Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 28
Текст из файла (страница 28)
1400 К. Большая часть жидкого кислорода после насоса поступает в коллектор охлаждающего тракта, из которого непосредственно поступает в головку и далее на центробежные форсунки. Большая часть жидкого водорода после насоса поступает в ЖГГ, где газифицируется, и, пройдя через турбину ТНА, по газоводу направляется в торец смесительной головки. Затем по осевым каналам двухкомпонентных струйноцентробежных форсунок генераторный газ с избьпком водорода попадает в камеру сгорания, Заметим, что на головке все форсунки — одинаковые, т.е.
пристеночного низкотемпературного слоя от "головки" здесь нет. агалссга аямагка Рис. 6.41. Схема и конструктивные злемеиты камеры кислородно-водородного ЖРД с дожнгаинем: Ок, à — вход окислителя и горючего в охлаждающие тракты; 1, П, ГН вЂ” сечения установки завес; Лр — сменные дроссели; 1 — решетка газовода 126 Меньшая часть водорода, примерно 25% его расхода, поступает в коллектор охлаждающего тракта !см. рис. 6.41), где расход разделяется на две частя меньшая часть направляется в сторону головки, а большая часть— в сторону среза сопла. Особенность наружного охлаждения средней части камеры, включающей дозвуковую и сверхзвуковую области сопла, в том, что этот расход водорода из охлаждающего тракта поступает полностью на пояса завесы и используется для создания мощного внутреннего завес- ного охлаждения этой части камеры.
Причем меньшая часть расхода водорода поступает в камеру сгорания через два пояса завесы — сечения 1 и П. Небольшая часть расхода водорода поступает через третий пояс — сечение Н! — для охлаждения соплового насадка. Расходы на завесу могут регулироваться сменными дросселямн, устанавливаемыми в коллекторе вводд горючего !см. рис. б.41) . Вопрось? дпя самопроверки 1.
Назовите составные части камеры двигателя. 2, Какие и меютог конструкзпапые схемы охлаждааююх тракгов7 3, Как можно изготовить о хяаждаюшпе тракты? 4. В чем состоят особенности пайки камеры? 5. Когда мо~ут пспользоватыж пояса завесы охпаждмюя? 6, Из каких оюбражмий еыбпраются число поясов завесы п расходы через ппх? 7. Какие конструкции поясов завесы распространены и в чем сосгоят нх особпь посш? 8. Какие имеются конструктивные схемы входных коллекторов и схемы пх расположения? 9.
В чем состоят оая?плюсы копструнппп камеры кислородно водородных депгатонй? Глава 7 КОНСГРУКЦИЯ БЛОКА СМЕСИТЕПЪНОИ ГОЛОВКИ 7.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СМЕСИТЕЛЬНОЙ ГОЛОВКИ Смесптельная, илн форсуночная головка является основным звеном системы смесеобразования камеры двигателя. Ее работа в значительной степени определяет полноту сгорания, устойчивость рабочего процесса н надежность теплозащиты стенок камеры. Поэтому разработка конструкцни смеснтельпой головки, ее экспериментальная доводка — исключительно сложная и ответственная задача. Из технологических требований смесительную головку целесообразно 127 ауийиий тигиитгии Рне.
7,1. Смеснтелмми (форсуночная) юлов. ка камерги ЖРД РД-107: 1 — переднее (огневое) анаше; 2 — сред- нее днище; 1 — наружноелннще; 4,5 — одно- компонентная н леухкомпонентиаи форсун- ка; 6 — внутренние перегородки; 7 — пат- рубок г ргириие ииртиги иэ тратта иииамргиии проектировать и изготавливать в виДе отдельного узла камерм двигателя— блока головки. Вследствие этого, во-первых, технологические режимы термической обработки головки, как, например, пайки, могут отличаться от термических режимов изготовления блока камеры сгорания и сопла.
Во-вторых, обеспечивается возможность проведения в ходе нзютовления технологических испытаний на гидроустановках герметичности полостей, соответствия расходных характеристик, а также качества распыла и смешения техническим условиям до соединения головки с камерой сюрания. Схема типичного блока головки показана на рис. 7.1. Эта головка кислородно-углеводородного двигателя РД-107/108. Блок состоит из трех днищ — переднего, или огневого, среднего и наружного, Днища образуют две основные полости головки: внутреннюю, в которую поступает горю.
чее непосредственно нз охлаждающего тракта, и наружную полость окислителя, К корпусу головки присоединены днища (здесь только среднее и наружное, но в других конструкциях все днища могут соединяться с корпусом головки); внутренние перегородки илн перемычки соединены со средним и наружным днищами; имеется патрубок, через который подводится окислитель, и набор форсунок, соединенных с огневым н средним днищами. Благодаря соединениям форсунок и перегородок с днищами конструкция головки приобретает большую жесткость и прочность, способность выдерживать большие давления в полостях и в камере сгорания.
Важными конструктивнымн элементами смесительной головки являются форсунки. В современных ЖРД применяются различные их виды— струйные и центробежные, жидкостные н газовые, однокомпонентные и двухкомпонентные. Еще более разнообразны конструкции форсунок; схемы некоторых из них показаны на рис 72 и 7.3. При однокомпонентных форсунках для обеспечения начального перемешивания компонентов форсунки располагаются в определенном порядке, при котором образуются так называемые смесительные элементы-ячейки. Распространенными схемами расположения форсунок являются сотовая (рис. '1.4), которая соответствует головке ЖГГ двигателя РД-216, и шахматная грие. 7.5), соответствующая головке двигателя РД-119. Двух- компонентные форсунки, поскольку они являются одновременно и смеси- тельными элементами, могут располагаться равномерно по концентрическим окружностям.
На рис. 7.6 это расположение соответствует головке двигателей РД-107/108, 128 ; — т — гг г в-в а» г ъ4 7 рис. 7.2. Варианты конструктивного выполнения жидкостных форсунок и их соединыщя с днищами: 1 — переднее днище; 2 — среднее днище; 3 — двухкомяонснтная струйно-струйная форсунка; 4 — однокомпонентная центробежная форсунка с заввхрителем; 5— однокомпонентная струйно-центробежная (комбинированная) форсунка; 6 — двуххомпонентнал центробежная форсунка с тангенциальными отверстиями; 7 — распорная втулка; с1 з — диаметр камеры закручивания Для организации низкотемпературного пристеночного слоя форсунки, Расположенные на периферийной части головки, должны возле стенки создавать избыток какого-либо компонента, как правило, горючего.
Поэтому, со стороны стенки в последнем ряду при однокомпонентных форсунках устанавливаются форсунки горючего (см. Рнс. 7.4, 7.6). Кроме того, дця обеспечения однородности пристеночного слоя по всему периметру камеры сгорания последние ряды форсунок часто располагаются по окружности. па рис. 7.5 показана схема, при которой шахматное расположение форсунок в ядре головки к периферии постепенно деформируется и переходит к нх расположению на последних рядах по окружности. 1758 129 Гю (Гва лвгвввта 7 лиг тта 5 ~Гю люта» а ага, 7 Рнс. 7.3. Варнюгты конструктивного выполнения газожндкостных форсунок и нх соедняеиия с днищами: 1 — переднее пннщс; 2 — среднее днище; 3 — струйно-струйная форсунка; 4 — струй- но-центробежная форсунка с тангенцнальными отверстиями; 5 — струйно-центробежная форсунка со шнековым завихрителем; 6 — двухкаскаднаа (комбинированная: первый каскад — газожндкостная сгруйно-струйная; второй каскад — жидкостная центробежная с тангенцнальными отверстиями) 11 Гаа 7 аг аьввта .х I г-й Рве.
7.4. Сотовое расположмгне форсунок: 1 — струйно-центробежная форсунка; 2, 3 — центробежные форсункн (камера двигателя РД-2! 6) рнс. 7.5 . Шахматное расйоложение форсунок с переходом на окруююсть: 1 — форсунка окислителя; 2 — офорсунка горючего 130 При изготовлении форсунок определяются их расходные характеристики, в зависимости от которых они затем разбиваются на группы.
В соответствии с этими группами форсунки устанавливаются на головке, Этим самым обеспечивается соответствие характеристик смесеобразования каждой изготовленной головки ее "эталонномут образцу, полученному в результате экспериментальной отработки камеры.
Крепление форсунок к дннгцам головки наиболее часто лроизводнт- Рнс 7,6, Расноножаанс форсунок но концентра- т г асскнм окружностям: Науакомоонснтная форсунка; 2 — однокомнонснтная форсунка ся с помощью пайки (см. рис. 7.3). При тонких днищах (менее 3...3,5 мм) пайку дополняют предварительной развальцовкой (см. рнс.
7.2). Могут применяться и резьбовые соединения. После изготовления смесительной головки и проверки ее на соответствие техническим условиям, она присоединяется к блоку камеры н затем производится окончательная сборка камеры. При проектировании смесительной головки важным решением, которое оказывает большое влияние на ее конструкцию, является распределение компонентов по полостям головки и осуществление их подвода к ним. Наиболее естественным распределением компонентов является направление охлаждающего компонента, например горючего, непосредственно из охлаждающего тракта камеры во внутреннюю полость, а окислителя во внешнюю полость. В этом случае конструкция головки получается наиболее простой (см.
рис. 7.1) . Однако в ряде случаев, особенно при двухкомпонентных центробежных форсунках, либо из-за особенностей их гидравлических характеристик, либо для обеспечения устойчивости рабочего процесса приходится горючее из охлаждающего тракта направлять во внешнюю полость, а окислитель — во внутреннюю. Это существенно усложняет конструкцию головки, так как в корпусе головки прнхопнтся устраивать перекрещивающиеся каналы. То же происходит и при необходимости вводить компонент во внутреннюю полость головки помимо охлаждающего тракта. В этом случае вокруг головки приходится устраивать специальный коллектор с соответствующими радиальными каналами в корпусе головки для прохода коьшонента во внутреннюю полость.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
