Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 16
Текст из файла (страница 16)
После начала горения в ЖГГ генераторный газ поступает на турбину и далее по газоводу в камеру. Так как в камере сгорания еще нет противодавлення, поскольку горение в ней еще не установилось, то турбина ТНА довольно быстро раскручивается, плавно поднимая давление подачи компонентов до номинальных значений. Ввиду простоты технического решения схема "само- пуска" получила большое распространение. Тем более, что эта схема обеспечивает также и многократный запуск в полете. По такой схеме осуществляется запуск двигателей РД-253, ВВМЕ и др. Раскрутка ТНА по этой схеме наиболее пригодна дяя двигателей с дожиганнем генераторного газа.
Запуск двигателя без дожигания встречает определенные трудности. Это обьясняется тем, чш турбина ТНА двигателя без дожигания работает на большом перепаде давления, но с ьюлым расходом генераторного газа. Поэтому если никаких конструктивных мер не принимать, то прн подаче компонентов топлива на режиме "самотека" в ЖГГ в начальный период в нем образуется очень мало генераторного газа и создается очень малое давление. Во многих случаях этого недостаточно: турбина либо очень медленно раскручивается, либо даже не страгивается с места. Однако преимущества раскрутки ТНА "самопуском" столь велики (техническая простота, многоразовость пуска и плавность выхода на режим), что возникает необходимость приспособить эту схему запуска н для двигателя без дожигания.
Дпя этого путем конструктивных мероприятии необходимо решить две задачи: а) организовать специальную пусковую линию подачи компонентов тг в ЖГТ, по которой при малом давлении подачи поступал бы больший их расход; б) установить специальные "дозвуковые" пусковые сопла на турбн. не, которые бы более эффективно работали в пусковой период, Естественно, схема пуска несколько усложняется, вводятся дополнительные конструктивные элементы, а также клапаны и их автоматика. Зато принцип самопуска ТНА н всего двигателя оказывается вполне при. годным и для двигателя беэ дожигания. Например, американский двигатель Е-1 (беэ дожигания) запускается по этой схеме.
Раскрутка турбины ТНА ог сгартерного газогенератора — это распространенная схема пуска одноразовых двигателей без дожигания генераторного газа. Здесь турбина ТНА оборудована специальным — стартерным ТГГ, как показано на рнс. 4.3. По соответствуюшей команде твердое топливо в ТГГ воспламеняется, и его продукты сгорания обычно устремляются через свой сопловой аппарат на турбину н быстро ее раскручивают.
Давление компонентов за насосами повышается, и по достижении определенного значения включа- Рис. 4.3. Схема раскрутки ТНА ст Уття стартерного ТГГ ЯГГ Рнс. 4.4. Схема раскрутки ТНА сиеииеимюй стертериой турбнной— стартернмм турбобноком 72 ются клапаны подачи основных компонентов в ЖГГ. Причем, если компоненты несамовоспламеняющиеся, то предварительно должно включаться зажигание в ЖГГ.
Стартовый ТГГ обычно работает в течение 1,2...1,5 с. Этого времени вполне достаточно, чтобы раскрутить турбину и включить в работу основной ЖГГ, на котором завершается выход двигателя на режим. Эта схема раскрутки вполне надежная, и поэтому она довольно распространена, особенно для запуска двигателя со сравнительно небольшой тягой (Р < 100...150 кН). Причем, если на турбине установить несколько стартерных ТГГ, например 2...4, то можно осуществить соответственно 2...4-кратный запуск в полем. Раскрутка стартерным ТГГ турбины ТНА двигателя с дожиганием по приведенной схеме практически не применяется. Это объясняется тем, что турбина ТНА двигателя с дожиганием, как уже сказано, дозвуковая с парциальностью, равной единице.
Она работает на малом относительном перепаде давлений, но с большим расходом рабочего тела. Для раскрутки такой турбины стартерным ТГГ необходимо конструктивно "встроить" специальный сопловой аппарат с высоким перепадом давлений. Однако зто не очень легко сделать на практике. Кроме того, пороховые продукты сгорания, проходя после турбины по газоводу и далее через форсунки смесительной головки, могут их повредить, например засорить.
Наконец, пороховые газы ТГГ имеют коэффициент избытка окислителя а < 1, и при поступлении основного окислительного генераторного газа произойдет их догорание с соответствующим, хотя и кратковременным, повышением температуры. Поэтому такой способ раскрутки турбины двигателя с дожиганием не применяется. Это проще осуществить с помощью специальной стартовой турбины. Раскрутка ТН4 от специальной стартовой турбины. В этой схеме на оси ТНА конструктивно установлен специальный стартовый блок — турбина с ТГГ.
Ось стартовой турбины соединяется с осью ТНА через муфту сцепления (рис. 4.4). Работа схемы состоит в следующем. После включения ТГГ раскручивается стартовая турбина, которая через муфту сценления раскручивает ТНА. По достижении определенной частоты вращения П включении основного ЖГГ в работу муфта сцепления автоматически отключает стартовую турбину.
Эта схема раскрупси ТНА двигателя с дожиганием достаточно надежна и обеспечивает быстрый (1,5...2,0 с) запуск двигателя. Если стартерный блок оборудовать несколькими ТГГ, то можно обеспечить и многократный запуск в полете. Для устройства многоразового запуска со многими пусками удобно вместо ТГГ применить стартерный ЖГГ, питаемый пусковыми компонентами из специальных баллонов илн поршневых насосов, по схеме многоразового запуска двигателя без дожигания (см. рис.
4.2 и 4.3), Раскрутка турбины ТНА сжатым газом — это наиболее простая и надежная схема запуска. От бортовой сети или наземнного оборудования сжа- 73 тьщ газ поступает в газовод основного ЖГГ н, пройдя через сопловой аппа. рат турбины, ее раскручивает. Основной недостаток этой схемы — большой расход газа (в 2...3 раза больший, чем расход генераторного газа). При запуске двигателя первой ступени РН от наземной системы зто не так важно. Однако прн запуске двигателя от бортовой сети (вторая и последующие ступени) для раскрутки турбины на борту должен быть достаточный запас газа.
Если требуется осуществить только один запуск, то зто может быть не так обременительно, но при нескольких запусках масса системы газового аккумулято ра для сжатого газа становится слишком большой. 4.3. ЗАЖИГАНИЕ И ВОСПЛАМЕНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА Воспламенение компонентов, поступивших в камеру сгорания или ЖГГ, — ответственный момент запуска. Особенно усложняется организация воспламенения топлива в двигателях, работающих на несамовоспламеняющихся компонентах. В этих случаях воспламенение обеспечивается предварительным включением зажигания — специального устройства или блока зажигания, которые должнъз быль в составе таких двигателей.
Важным параметром воспламенения является так называемая задержка воспламенения — зто время т, с момента контакта (поступления обоих компонентов в камеру сгорания или ЖГГ) и до начала интенсивного подьема давления (момента распространения пламени по всему обьему камеры сгорания). За это время в камеру сгорания нли ЖГГ успевает натечь определенное количество компонентов топлива, которое теперь выгорает. Задержка воспламенения во многом определяет характер запуска: темп набора давления, возможную перегрузку при выходе на режим.
Чем меньше время задержки воспламенения, тем меньше успевает натечь в обьем камеры сгорания или ЖГГ компонентов до их воспламенения и тем спокойнее будет характер запуска. Значение г зависит от нескольких параметров: химического состава компонентов и их химической активности. Чем химически активнее компоненты, тем меньше время т,; характера смешения поступающих в камеру сгорания первых пор. цнй топлива. Чем полнее смешение и ближе коэффициент избытка окислителя к единице в смеси топлива, тем меньше задержка его воспламенения; времени опережения поступления окислителя и горючего относительно друг друга. При некотором опережении поступления одного нз компонентов в камеру сгорания нли ЖГГ характер запуска может стать более спокойным; Температуры, поступающих первых порций компонентов, а также дав- пения в полости камеры сгорания и ЖГГ в этот момент.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
