Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Здесь при захолаживанин 78 нй йг й Рис. 4.б. Схемы захолааииаиил ллигателя при работе иа криогсииых компонентах: а — пролнекой мицкого кислорода лоц давлением наллуаа и гнлростатичсского напора; б — прокачкой псрсохламдснных жнлких кислорода н водорода специальными рсолркуллцноннымн насосами (НР) с злсктропрнаолом (ЭП); в — продувкой тракта охлажцснньна газообразным гелием происходит непрерывная циркуляция криогенного компонента: бак — рециркуляцнонный насос — трубопровод — полость насоса — бак. Для зтого в схеме имеется специальный рециркуляционый насос с злектроприводом, Бак заправляется несколько переохлажденным компонентом.
Постоянство схемы, несмотря на ее некоторую сложность, — отсутствие потерь компонента и возможность его применения для двигателей всех ступеней. На рнс. 4.й, в показана схема захолажнвания, в которой на стартовой позиции через магистрали, подлежащие захолаживанию, пропускается от . наземных устройств охлажденный до нужной температуры газообразный гелий. После захолаживания магистралей последние заполняются жидкими криогенными компонентамп тоже практически без потерь.
Двигатели второй ступени и последующих можно захолюнивать непосредственно перед стартом от наземных устройств. Затем полости заливаются жидкими крногеннымп компонентами. Они также имеют постоянный дренаж за борт во время полета до включения данного двигателя. Естественно, для уменьшения потерь компонентов на дренаж все захолюкнваемые трубопроводы и полости насосов должны иметь хорошую теплоизоляшгю. Вопросы для самопроверки 1. В чем состоит слоююсть реиимов запуска и осталова цвпгателя? 2.
Какие параметры характеризуют запуск и остапов? 3. Назовите этапы, из которых складывается реалы запуска. 4, Назовите этапы, из которых скпацьвается релшм астапова, 5. Как особенности и виц компонентов влшпот иа этапы режима запуска? 6. Назовите схемы раскрутки турбины при запуске. 7. Какие имеются схемы залегания песамовоспламенюошихся комлеиеитов? 8.
Чем моиио уменьшить разброс импульса послецеаствият Глава 5 ПРИМЕРЫ ПНЕВМОГИЛРАВЛИЧЕСКИХ СХЕМ ЖРЛ 5.1. ЖРЛ БЕЗ ЛОЖИГАНИЯ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА Лвигатель РЛ-107. Он разработан ГДЛ вЂ” ОКБ в 1954 — 1957 гг. для первой ступени РН "Восток" и его последующих модификаций. Схема ПГС этого двигателя приведена на рис. 5.1. Общие данные и основные параметры. Лвигатель многокамерный, состоит из четырех основных камер и двух рулевых, питаемых от общего ТНА. Компоненты топлива: окислитель — жидкий кислород, горючее — углеводородное типа керосина.
Номинальное соотношение компонентов К,„= 2,47. Вспомогательный компонент — 82 о.ная перекись водорода. Тяга и удельный импульс на земле соответственно составляют Рту — б = 821 кН, 1 — о = 2520 м/с, а в пустоте Рп = 1000 кН, 7л = = 3080 м/с; давление в основной камере р„= 5,85 МПа, в рулевой— р„= 5,4 МПа; давление на срезе сопла основной камеры ра = 0,039 МПа. Масса сухого двигателя 1! 55 кг, залитого 1275 кг; габаритные размеры без рулевых камер: высота 2,86 м, диаметр 2,58 м.
Время работы на номинальной тяге — 140 с. Работа пневмогидравлической схемы двигателя. Компоненты из баков через входные клапаны поступают в насосы. ТНА состоит из двух основных одноступенчатых шнекоцентробежных насосов с двухсторонним входом и двух вспомогательных одноступенчатых центробежньгх насосов; подачи перекиси водорода в ЖГГ и жидкого азота в испарнтель, встроенный в выхлопном коллекторе турбины. Газифицированный азот из нспарителя поступает на наддув баков. Турбина ТНА — двухступенчатая активная, работает на генераторном газе, получаемом в однокомпонентном ЖГГ путем каталитического разложения перекиси водорода — специального вспомогательного топлива. Зто обстоятельство — характерная особенность этого двигателя.
Гснераторный газ имеет температуру около 830 К и после срабатывания на турбине выбрасывается через выхлопную систему со скоростью 80 Рнс. 5Л. Пневмогндравлнческюг схема двигателя Рд-107: 1 — рулевые камеры; 2 — узел поворота рулевой камеры; 3 — турбопроводы окнслнтсля рулевых камер; 4 — трубопроводы горючего рулевых камер; 5 — основные камеры; 6 — клапан азота; 7 — ЖГГ; 8 — турбина; 9 — насос окнслнтеля; 1Π— насос горючего; 11 — дазчнк давлення системы регулирования тяги; 12 — главный клапан окнслнтеля; 13 — трубопроводы окислителя основных камер; 14 — главный клапан горючего; !5 — трубопроводы горючего основной камеры; 16 — пуско-отсечной клапан переклон водорода; 17 — редуктор (регулятор) давления подачи перскнсн водорода; 18 — насос перекиси водорода; 19 — воздушный редуктор с элсктропрнводом; 20 — насос ясндкого азот; 21 — дросссль (регулятор соотношения компонентов) системы опорожнення баков с электропрнводом около 450 м/с.
Расход генераторного газа составляет примерно 8,8 кг/с. Из насосов через главные клапаны окислителя 12 и горючего 14 компо- 4(енты топлива поступают в камеру; окислитель непосредственно в смесительную головку, а горючее — в охлаждающий тракт, из которого оно затем направляется в полость смесительной головки. Назначение главных клапанов — обеспечить открытие или закрытие доступа компонентов в камеру по определенным ступеням как при запуске, так и при останове.
Перед входом в ЖГГ установлен пускочзтсечной клапан 16, обеспечиваюший подачу перекиси водорода. На выходе нз насоса установлен регулятор давления или жидкостной редуктор 17, который поддерживает постоянное давление подачи перекиси водорода в ЖГГ и тем самым выполняет роль регулятора тяги. Перенастройка Регулятора производится изменением командного давления азота, котоРым управляет система управления, Входные и главные клапаны и пуско- 81 отсечной клапан перекиси водорода имеют пневматический привод.
В пневмосистему через редуктор 19 с электроприводом из баллонов посту. пает сжатый азот. Система обеспечивает также продувку камеры. Запуск двигателе осуществляется следующим образом. После пред. варнтельного захолажпвания н заливки компонентов в полости насосов н трубопроводы до главных клапанов от наземной системы подается пе- рекись водорода в ЖГГ. Образующийся генераторный газ раскручива- ет турбину.
По достижении определенного значения давления подачи ком- понентов последовательно открываются три позлили главных клапанов. пусковая, предварительная н полная тяга. Одновременно с этим'питание ЖГГ переходит с наземной на основную систему подачи перекиси водо- рода, Зажигание компонентов осуществляется ПЗУ, которое на штырях вводится через сопла в камеры сгорания. Штыри закреплены па старто- вой конструкции. Применение ПЗУ вЂ” также характерная деталь данного двигателя. На РН "Восток" кроме двигателей РД-107, устанавливаемых на че- тырех боковых блоках, имеется еще двигатель РД-108 центрального бло- ка. Его схема и конструкция аналогична двигателю РД-107, за исключением . того, что он имеет четыре рулевые камеры.
Незначительно отличаются и па- раметры этих двигателей. После выработки топлива в боковмх блоках последние отделяются, а центральный блок продолжает полет. С этого мо- мента его двигатель становится двигателем второй ступени РН. Полное время его работы на главной ступени тяги 320 с. Двигатель РД.119. Этот двигатель разработан ГДЛ вЂ” ОКБ в 1958— 1962 гг. дпя второй ступени РН "Космос". ПГС этого двигателя приведе- на на рис.
5.2. Общие данные и основные параметры. Двигатель — однокамерный. Топливо — жидкий кислород и НДМГ, номинальное соотношение компо- нентов Км = 1,5. Использование НДМГ с кислородом — важная особен- ность двигателя. Тяга и удельный импульс в пустоте соответственно сос- тавляют Р„= 105 кН и 7п = 3450 м/с. Давление в камере сгорание Р„=- = 7,89 МПа, на срезе сопла ре = 0,0062 МПа. Масса сухого двигателя 168 кг, залитого 179 кг. Время работы 260 с. Работа пневмогидравлической схемы. Компоненты из баков через вход- ные клапаны поступают в полости насосов. ТНА состоит нз двух шнеко- центробежных одноступенчатых насосов и двухступенчатой активной тур- бины. Турбина работает на генераторном газе с температурой примерно 1030 К, получаемом в однокомпонентном ЖГГ путем термокаталитического разложения НДМГ. Это — характерная особенность этого двигателя.
После турбины отработанный генераторный газ распределяется по тру- бопроводам и выбрасывается наружу через три блока неподвижных вых- лопных сопел реактивной системы УВТ. Блоки сопел снабжены газорас- пределительнымн клапанами с злектропрпводами, которые обеспечивают получение управляющих моментов. Еще одна особенность двигателя — вы- сокая степень упптнэации отработанного генераторного газа, который 8? Рнс.
5.2. Пневмогидравническая схема двигатеяя РД-119: 1 — камера; 2 — рулевые сопла; 3 — газораспредепитепзс 4 — отсечный пирокнапан окислителя; 5 — смеситепьч 6 — трубопровод горючего камеры; 7 — ЖГГ; 8 — теплообменннн-испарнтепзч 9 — турбина; 10, 16 — пуско. отсечные клапаны подачи горючего соответственно в камеру и ЖГГ; 1! — насос горючего; ! 2 — насос окислителя; 13 — пусковой клапан окнспитепя; 14 — азотный редуктор; 15 — баллон со сжатым азотом; 17 — редуктор (регулятор) 'давления подачи горючего в ЖГГ; 18 — трубопровод подачи горючего в ЖГГ; 19 — отсечной клапан горючего камеры; 20 — трубопровод подачи горючего на завесу охлаждения создает тягу и обеспечивает управление вектором тяги всего двигателя. Заметим, что дпя увеличения управляющих моментов в отработанный генераторный газ добавляется еще свежий — до 20 % по системе перепуска (см.
Рис. 5.2). Жидкий кислород из насоса через пусковой клапан 13 и отсечной . пироклапан 4 поступает в торцевую полость смесительной головки. Горючее — НДМà — из насоса через пускочзтсечной клапан 10 поступает в охлаждающий тракт камеры. Охлаждение — наружное проточное, осуп1ествляется горючим; внутреннее — низкотемпературным пристеночиым споем, образованным смесительной головкой и поясом завесы, который установлен перед входом в поило.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
