Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Генератор состоит из оболочки, вставного узла и дополнительного воспламенителя с запальником. Оболочка состоит из корпуса 1 и крышки 9, свинченных друг с другом по резьбе и сваренных по буртам. Корпус и крышка изготавливаются из жаропрочного сплава. К днищу корпуса 1 приварен переходник 19, соединяющий газогенератор с сопловым коллектором турбины, и ниппель 2, через который в газогенератор подводится горючее (НДМГ) .
Вставной узел состоит иэ распьшителя, пороховой шашки и угольной засыпки. Полый распылитель 7 квадратного сечения соединяется с ниппелем 2 через прокладку по резьбе; в распылитель впаяны центробежные форсунки 16, Пороховая шашка представляет собой полый цилиндр; она размещается в кольцевой полости между распылителем н угольной засыпкой и поджимается пружинным держателем 10 к опорному кольцу 4. Угольная засыпка 8 представляет собой цилиндрические кусочки сварочного угля, размещаемые между перфорированными стаканами — внутренним 6 и наружным 5.
Полости пороховой шашки и угольной засыпки герметизируются со стороны корпуса днищем 3. Полость угольной засыпки дополнительно герметизируется со стороны крышки разрезными кольцами 14, установленными в кольцевые выточки в крышке 15. Для обеспечения гарантированного зазора между вставным узлом н оболочкой к наружному стакану приварены ребра и прутки. Дополнительный воспламенитель 11 устанавливается со стороны крышки. Для воспламенения его порохового заряда служит запальник, состоящий из воспламенителя 12 и двух пиропатронов 13. Продукты сгорания пороховой шашки указанного ЖГГ выполняют две функции: обеспечивают раскрутку ротора ТНА и разогрев засыпки из сварочного угля, необходимый дпя начала процесса термического разложения горючего. При запуске двигателя РД-119 подается напряжение на пиропатроны ззпальника, которые срабатывают, в результате чего поджигается воспламенитель и начинает гореть пороховая шашка.
Газы, образующиеся при сгорании пороховой шашки, через отверстия во внутрен- 148 !49 Бс х Ю ь .О й х р. л х Ф О хр о х о 2 фар ~ а 2 1р о сыч сх 'р" с 4ол щх„ Ж м П~~ сч 1йЕ 3 ю р.х с хо оо 1 С са о х Д „р. ~ оо', оо" с о „" с о й р.~ :й, Ю х *" х р. $ с осла с с 3 р л х с с М~х л о~1 л с о нем стакане попадают в полость угольной засыпки. Проходя через уголь, газы нагревают его и через отверстия в наружном стакане по зазору между ним и оболочкой поступают к мембране свободного прорыва 18, установленной в переходнике 19 и поджатой гайкой 17. Указанная мембрана гер. метизирует внутреннюю полость газогенератора, обеспечивая изоляцию порохового заряда от окружающей среды при хранении и создание перво. начального подпора при воспламенении порохового заряда. При определен. ном давлении газов мембрана разрывается н газы поступают в турбину.
Примерно за 0,2 с до конца горения шашки к распылителю подается нагретое горючее из охлаждающего тракта камеры. Горючее через форсунки распылителя впрыскивается в полость, образующуюся после сгорания пороховой шашки, и через отверстия во внутреннем стакане попадает на ра. зогретый уголь. Под действием высокой температуры угля и пороховых газов мелкораспыпенное горючее разогревается до температуры, прн которой начинается его разложение с большим выделением теплоты н образованием газа. Выделяемая теплота обеспечивает постоянный подогрев угля, необходимый для разложения последующих порций горючего. Образующийся газ через отверстия в наружном стакане и зазор между ним н оболочкой через переходник поступает в турбину. В связи с большей эффективностью гидразина по сравнению с перекисью водорода и НДМГ более перспективными являются гидразиновые однокомпонентные ЖГГ.
Примером эффективного гранульного катализатора для разложения гидразина является катализатор 'Шелл 105", представляющий собой зерна окиси алюминия размером 1...2,5 мм с сгщьно развитой поверхностью (удельная поверхность примерно 160 смз/г). Указанные зерна покрьпы нридием — одним из наиболее активных инициаторов разложения гидразина. Катализатор обладает многими свойствами, необходимыми для успешного применения: высокой каталитической способностью, высокой теплопроводностью, малым коэффициентом термического расширения, высокой термостойкостью и хорошими механическими свойствами. Катализатор "Шелл.405" работает лри температуре 475...575 К без подогрева. Основными параметрами, необходимыми для расчета размера пакета твердого катализатора, являются: 1) удельная поверхность катализатора — плошадь активной поверхности катализатора, приходящаяся на единицу его объема.
Для ряда применяемых катализаторов удельная поверхносп составляет 8...80 смз/смэ; 2) удельная нагрузка катализатора — максимально допустимый расход жидкого компонента топлива, приходящийся на 1 кг катализатора. Например, для твердого катализатора, состоящего из перманганата кальция СаМп04 и хромовокислого калия, при использовании 80 %-ной перекиси водорода удельная нагрузка составляет 2,5...2,6 (кг/с) /кг. С увеличением удельной поверхности и удельной нагрузки катализатора уменьшается потребный объем пакета катализатора, а следовательно, объем и масса ЖГГ.
150 Большой интерес представляет конструкция ЖГГ турбонасосной установки гидросистемы МТКК "Спейс шаттл", хотя этот ЖГГ является вспомогательным в основной ДУ и предназначен дпя сверхзвуковой двухступенчатой турбины, приводящей насос пщравлической жидкости. Указанный насос создает давление гидравлической жидкости в пщросистеме й ду. Основными параметрами указанного газогенератора, работающего на гидразине, являются: давление продуктов разложения 9,07 МПа; их температура на выходе из генератора 1200 К; расход продуктов разложения О,1 2 кг/с. ЖГГ состоит из форсунки, пакета катализатора, камеры разложения и сопла. Гидраэнн подводится к форсунке через трубку с одним входным отверстием.
Форсунка с четырьмя распылительными элементами расположена внутри пакета катализатора, представляющего собой полый цилиндр; гидразнн из укаэанных элементов разбрызгнвается радиально. Корпус камерм разложения и сопло имеют слой теплозащиты. Они соединяются друг с другом резьбовым соединением, что наряду со сьемными упорами пакета катализатора обеспечивает его простую замену при восстановительном ремонте. Все основные элементы конструкции ЖГГ изготавливают нз никелевого сплава "Хастеллой В". Для надежного запуска и обеспечения необходимых динамических характеристик запуска ЖГГ в момент его включения должен иметь температуру не ниже 368 К. Терморегулирование газогенератора обеспечивается дублированными злектроподогревателями (ог = 57 Вт; г' = 28 В), термоизоляцнвй, лучистым экраном и другими средствами.
ЖГГ турбонасосных установок работают с момента старта МТКК до его выхода на орбиту, а также на учаспсе схода с орбиты вплоть до посадки на взлетно посадочную полосу пуско посадочного комплекса. Турбонасосные установки имели ряд дефектов прн полетах МТКК, но онн не отразились на успешном полете кораблей. На период до 1984 г. 31 ЖГГ указанных установок запускался более 200 раз прн суммарной наработке свмше 50 ч в процессе полетов.
До самоподдерживающегося термического разложения гидразина необходима температура примерно 675 К. Температуру продуктов разложения пщразина (смесь ХНз, Нз и нг), а при полном разложении ННз (смесь Нз и Хз можно получить в пределах от 875 до 1475 К изменением времени пребывания гидразина в пакете катализатора и изменения длины ЖГГ (путем управления степенью разложения гидразина) . Одна из проблем гидразнновых ЖГГ связана с обеспечением стойкости материалов к продуктам разложения пщраэнна. Для использования камер разложения в ряде случаев приходится иагользовать такие металлы, как молибден и рений.
151 8.2. КАМЕРЫ ЖРД МАЛОЙ ТЯГИ Различают камеры ЖРДМТ, работающие на одно- н двухкомпонентных топливах. Большей эффективностью и расширяюшейся областью применения обладают двухкомпонентные ЖРДМТ. Камеры двухкомпонеитных ЖРДМТ. Различают камеры с постоян. ной и переменной площадью проходного сечения смесительной головки, а также однофорсуночные и многофорсуночные камеры. Камеры с изменяемой площадью проходного сечения называют дросселируемыми; обычно такие камеры являются также однофорсуночнымн, Камеры с постоянным проходным сечением смесительной головки и несколькими форсунками просты по конструкции, но имеют несколько повышенные значения времени выхода на режим и времени спада тяги в связи с расположением пуско отсечных клапанов на входе в головку и наличием определенного объема между указанными клапанами и днищем головки; этот объем должен быть возможно меньшим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
