно, чтобы оно имело, во-первых, низкую температуру горения, так как при этом уменьшается теплоотдача от продуктов сгорания.
Это облегчает условия работы элементов конструкции, нагреваемых продуктами сгорания (баки, трубопроводы, клапаны и т. д.), и устраняет необ- гх) Я ходимость введения специального охлаждения продуктов сгорания. Кроме того, желательными свойствами топлива являются инертность продуктов сгорания по отношению к вытесняемым компонентам, низкая чувствительность топлива к изменению начальной температуры и отсутствие твердых частиц в продуктах сгорания.
В ПАДе находят применение как двухосновные, так и смесевые топ. лива. По зарубежным данным продолжаются исследования более эффективных для использования в ПАДе топлив. Изменением соотношения связки и окислителя или включением в состав топлива органических веществ типа дициандиамида и щавелекислого аммония температуру горения порохов опытных марок удается уменьшить до 930'С. На рис. 9.26 приведены графики изменения температуры горения в зависимости от содержания связки и включаемых добавок. Рис. 9.25. Бронированные пороховые шашки: о-с постоянноа яоверхяостью горения; 6 — с перемевноа яоверхностью горения, 1 — бровяровха: Х вЂ поверхнос горения Типы ПАДа 7 2 4 7 г Б у 77,Я7 БББ а) Б1 7 уо 7Б 7Б го гг гб гБ ггчв Рпс.
9. 27. Схемы ПАЛа: Рис. 9. 26. Влияние введения в состав топлива различных охлаждающих до банок (А, В, С) в количестве !Ото на теоретическуго температуру горения топлива; 77 — топливо без охлаждающих добавок а — сверхкритический; б — докритический. ! †корп; Х вЂ пор; 3 — воспламенитель; Ч вЂ дроссельное сопао, б †тру лая выхода пороховых газов: б — предохранитьиьный клапан; 7 †пусков Пйд газы высоких температуры и давления, которые проходят через дроссельное сопло 4 и по трубке 5 поступают в баки горючего и окислителя.
Основной принцип работы такого ПАДа состоит в том, что отношение давления подачи рб к давлению в камере ПАДа р меньше или равно критическому, т. е. При таком перепаде давлений в дросселирующем сопле устанавливается критическая скорость течения пороховых газов. Ввиду необходимости большого перепада давления рп/рб давление в сверхкритическом ПАДе доходит до 200 — 250 ати (=20 — 25 Мн/лгз), что приводит к значительному утяжелению ПАДа. Кроме того, при таких давлениях имеет место интенсивная теплоотдача от пороховых газов к стенкам ПАДа, что приводит к трудностям в организации охлаждения агрегата.
Поэтому в настоящее время сверхкритические ПАДы находят применение только в качестве пусковых. В отличие от сверхкритического в докритическом ПАДе (рис. 9. 27, б) нет дросселируюшего сопла. Разность давлений в ПАДе и в баках (р,— /уб) при этом невелика и определяется потерями в системе подводящих трубопроводов. Поэтому и давление в камере докритического ПАДа рп невелико, что делает его легче. Практически можно считать, что давление в камере докритического ПАДа равно давлению подачи рб. Для предотвращения повышения давления сверх заданного в докритическом ПАДе необходимо устанавливать предохранительный клапан б, который служит для сброса избытков продуктов сгорания. 372 По принципу действия пороховые аккумуляторы давления разделяют на сверхкритические и докритические. По назначению ПАДы можно разделить на основные и и ус коз ы е. На рис.
9.27,а показана схема сверхкритического ПАДа. В прочном корпусе 1 размещается пороховая шашка 2 (или набор шашек) медленно горящего пороха. При запуске двигателя эти шашки воспламеняются с помощью воспламеиителя 3, состоящего из дымного ракетного пороха или термитной смеси.
Зажигание воспламенителя производится с помощью электрического тока. В результате горения пороха образуются 7 С Зги При работе двигательной установки с вытеснительной подачейстремятся максимально сократить время выхода системы подачи на режим, т. е. время, в течение которого давление в баках доходит до номинального давления подачи ре. Оно зависит от свободного объема баков топлива и размеров подводящих газ трубопроводов. По условиям работы двигательной установки это время не должно превышать 1 — 2,5 сек (в зависимости от конструкции установки). Поэтому в системах подачи с ПАДом, кроме основного, устанавливают дополнительный — пусковой ПАД, работающий при высоком давлении. Пусковой ПАД служит для бы- 7 строго заполнения пороховыми газами свободного объема баков топлива и подводящих газ трубопроводов.
ааа Заряд пускового ПАДа воспламеняется от специального заряда с помощью электрической искры. В зависимости от времени работы ПАДа и температуры сгорания пороха основные ПАДы, служащие для вытеснения компонентов, могут быть охлаждаемыми и неохлаждаемыми, сгоРайна; а — ыногоканальныд фильтр нз охладатслк; 4 — охлажденные продукты сгоОхлаждается ПАД обычно одним из ранка компонентов. Пусковые ПАДы работают очень короткое время и поэтому не охлаждаются. При работе ПАДа на порохах с высокой температурой горения уменьшение температуры продуктов сгорания за счет теплоотдачи в окружающую среду, элементам конструкции и жидким компонентам может оказаться недостаточным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
