Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Вследствие того, что два главных момента здесь обеспечивают. ся тягой основной камеры, эта схема вполне пригодна и для первой ступени РН. Двигатель многокамерный. В зависимости от числа камер схемы получения управляющих моментов могут быль разными (рис. 3.15). Од. пако в любом случае эти схемы позволяют создавать все три управляю.
шнх момента, причем, значительной величины и наиболее просто. Это обстоятельство является важным аргументом в пользу многокамерных схем двигателей. Вариантами схем УВТ являются: 1) четыре основные камеры, закрепленные в подвеске, позволяющей их качание на угол до 8 ... 1О' в одной плоскости. Это "классическая" схема двигателя, спроектированная с учетом системы УВТ (рис. 3.15, а); 2) лягикамериая блочная. Четыре боковых двигателя, как и в предыдущем случае, поворотные, а центры~алый — неподвижный.
Это схема двигательной установки первой ступени РН "Сатурн-5" (рис. 3.15, б): 3) восьмикамернач блочная. Четыре боковых двигателя — поворотные, а четыре внутренних — неподвижные. Это схема двигательной установки первой ступени РН "Сатурн" 1В" (рнс. 3.15, в) . Многокамерная двигательная установка со специальными рулевыми камерами.
На рис. 3.!5, г показана схема УВТ двигательной установки первой ступени РН "Восток" и его модификаций. Ракетоноситель состо- 62 Рис. ЗЛ5. Схемы создания упРавлявщнх моментов свстемои УВТ прн миогокамериых лвнгатеяпх: а — четыре основные камеры установлены на опорах, позволяющих им качаться в однса плоскости; б пять камер, нз которых ценграпьнаа неподвижная, четыре боковых качаются в одной плоскости кажная; е — восемь камер, нз ннх четыре центральные неподвижные, четыре боковые качмотся; г — схема УВТ РН "Восток"; 1 — основная камера; 2 — рулевые двигатели нт из четырех боковых н центрв1ьного блоков. Каждый блок снабжен четырехкамернымн двигателями.
Управляющие моменты создаются поворотными рулевыми камерамн, которые питаются от основных ТНА: на боковых блоках установлено по две рулевые камеры с внешней стороны, а на центральном блоке, который после отделения боковых блоков становится второй ступенью, установлено четыре рулевые камеры по одной с каждой стороны. Вопросы дзгл самопроверки 1. Какие фуню~ии в ыполюмт авто мазина двнгагепят 2. Назовите составные части даигатепа, поторые очно снтся к авто маги ке.
3. Как мохам регулировать ты у двигателя? 4. Как можно регулировать аютвощмще комновмпов денгателяу 5. Чем вывезла необходимость мщдува баковУ 6. Канне имеются схемы надзива бекова 7. Неречиощте достоинства н недостатки систем подачи с бустернымн насосами. б. Какие нмеютсп системы управления вмгюром зпгит 63 Глава 4 ЗАПУСКИОСТАИОВ ЖРД 4.1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗАПУСКУ И ОСТАНОВУ. ЭТАПЫ ЗАПУСКА И ОСТАНОВА Запуск и останов ЖРД вЂ” ответственные и сложные режимьг работы, Это связано с тем, что в этот период большинство систем двигателя рабо.
тает на нестационарных режимах: включаются и выключав|тся многочисленные клапаны, возникают гидравлические удары и вибрации; при запуске происходит раскрутка ТНА и нарастание давления подачи; начинается поступление компонентов в камеру и ЖГГ и их горение. При останове прекращается поступление компонентов в камеру и ЖГГ, опорожняются полости за отсечными клапанами. Начало горения при запуске и догорание прн останове часто происходят при неуправляемом изменении соотношения компонентов как по сечению смеснтельной головки, так и в среднем по камере.
Это может приводить к возникновению колебаний давления, ююпкам и сильным вибрациям конструкции. При запуске (а также и при останове) может быть так называемый заброс давления в камере выше его номинального значения, т.е. возникает перегрузка. При останове (а также при запуске) могут возникнуть моменты, при которых возможны опасные раскрутки ТНА, повышение местных давлений и температур выше нх номинальных значений. Все эти явления при неблагоприятных их сочетаниях приводят к раз.
рушению двигателя. Как показывает опьп, многие неполадки н аварии возникают на режиме запуска, меньше — на режиме осталова. Поэтому отладка запуска и останова двигателя — большая и сложная часть работы при создании нового двигателя. Запуск. Запуск характеризуется несколькими параметрами. Одним из них является время запуска — время с момента подачи команды на запуск и до выхода на расчетный режим; обычно оно составляет 0,8...0,9 номинального давления на этом режиме. У современных "полноразмерных" ЖРД оно равно 0,8...5 с. Другими важными параметрами запуска являются темп набора давления (с/ркфг), и перегрузка л = (ркюах/р„1у). Оба эти параметра определяют "жесткость" запуска, т.е.
характер нарастания инерционных перегрузок, определяющих прочность как элементов конструкции двигателя, так и ЛА в целом. При нормапьном или "мягком" запуске обычно (г/рк/гЩ, = 15...20 МПа/с и л = 1,0. Если (г/р„ /~/г)с = 25...30 МПа/с и л — 1,15...1,20, имеет место "жесткий" запуск, которыи не всегда допустим. Наконец, важной характеристикой запуска является количество рас. ходуемого топлива ЬМз из баков ЛА за период запуска.
У современных двигателей это значение должно быть в пределах ДМз < (0,3...0,4) т 64 Эти параметры строго оговариваются в технических условиях на проектирование двигателя. В общем случае запуск ЖРД можно представить в виде трех последовательных этапов, П Подготовка к запуску, состоящая из следуппцнх операций: а) включение предварительного наддува баков; б) заполнение жидкими компонентаьщ трубопроводов до насосов и полостей самих насосов. При криогенных компонентах этой операции предшествует захолаживание этих трубопроводов и полостей; в) включение продувки трубопроводэв за главными клапанами на линиях окислителя н горючего, полостей камеры и ЖГГ инертным газом— азотом нли гелием. 2.
Включение системы подачи компонентов — ТНА, состоящее из следующих операций: а) раскрутка ТНА; б) включение в работу ЖГГ; в) открьппе главных клапанов на линиях подачи окислителя и горючего в камеру. Открытие главных клапанов и клапанов подачи компонен. тов в ЖГГ может происходить не одновременно. Этим обеспечивается строго установленная для каждого двигателя последовательность поступления окислителя и горючего в камеру сгорания и ЖГГ или так называемое опережение компонентов. 3. Включение камеры двигателя — собственно запуск, состоящий из следующих операций: а) заполнение компонентами трубопроводов н полостей камеры за отсечными клапанами и поступление через форсунки смесительной головки в камеру сгорания с определенным опережением одного по отношению к другому; б) включение зажигания, в результате чего происходит воспламенение компонентов и распространение пламени по камере; при этом начинает повышаться давление в камере сгорания и последовательно устанавливаются промежуточный и основной режимы работы камеры.
Здесь рассмотрена последовательность и содержание этапов при наиболее обшей схеме запуска двигателя, работающего на несамовоспламеняюшнхся компонентах. В других случаях содержание этапов запуска может отличаться от указанного выше, некоторые операции могут происходить параллельно и в другой последовательности. Основные различия содержания этапов запуска могут быть следующими. Предварительный наддув баков, т.е.
создание в них необходимого давления, может осуществляться заранее, прн подготовке ЛА к старту. Естественно, в этом случае эта операция из этапов запуска исключается. При запуске в пустоте в зависимости от конструкции заборных устРойств компонентов в баках вместе с нащрвом могут включаться специальные двигатели, например, твердого топлива для создания продольного ускорения, 3- 1755 65 При некриогенных, т.е.
высококипящих компонентах, исколючается операция захолаживання трубопроводов и полостей насосов. При самовоспламеняюпшхся компонентах нет специального устройства зажигания и, естественно, нет операции по его включению. Иногда исключают и предварительную продувку полостей за главными клапанами. При запуске двигателей со сравнительно небольшой тягой (Р ( 50...
60 кН) операции заполнения полостей ТНА н его раскрутка могут сов. мешаться, т.е. происходить одновременно. Это схема так называемого пушечного запуска. При запуске двигателей с большой тягой (Р > 1000 кН) и особенно так называемых мощных двигателей (Р > 2000...2500 кН) крупных РН вывод камеры на режим полной номинальной тяги осуществляется через несколько промежуточных ступеней илн непрерывно, но плавно с растяжкой по времени до 4...5 с. Если на режиме наддув баков осуществляется от специальных наддувных ЖГГ, то на втором этапе вводится операция включении в работу этих ЖГГ. Отличаются в большей или меньшей степени запуски двигателя с дожиганием и без дожигания генераторного газа.
Порядок запуска каждого двигателя имеет свои особенности и схема его запуска индивидуальна (спроектированная и экспериментально отработанная только дпя данного двигателя). Тем не менее все три указанных этапа запуска всегда црисугствуют. Останов. Останов двигателя характеризуется несколькими параметрами. Одним из них является время осталова. Это время с момента подачи команды на останов и до полного прекращения горения и опорожнения объема камеры от газообразных продуктов.
Другим важным параметром является импульс последействия, т.е. импульс тяги„создаваемый на режиме останова и его так называемый разброс. Последним называется отклонение импульса последействия от его среднего — номинального значения, вызываеьюго различием условий работы двигателя. Этп величины, т.е. время осталова, импульс последействия и его разброс, также строго регламентируются техническим заданием на проектирование двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
