Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Газифипированный в охлаждающем тракте водород на выходе из участка смешивается с поступающим нз насоса жидким водородом, и его температура становится равной 164 К Затем этот расход разделяется на два и направляется соответственно в ЖГГ ТНА кислорода н в ЖГГ ТНА водорода, в которых он сжигается с небольшой добавкой — присадкой жидкого кислорода, образуя в обо.
их газогенераторах восстановительный газ. Последний после срабатывания на турбинах направляется по газоводам к коллектору на головке и далее распределяется по форсункам. Заметим, что тепловой поток в области критического сечения сопла достигает значения 150 МВт при температуре стенки примерно 800 К. Бустерные ТНА имеют одинаковую конструктивную схему. Каж. дый из них состоит из осевого одноступенчатого насоса и осевой многоступенчатой турбины, БТНА кислорода повышает давление с 0,7 до 3,2 МПа и имеет шестисгупенчатую гидравлическую турбину.
Турбина работает на жидком кислороде, который отбирается в количестве 20 % общего расхода за основным насосом и после срабатывания на турбине сбрасывается в выходной коллектор бустерного насоса, где смешивается с основным потоком жидкого кислорода. БТНА водорода повышает давление с 0,2 до 1,9 МПа и имеет двухступенчатую турбину. Турбина работает на газообразном водороде, поступающем из охлаждающего тракта первого участка камеры. Турбины обоих основных ТНА работают на восстановительном генераторном газе, получаемом в двух ЖГГ, с температурой 800 К для окне. лительного ТНА и температурой 950 К для ТНА горючего. Конструктивная схема у обоих ЖГГ одинаковая — цилиндрической формы камеры сгорания или корпус газогенератора и плоская смесительная головка, На головке располагаются двухкомпонентные струйные форсунки.
Кроме того, на головке находятся охпаждаемые водородом антипульсационные перегородки. Камера сгорания ЖГГ имеет завесное охлаждение водородом. В центре смесительных головок установлены блоки злектронскрового зажигания. Всего через оба ЖГГ проходит 75 % расхода водорода н 10% расхода кислорода, 96 Компоненты из бустерных насосов поступают на вход основных пасо,м Жидкий кислород через дроссель-регулятор Р-5 нз насоса поступает непосредственно в коллектор смесительной головки.
Часть кислорода еше до регулятор Р-5 Отб рается на привод гидр урбнны БТНА. Наддув кн о~диого бака и на вход дополнительного насоса Кислород из дополнительного насоса через дросселн-регуляторы Р-4 н Р-3 направляется соответственно в газогенераторы ТНА окислителя и горючего. Жидкий водород из основного насоса поступает через дроссель-регулятор Р-1 по двум трубопроводам в коллекторы охлаждающих трактов первого и второго участков камеры.
По третьему трубопроводу через дроссель-регулятор Р-2 жидкий водород направляется на смешение с газифнцнрованным водородом, выходящим из охлаждающего тракта второго участка камеры. После смешения водород направляется по двум трубопроводам в газогенераторы ТНА окислителя и горючего. Газифицированный водород нз охлаждающего тракта первого участка камеры поступает в турбину БТНА водорода и затем, как указывалось, в охлаждающие тракты турбин и газоводов. Попутно на выходе из турбины отбирается водород на наддув бака горючего.
Все дроссели-регуляторы кроме прямых функций выполняют также роль пускоотсечных клапанов. Тяга двигателя и соотношение компонентов регулируются путем управления расходом водорода и кислорода, поступающих после насосов в двигатель, с помощью регуляроров Р-1 и Р-5. Соотношение компонентов в ЖГГ регулируется дросселями-регуляторами Р-3 и Р-4, которые установлены на трубопроводах подачи при.
садочного кислорода соответственно в ЖГГ привода ТНА горючего и ЖГГ привода ТНА окислителя. Наличие двух ТНА и четырех главных дросселей-регуляторов — Р-1, Р-З, Р-4 и Р-5 — позволяет иметь очень гибкую систему регулирования и управления тягой н соотношением компонентов — это важная особенность двигателя. Наконец, очень интересная особенность — наличие сложной системы управления двигателем на основе ЭВМ, о чем уже было сказано ранее. Запуск двигателя осуществляется на принципе "самопуска". После - захолаживания магистралей и заливки полостей насосов, открываются клапаны дросселей-регуляторов Р-1, Р-З, Р4, Р-5. Компоненты под действием гидростатического напора и давления наддува заполняют трубопроводы за насосами, сначала поступают в ЖГГ, а затем в камеру сгорания. Компоненты поджигаются предварительно включенными злектроискровыми блоками зажигания, установленными в центре смесительных головок.
Блоки зажигания питаются газообразным кислородом и водородом. Причем последовательность включения клапанов и время движения компонентов по трактам подобраны так, что сначала происходит раскрутка ТНА, пока в камере сгорания еще нет протнводавлення, а затем происходит воспламенение компонентов в камере сгорания и начинается подьем давления.
двигатель выходит на режим полной тяги за 4...5 с. Все опера- 4 - 17ЗВ 97 ции запуска и их последовательность строго контролируются системой управления двигателем — контроллером. Двигатель К1 10. Он разработан фирмой "Пратт-Уитни" в 1958— 1963 гг. дпя верхних ступеней космических РН "Атлас42ентавр" н "Са. тури-1". Двигатель последовательно усовершенствовался и имеет модификащщ К1 10А, К1 10А-З, К1 10А-З-1, КЬ|ОА-323.
Схема ПГС двигателя приведена на рис. 5.8. Общие данные и основные параметры. Двигатель однокамерный, укрепляется в раме на каепданном подвеся, допускающем отклонение в двух плоскостях на угол +4 . Это обеспечивает управление по курсу и тангажу. Управление по крену осуществляется дополнительными соплами, рабо. тающими на газообразном водороде. Топливо двигателя — жидкий кислород и жидкий. водород с соотношением компонентов 7С„, = 5. Главная особенность зтого двигателя — отсутствие ЖГГ. Рабочее тело дпя привода турбины ТНА — газообразный водород, получается непосредственно в охлаждающем тракте камеры двигателя. Тяга и удельный импульс в пустоте соответственно составляют Рп = = 66,72 кН и 7п 4354 м/с.
Давление в камере сгорания рк = 2,76 МПа. 8 Р ау и Уг ух 1ч Рнс. 5.8. Пневмогндравлвческая схема двигателя Ы 1О: 1 — регулятор тяги; 2 — трубка Вентурн; 3, 4, 7 — клапаны снстамы захолюкнвання: 5, 9 — насосы соответственно водорода н кнслорода; б, 8 — пуско. отсечные клапаны на входе в насосы соответсшенно водорода н кислорода; 10 — шесшренный редуктор; 1! — турбина; 12 — блок клапанов с злектромеханнческнм регулятором соотношения компонентов; 13, 15 — управляющне злектромагннтные клапаны; 14— пуско отсечной клапан подвода жидкого водорода в охлаждаюшнй тракт камеры; 1б — клапан системы зажнгання; 17 — блок злектронскрового зажигания; 18— камера; а — вход жидкою водорода в насос; б — вход жидкого кнслорода в насос; е — вход жидкого голля на захолажнванне полостей насоса горючего от наземной снстем ы (перед стартом РН); г — вход газообразного голля 98 геометрическая степень расширения сопла Р а = 57, что соответствует давлению на ср зе сопла примерно ра = 0,004 Мпа.
Масса д игателя 133 кг, ,.абаритные размеры: высота 1,8 м, диаметр 1,0 м. Продолжительность в полете 470 с, допускается до трех включений. Работа пневмогидравлической схемы двигателя. Компоненты из баков через входные клапаны 6 и 8 поступают на вход насосов. ТНА двигателя имеет двухвальную схему с параллельными валами и шестеренчатым редуктором — это важная особенность данного ТНА. Центробежный насос водорода установлен на олпом валу с турбиной, имеет две ступени и осевой вход.
Первая ступень — шнекоцентробежная с частотой вращения 504 с '. Насос кислорода — одноступенчатый шнекоцентробежиый с частотой вращения 202 с '. Турбина — осевая двухступенчатая реактивная. Жидкий кислород через блок клапанов 12 с электромеханическим регулятором соотношения компонентов из насоса поступает в полость смесительной головки.
В полете по сигналам системы опорожнения баков соотношение компонентов может изменяться в пределах з 10%. Водород нз насоса по трубопроводу подводится к входному коллектору охлахоююшего тракта камеры. Охлаждение — проточное. Жидкий водород из насоса поступает в коллектор, расположенный в области критического сечения сопла. Из коллектора по части трубок водород направляется к срезу сопла, затем по другой части трубок движется к коллектору возле головки. Из этого коллектора газообразный водород, нагретый в охлаждающем тракте до температуры 200 К, через трубку Вентури 2 регулятора тяги 1 направляется на турбину.
Регулятор тяги работает на принципе перепуска части водорода на выход из турбины. Из турбины отработанный водород через пуско- отсечный клапан 14 поступает ло газоводу в смесительную головку. Все основные клапаны управляются газообразным гелием с помощью управляющих клапанов 13 и 15. В схеме показаны еше клапаны 3, 4 и 7, которые обеслечивают работу системы захолаживания двигателя перед запуском.
Наддув баков осуществляется газообразным гелием, запас которого находится в специальном баллоне. Запуск двигателя, При предварительном захолаживании труболро* волов и полостей насосов через них подаются соответствующие жидкие компоненты — кислород и водород. Для уменьшения потерь перед стартом РН насос горючего захолаживается жидким гелием от наземной системы. После открытия пусковых клапанов 6, 8 и 14 компоненты поступают в насосы и охлаждающий тракт под действием гидростатического напоРа, вызываемого ускорением и давлением наддува. Поджигание компонентов в камере сгорания производится электроискровым блоком зажигания Установленным в центре смесительной головки, который работает "а газообразных кислороде и водороде, поступающих в него через клапаны системы зажигания 1 и 16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
