Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Конструкция головки усложняется также и при решении устройства пояса завесы охлаждения, встроенного в конструкцию головки, особенно если для него необходимо предусмотреть специальный коллектор или полость. Усложнение конструкции происходит н при устройстве в конструкции головки блока зажигания несамовоспламеняющихся компонентов.
В некоторых случаях головка может иметь больше двух полостей. Например, при глубоком регулировании тяги иногда используют центробежные форсунки с двумя рядами тангенциапьных каналов, каждый нз которых сообщается со своей независимой полостью. В этом случае головка имеет как минимум четыре полости, в которые компоненты поступают через свои патрубки. То же самое происходит, если для глубокого регулирования форсункн на головке разбиваются на группы, каждая из которых питается иэ своих полостей, Могут быть и другие обстоятельства, при которых число полостей в головке бывает больше двух. ' 131 7.2. ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ СМЕСИТЕЛЬНЫХ ГОЛОВОК Один из вариантов схемы конструкции головки с двухкомпонеитными центробежными форсунками показана на рис.
7.7. Здесь корпус головки 3 выполнен вместе с передним огневым днищем 8. Заметфм, во многих случаях огневое днище выполняется отдельно от корпуса головки. Причем при необходимости интенсификации охлаждения огневого днища, что характерно для кислородных и работающих по схеме с дожиганием двигателей, оно выполняется из теплопроводных материалов, например медных сплавов. В этом случае огневое днище соещщяется со стальным корпусом головки с помощью пайки.
В корпусе этой головки, как показано на рис. 7.7, сделаны перекрещивающиеся каналы для охладителя — горючего из охлаждающего тракта в полость à — и подвода окислителя во внутреннюю полость. Причем подвод окислителя к головке здесь производится через специальную наружную полость Ок, выполняющую роль подаяэдящего коллектора. Во внутренней полости головки установлен дефлектор 9 для обеспечения более интенсивного охлаждения огневого днища; горючее сначала омывает огневое днище, а затем поступает к форсункам.
После проверки гидравлических характеристик блок головки соединяется с камерой сгорания с помощью сварки и дополнительного кольца 2. На рис. 7.8 показана упрощенная конструкция головки, в которой однокомпонентные форсункн устанавливаются и закрепляются разваль- 1рялаоилтеле Рис. 7.7. Головка с двуякомпоиеитными форсункамн: ! — корпус камеры; 2 — соединительное кольцо; 3 — корпус смесительной головки; 4 — наружпыс днища; 5 — флансц подвода окислителя; 6 — среднее днище; 7— форсупкн; й — переднее днище; 9 — дсфлсктор Рис.
7.8. Головка упрощенной конструкции с однокомпонентными форсункамн: 1 - корпус камеры; 2 — соединительное кольцо; 3, 4 — наружное и среднее днища; 5 — форсунки; 6 — псрсцнсс днище 132 рис. 7.9. Силовые схемы головки: 1 — блок плоских днищ; 2 — наружное днище; 3 — перегородки рпс. 7.10. Сыесительная головка повмщенноа жестггости: 1 — наружное днище; 2 — переднее днище; 3 — форсунка горючего; 4 — среднее днище; 1 — форсунка окислителя; 6 — форсунка окислителя, являющаяся штифтом донкой без пайки в специальных вьшпамповках днищ, изготовленных из листового материала. Между собой днища предварительно соединяются точечной сваркой по выштамповкам.
Причем диаметр отверстия дия Установки форсунок меньше диаметра сварной зоны, что обеспечивает герметичность между полостями. Для увеличения жесткости и прочности конструкции головки, особенно при большом ее диаметре, часто в наружной полости устанавливаются специальные перегородки проставки различной формы. Например, виде цилиндрических колец 3 (рис. 7.9, а) и плоских пластин 3 (рис. 133 7.9, б). Днища могут соединиться с наружной оболочкой специальными форсунками — штифтами 6 (рис. 7.10). Эти перегородки кроме повышения прочности могут обеспечивать организацию растекания компонента по полости и тем самым создавать однородные условия для работы форсунок. На рис.
7.11 показан вариант конструкции головки, где для уменьшения импульса последействия покрашен объем наружной полости головки. Это достигнуто его заполнением специальным вкладышем 1, выполненным из алюминиевого сплава и закрепленного на штифтах 2. Для более четкого останова и еще большего снижения времени догорания топлива при останове здесь непосредственно на вводе окислителя установлен обратный клапан 3, отсекающнй поступление компонента в полость головки из магистрвли после закрьпия отсечного клапана. На рис. 7.12 показаны фрагменты смесительной головки кислородно-водородного двигателя БЕЕ.
На головке установлено 600 двухкомпонентных струйноструйных форсунок, выполненных в виде двух соосно-коакснально расположенных трубок. По внутренним трубкам, соединенным с внешней полостью головки Ок, поступает жидкий кислород. По наружным трубкам, большинство которых соединено с полостью головки Г, поступает отработанный на турбинах ТНА восстановительный генераторный газ. Через последний периферийный ряд форсунок горючего йь l У Рнс. 7.11. Смеснтельнап головка с уменьшенным объемом наруппюй полости: 1 — заполнитель полости; 2 — штифт; 3 — обратный клапан рве.
7Л 2. Головка двигателя БЗМГк 1 — переднее днище; 2 — промежуточное днище; 3 — форсуикн, образующие анти. пульсалионные перегородки; 4 — основные форсункк; 5 — канал для блока зажигания; б — подвод окислителя; 7 — подвод газа от турбин; 8 — водород, охлаждающла газоводы; 9 — отвод охладителя нз тракта камеры; 1о — наружное днище; полости: Ок — окислителя; à — газа с избытком водорода; ж — водорода; Э вЂ” полость для установки блока электроискрового зажигания (75 шт.), соединенных с полостью головки Ж, поступает "чистый" водород из охлаждающего тракта газовода, Форсуики на головке располагаются по 13 концентрическим окружностям.
Часть форсунок выступает из огневого днища, образуя антипульсацнонные перегородки в виде кольца с пятью расходящимися радиальными лу ими. Кроме того, в передней части камеры устроена акустическая полость. Все вместе взятое обеспечивает устойчивую работу камеры на всех режимах. Интересной особенностью конструкции головки являются днища 1 и 2, выполненнью из пористых материалов, которые получены из прессованной сетки с последующим ее спеканием. Через поры днищ "чистый" водород со сравнительно низкой температурой (порядка 300 К) из полости Ж под давлением проникает с одной стороны в камеру сгорания, а с другой стороны в полость Г с горячим генераторным газом.
Этим самым обеспечивается достаточно надежное охлаждение обоих днигц. Форсунки соелинены с дннптаыи сваркой трением. В центре смеснтельной головки устроен канал, в который с внешней стороны устанавливается блок злектроискрового зажигания, от которого в камеру сгорания направляется пусковой факел нз форкамеры блока.
На рис. 7.13 показан фрагмент конструкцни головки кислородноводородиого двигателя с дожнганием генераторного газа и охлаждением 135 Рис. 7.13. Смссительная головка кисло. родно.водородного двигателя: 1 — среднее днище; 2 — гаэожидкост- ная форсунка; 3 — переднее днище; 4 — дефлектор; Ок — охладитель (жилина кислород) г и ф части камеры сгорания жидким кислородом. Особенностью головки является использование двухкомпонентных струйно-центробежных форсунок 2.
Причем "открытая" центробежная форсунка располагается на пилонах внутри канала струйной. Отработанный на турбине ТНА восстановительный генераторный газ поступает в камеру сгорания через струйный канал форсунок. Газообразный кислород, более "холодный", чем генераторынй газ, из тракта охлаждения камеры сначала поступает в специальную полость головки для охлаждения огневого днища 3, изготовленного из медного сплава, гуюраооагаогиий еаэ ггуй 2 1 7 7 1 Яидное горючее иэ юранта оняаеноеяия Рнс. 7Л4. форсуночная головка камеры ЖРД с дожнганием (двигатель РД-253): — гаэожидкостная даухкомпонснтная струнко-струаная форсунка; 2 — жидкостная олнокомпонентная пентробежная форсунка 136 а затем он поступает в основную полость окислителя Ок, из которой кислород по каналам в пилонах направляется в центробежные форсунки. На рис. 7.14 приведена схема конструкций головки и форсунок камеры двигателя РД-253, работающего на компонентах четырехокись азота и несимметричный днметилгидразин по схеме с дожиганием окислитель- ного генераторного газа.
Основные форсунки расположены на семи концентрических окружностях равномерно (169 шт.). Для зашиты огневого днища между основными форсунками установлены малорасходные форсунки горючего. Конструктивная схема головки сравнительно простая: охлаждающий компонент — горючее — непосредственно из охлаждающею тракта поступает во внутреннюю полость головки, а отработанный на турбнне ТНА окислительный генераторный газ ло газоводу через установленную в нем решетку для выравнивания по сечению поля полного давления— в торец головки. 7.3. АРМАТУРА, ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ, ДЕТАЛИ ГОЛОВКИ И КАМЕРЫ СГОРАНИЯ Для нормальной работы двигателя камера должна иметь ряд дополнительных конструктивных узлов и деталей.
На рис. 7.15 показана схема узла камеры сгорания для присоединения блока пирозажигания. Как видно, в корпусе головки 1 установлен переходник 3 со специальным резьбовым штуцером 4, в который вставляется пирозапальный блок. Кольцо 2 соединяет корпус головки с наружной оболочкой камеры 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
