Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Водород после насоса направляется в охлаждающий тракт камеры, в котором он газифицируется. Из охлаждающего тракта газообразный водород поступает в турбину ТНА и далее — в камеру сгорания. Схему д иногда называют предельной. Она отличается тем, что в двух ЖГà — окислительном и восстановительном — газифицируппся оба компонента. Каждый ЖГГ приводит свой ТНА: оскислительный — ТНА подачи окислителя, восстановительный — ТНА подачи горючего. В данной схеме ввиду использования дпя привода ТНА расходов обоих компонентов достигается максимальная мощность ТНА и соответственно давление подачи компонентов, Последнее обеспечивает реализацию предельных значений давления в камере сгорания.
43 ая,а, Г, и, Рнс. 2.1Д Турбоиасосные схемы ЖРД с лопнганнем генераторного газа: ОкЖГà — окислительный ЖГГ; ВЖГà — восстановительный ЖГГ; Ок — окислителы à — горючее; НΠ— насос окислителя; Нà — насос горючего; Т вЂ” турбина В настоящее время схемы двигателей с дожиганием одного генераторного газа, в которых гезнфицируется только один компонент, т.е. двигатели типа газ + жидкость (Г + Ж) могут обеспечить достижение р„= = 25 ... 30 МПа.
Схемы с дожиганием двух генераторных газов, т.е. двигатели типа газ + газ (Г + Г) могут обеспечить достижение рк = 40 ... 50 МПа. Эти значения рк нанесены на график, приведенный на рис. 2.11. Двигатель с насосной подачей топлива включает в себя камеру, ТНА, 44 ЖГГ, системы автоматики, наддува баков, зажигания, управления вектором тяги и раму двигателя.
А в ДУ помимо перечисленного входят топливные баки с их оборудованием. Наиболее полно состав двигателя или ДУ отражается на так называемой пневмогидравлической схеме (ПГС). На ней в наглядной форме изображены все основные агрегаты и устройства двигателя или ДУ и их соединения между собой функциональными пщравлическимн, пневматическими и механическими связями так, что можно видеть взаимодействие этих агрегатов и устройств на всех режимах работы двигателя нли ДУ.
Кроме полной ПГС, которая является проектной основой двигателя или ДУ, на практике широко используются неполные ПГС. Причем в зависимости от целей и задач неполнота ПГС может быть различной. Наиболее упрощенной ПГС является схематическая, или структурная. На структурной ПГС изображаются только главные агрегаты и устройства с их основнымн, как правило, гидравлическими функциональными связями. Неполные ПГС, нли структурные схемы двигателя, используются при анализе и расчетах предполагаемых проектных параметров двигателя на стадии начала проектирования и служат затем основой для разработки технических заданий на проектирование полной ПГС и ее составляющих элементов, Волросьг длл самопроверки 1.
В чем заклвшвтся достоинства схем двигателей с вытеснительной подачей? 2. В каких областях примашвтся двигатели с вытеснительиой подачей? 3. Какие имнотса пути повышения эффективности двигателей с вытеснительной подачей? 4. В чем состоят основные преимущества двигателей с насосной подачей? 5. Назовите главные особенности двигателей без дожигании и с дожшанием. б. Какие существуют разновидности двигателей без дожигания и с дожиганием7 ?. Что представляет собой пневмогидросхема двигателя? 8. Что такое структурная схема двигателя? Глава 3 АВТОМАТИКА ЖРД 3.1.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ АВТОМАТИКИ И ЕЕ СОСТАВ При проектировании ПГС двигателя большое внимание уделяется Разработке системы автоматики, в которой находят отражение основные агрегаты и элементы. В ЖРД независимо от системы подачи топлива все операции по обслужнванню и подготовке к запуску, сам запуск, выход и работа на режи- 45 ме, его изменения, останов и другие операции осуществляются автоматически, т.е. без участия человека. Автоматическая работа двигателя обцспечивается системой автоматики, которая является необходимой част~ю любого ЖРД как с вытеснительной, так н с насосной подачей топлиВа. В автоматике ЖРД различают три основные выполняемые функции; управление, регулирование и обслуживание двигателя. В первом случае, система автоматического управления (САУ) обеспечивает выполне1ие любой операции, например, запуск двигателя.
Здесь путем строго после. довательного включения различных агрегатов, элементов и систем двигатель "вьводнтся" на заданный режим работы. Во втором случае система автоматическою регулирования (САР) обеспечивает поддержание на заданном уровне и изменение по заданной программе или специальными командами какого-либо параметра, например значения тяги. Наконец, в третьем случае система автоматики должна обеспечивать обслужнва. ние двигателя, например перед запуском осуществлять контроль заправки различных емкостей жидкими и газообразными компонентами, давления в них, положения и состояния различных агрегатов, элементов и систем двигателя н их готовности к запуску и тл.
Из всех этих функций автоматики непосредственными ее задачами являются: 1) регулирование и изменение значений тяги и соотношения компонентов; 2) управление операциями запуска и останова; 3) управление и регулирование работой систем наддува баков; 4) управление работой системы управления вектором тяги; 5) обеспечение контроля и управления работой всего двигателя в целом. Для решения этих и других задач в составе двигателя имеются технические средства, которые включают совокупность различных агрегатов, механизмов, конструктивных элементов и специальных систем. Зту совокупность устройств, обеспечивающих управление, регулирование и обслуживание двигателя обычно и называют автоматикой ЖРД.
Среди устройств автоматики наиболее многочисленными являются клапаны, дросселя и регуляторы; пневмо- и гидравлические системы, электри. ческая сеть. Сюда же входят различные датчики и измерители давления, расхода, температуры и тл. Наконец, в системе автоматики могут бь1ть специальные счетно-решающие устройства, микропроцессоры и ЭВМ. Заметим, устройств автоматики в современных двигателях может быть несколько десятков, и они составляют 20 ... 25 % массы двигателя, а иногда и больше.
Наиболее многочисленными устройствами автоматики являются агрегаты управления — клапаны. Они устанавливаются на отдельных участках различных трубопроводов, по которым движется поток рабочих тел— жидких или газообразных. Их назначение — обеспечить либо полное герметичное разделение двух участков трубопроводов, либо частичное. В соответствии с этим клапаны имеют два нлн три положения: в первом слу- чае — двухпоэиционный клапан с положениями "Закрыло" илн "Открыто", во втором случае — трехпоэиционный клапан с промежуточным положением "Частично открыто". По типу привода клапаны могут быть пневматические, гидравлическяе, злектромеханические н электромагнитные.
Дня одноразового срабатывания широко используются пироклапаны (с пироприводом). Клапаны подразделяются на отсечные (запорные), дренажные, предохранительные, заправочные, спинные и обратные. Отсечные клапаны служат для отсечки потока рабочего тела, движущегося по трубопроводу. Дренажные клапаны используются для выпуска наружу паров компонента ю)и газов из отдельных участков трубопроводов, полостей нли емкостей.
Предохранительные клапаны автоматически открываются при превышении давления на участке трубопровода нли в емкости выше установленного для выпуска нз них наружу паров нли газов. Слнвные клапаны служат для сливы компонентов из участков трубопроводов и емкостей. Через заправочные клапаны происходит заправка емкостей жишснми и газообразными компонентами. Обратные клапаны пропускают поток жндкосгн или газа только в одном направлении. В схемах многих двигателей однократного яспользовашя часто используются так называемые мембранные клапаны. Их особенность состоит в том, что в исходном положении участкя трубопроводов разделены мембраной.
В нужный момент, например при запуске, мембрана разрывается либо специальным устройспюм, либо под действием определенного давления' на участке трубопровода .. Менее многочисленны, чем клапаны, агрегаты регулирования — дроссели и регуляторы. Назначение первых — плавное изменение местного гидравлического сопротявления на отдельных участках трубопроводов. Назначение вторых — поддержание нлп изменение по определенному закону пли программе расходов компонентов или их давления на соответствующнх участках трубопроводов. Для управления клапанами и регуляторами, а также выполнения операций при запуске и останове двигателя в состав автоыатнки могут входить баллоны со сжатым газом для пневмосистем, продувки н раскрутки турбины; емкости для хранения жидких и газообразных компонентов, нмпольэуемых для зажигания при запуске, и другие вспомогательные устройства, необходимые для функционирования схемы двигателя.
Например, важными элементами яввпотся трубопроводм пневмо- и гидросистем автоматики, фильтры, арматура. Наконец, к автоэаатике можно отнести датчики телеметрии, необходимые для последующего анализа и оценки работы двигателя. Примеры конструктивного выполнения различных агрегатов и элементов автоматики ЖРД приведены ниже. В большинстве снучаев одноразового применения двигателей с достаточно простой программой их работы приведение в действие системы управления двигателя сводится к подаче команд на запуск, переход на другие режимы работы нлн на останов. Все операции и соответствующая 47 последовательность с заданными временными интервалами срабатыва ния, включения и выключения различных агрегатов и систем, необходимые для запуска, перехода на другие режимы работы и останова, обеспе паваются автоматикой управления самого двигателя.
Подача команд производится бортовой либо наземной системой управления ЛА, которая в зависимости от программы, траекторных и других данных вырабатывает соответствующие команды и посылает их негюсредственно устройствам автоматики управления двигателем. В этих случаях схема двигателя имеет жесткую нли "встроенную" программу управления, осуществляемую автоматикой двигателя. С развитием ракетной техники и появлением двигателей многократного использования, во первых, значительно усложнюгись схемы и конструкции двигателей и, во-вторых, значительно возросло значение выполняемых ЛА задач. В этих условиях возникает необходимость непрерывного управления двигателем по сложным и гибким программам.
Такое управление может осуществлять специальная система управления двигателем, имеющая в своем составе ЭВМ. Она включает установку в различных точках трубопроводов и агрегатов многочисленных датчиков, измеряющих различные параметры: давление, расход, температуру, частоту вращения, а также частоты и уровни амплитуд вибраций, значения зазоров вращающихся элементов ТНА, деформаций напряженных элементов конструкций н тл. Показания датчиков непрерывно считываются системой управления. Эти данные анализируются и сравниваются с их заданными предельными значений ЭВМ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
