Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 86
Текст из файла (страница 86)
В ряде случаев для расширения возможностей применения серийно изготавливаемых ЖРД (в основном из-за постоянной тенденции к росту массы полезного груза носителей) возникает необходимость в увеличении их номинальной тяги (в форсировании), которое обеспечивается либо без каких-либо конструктивных переделок (увеличением расхода компонентов топлива с одновременным ростом давления в камере сгорания), либо при их возможно меньшем числе. В первую очередь могут потребоваться 411 изменения размеров форсунок камеры и газогенераторов, увеличение плошади минимального сечения сопла и расхода компонентов топлпва (если желательно сохранить неизменным давление в камере сгорания) некоторая модификация ТНА (уснление роторов турбин, корпусоа и крыльчаток насосов и тд.).
В качестве вариантов для увеличения массы полезного груза МТКК "Спейс шаттл" намечена программа модернизации ЖРД ВВМЕ с увеличением его максимальной тяги со 109 до 115 %1 (а в дальнейшем до 130 %) ее номинального значения. Для указанной мо$ернп. зации будут повышены рабочие давления и температуры. В результа е мо. гут возрасти уровни вибраций, турбулентности потоков компо ентов топлива, нагрузки на лопатки турбины, подшипники, уплотнены и на элементы камеры сгорания.
При модернизации важное значение отводится теоретическому компьютерному моделированию. Всего модерщ1зацнн будут подвергнуты 130 различных элементов ДУ. Эта модернизация будет завершена в 1991 г. Увеличение тяти ДУ первой ступени носителей. Одним из спвсобов увеличения тяги Ду первой ступени носителей является использование двух и большего числа боковых блоков первой ступени. В США часто в качестве блоков первой ступени применяют навесные твердотопливные ускорители, представляющие собой блоки с РДТТ средней или большей тяги. В РН "Энергия" используются четыре блока первой ступени с самы.
ми мощными в мире кислородно-углеводородными ЖРД. Для второй ступени МТКК н для второй и последующих ступеней РН оптимальным практически со многих точек зрения (в первую очередь из-за существенно более высокой эффективности и полной нетоксичности) является топливо жидкий кислород и жидкий водород. Применение этого топлива для указанных ступеней ограничено только повышенной стоимостью жидкого водорода.
Двигатели второй ступени могут запускаться либо одновременно с запуском двигателей первой ступени (т.е. на земле, при продольном делении ступеней), либо после отделения блоков первой ступени (т.е. на большой высоте, при поперечном делении ступеней).
В обоих случаях двигатели второй ступени длительное время работают в условиях большой высоты, практически в условиях пустоты. Поэтому степень расширения камер ЖРД второй ступени выбирают существенно более высокой, чем для камер двигателей первой ступени. Для камер ЖРД второй ступени РН и МТКК в первую очередь следует рассматривать применение выдвижного соплового насадка. Его можно эффективно испольэовать и для камер ЖРД первой ступени РН и МТКК.
Следует отметить, что увеличение удельного импульса двигателей, работающих большую часть времени при очень низком атмосферном давлении, и сокращение габаритных размеров двигателей и носителя в целом наиболее легко обеспечить именно применением выдвижного соплового насадка, т.е. применением сопла с высотной компенсацией. Сопла с выдвижным сопловым насадком называют двухпоэияионными. Носители с двухрежимными ДУ.
Для одноступенчатых и двухступен- чатых носителей за рубежом рассматриваются различные варианты ДУ с двухрежимпыми ЖРД, имеющими высокие абсолютные и удельные параметры. Различают следующие двухрежимиые ЖРД; 1) двигатели с выдвижным сопловым насадком; 2) двигатели с двумя режимами работы на одном и том же топливе, значительно отличающимися соотношением компонентов топлива; 3) трехкомпоиентные двухтопливиые двигатели. Основной особенностью двухрежимного кислородно-водородного ЖРД является ступенчатое изменеиие соотношения компонентов топлива при переходе с первого режима на второй.
При первом режиме двигатель работает при соотношении компонентов топлива 13;1, а иа втором — 7: 1. На первом режиме работы обеспечивается большая плотность топлива, но пониженный удельный импульс, а при соотношении 7: 1, наоборот,— наибольший удельный импульс и наименьшая плотность топлива. Такие же режимы работы, обеспечивающие наибольшее значение характеристическок скорости носителя, реализуются в трехкомполентиых ЖРД, работающих иа одном окислителе и двух горючих.
Оии на первом режиме работы используют жидкий кислород и углеводородное горючее, а ла втором — жидкий кислород и жидкий водород. В состав ДУ одноступенчатого носителя могут входить одновременно и кислородно. углеводородные и кислородно-водородные ЖРД, причем возможны следующие два режима работы: сначала работают кислородно-углеводородные, а затем кислородиоводородные ЖРД; сначала работают ЖРД обоих типов, а затем только кислородно-водородные двигатели. Однако более эффективны так называемые двухконгурные ЖРД; сначала работают оба контура двигатели (па топливе Оа + Нт и О, + УВГ), а затем только контур на топливе От + Нз.
ИСЗ и КА. Как уже отмечалось, в настоящее время в ДУ ИСЗ и КА в основном пРименЯют ДвУхкомпонептиые топлива НзО~ + ХтН4 или Нт 04 + ММГ, а также однокомпонентное топливо Мз Н4. Учитывая токсичность указанных топлив, а также их лишь средиеэпергетические характеристики, за рубежом рассматривают возможность более эффективных и нетоксичиых топлив, в первую очередь От + Нт. В тех случаях, когда требуются прежде всего высокие энергетические характеристики ДУ и одновременно не имеет особо большого значения токсичность топлива, могут быть эффективными фторпые (Рз + Нз, Рз + ХНэ, Р, + Х, Нч) и металлосодержащие топлива (Рз + Нт + Та и Оз 4 На + Ве) .
413 Вопросы длл самопроверки 1. Какие углеводородные горючие намечают применять в перспективных Жрд? 2. Как можно повысить зффектнвносп. топлива О, + Н, ". 3. Какие факторы обусловливают максимально реализуемые давления в камере сгорания? 4. Какие уникальные свойства водорода можно использовать для упрощения схемы ЖРД и снижения давления в его магистралях? 5. Какие преимушества обеспечиваются при использовании многоразовых Жрд? 6. Перечислите способы реализации форсирования ЖРД.
7. Какие преимущества обеспечиваются при использовании выдвижного сопло. ного насадка? 8. Назовите типы двухрежимных ЖРД. 9. Чем объясняется эффективность применения трехкомпонентных двухтоплив. ных ЖРД7 414 О" Х ОС М д „х сс х 'О Сс ОО СО чс Ъ мс сч сч ОО с м О х МЗ ОО ОО СО с с чъ чс 1 сч сх 1 ! сч с ° сч СО ОО сч сч х о СО х х Сс и х о х ч Х сх Ю И о М СО Х х д х ох с сч М 4!6 а Ф хс4 сс И Е о 1~ ох М ОО ЧО 'с 'х сс с Ьр Ф сч Й у1, лЯ ~ ь.с о ~ $ 'О,О4 2д ~Р с .О ХС х х О Р Хс О Х ВМ чъ .О Ю И ' О О х ~ О.
21, "-1а Г!Б х х ч О О х А « О ~о О ОС О д Ь С «,О СС С« Ъ С« Ю С С С« со Ю о сч са со О О Ч И! чс ( о ! С ос Ю СО о О Р Ъ ь сч ОГ С С« сч 'о чс 3), Я) ~ И! В(С сч Р! а ~ С чс С« Ъ о к" < х О СС СО ь С« са и й о Сч ап Д С О о'И о Й и:.а о ,И О ОО ° ( С СС СС С ь Ф д « Ф о О О а й о сч о В!Я о о. М ~ 3 ч « 4 са о ~й х~ "~ о ОО ОО «'чс О о Оас сч О % „б ММ о ~М ~ жй Й СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.
Алемасов В.Е., Другалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей / Под ред. В,П. Глушко. Мз Машиностроение, 1980. 533 с. 2. Ануршв И.И. Ракеты многократного использования. Мс Воениздат, 1975. 216 с. 3. Байбиков А.С., Карахеиьян В.К. Гидродинамнка вспомогательных трактов лопастных машин. Мз Машиностроение, 1982.
112 с. 4. Башта Т.М. Гидравлические приводылетательных ытпаратов. Мс Машиностроение, 1967. 495 с. 5. Беляев Н.М., Уваров Б.И. Расчет и проектирование ракетных систем управления космических летательных аппаратов. Мс Машиностроение, 1976. 304 с. 6. Белоусов А.И., Иванов А.И. Расчет осевых сил, действующих в турбомашинах.
Куйбышев; Изд. КУАИ, 1981. 84 с. 7. Варгафтлк Н.В. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. Мз Наука, 1972. 720 с. 8. Володин В.А., Ткаченко КьН. Конструкция и проектирование ракетных двигателей / Под ред. В.П. Советского. Мз Машиностроение, 1984. 272 с. 9. Воронин С.Н., Захарченко Ф.П. Определение нестацпонарных температурных полей в турбинной лопатке насосного агрегата. Прочность, динамика, надежность и колебания реактивных двигателей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
