Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Такие окислители, как азотная кислота и четырехокись азота и нх растворы, получили широкое распространение в ЖРД, В 1930 †19 гг. в ГДЛ разработан и построен опытный ракетный мотор (ОРМ-1) — первый отечественный ЖРД. Двигатель предназначался для стендовых исследований внутрикамерных процессов и рассчитывался на многоразовые кратковременные пуски. В качестве топлива для ОРМ-1 предназначались азотный тетраксид и толуол, однако испытания, проведенные в 1931 г. на лабораторной установке ОРМ с унитарными топливами — растворами горючего (толуола, бензина) в азотном тетраксиде, показали большую опасность запуска на высококипящем окислителе.
Поэтому двигатель ОРМ-1 в том же году испытывался на жидком кислороде и бензине и развивал тягу до 200 Н. Топливо воспламенялось факелом горящей ваты, вводившейся в камеру сгорания через сопла. На рис. 1.18 показан двигатель ОРМ-1, состоящий из камеры сгорания 3, выложенной изнутри тонкой листовой медью, сопла 1 трактов подачи окислителя 4 и горючего б (2— кожух водяной ванны). Тогда же в ГДЛ были предложены самовоспламеняющееся топливо н химический источник воспламенения. В 1930 — !933 гг. в ГДЛ было создано семейство ЖРД: от ОРМ, ОРМ-1 до ОРМ-52.
Наиболее мощный из них — двигатель ОРМ-52, работающий на азотной кислоте и керосине, — развивал тягу 2940 Н. 1 Рис. 1.18. ОРМ-1 — первый отечествен ный ЖРД В 1931 г. при Осоавиахиме в Москве и Ленинграде были организованы группая по изучению реактивного движения (ГИРД), объединившие на общественных началах энтузиастов ракетного дела. Среди организаторов и активных сотрудников МосГИРДа были Ф. А. Цандер (первый его руководитель), С.
П. Королев, В. П. Ветчинкин, М. К. Тихонравов, Ю.А. По- 1 бедоносцев и другие, а ЛенГИРДа — В. А. Рынин, Я, И. Перельман, В. В. Ра- 2 с) зумов и др. Московская и Ленинград- ская группы развернули ши- 3 рокую лекционную и печат- $'=, ную пропаганду, организовали курсы по изучению теории реактивного движения. Вслед за москвичами и ленинграда! ,='; ' ' .. цами были организованы группы по изучению реактивй ного движения вдругих крупных городах страны. В июне 1932 г. в Москве 4 были созданы научно-иссле- довательская и опытно-кони~~ структорская организации по разработке ракет и РД, также именовавшиеся ГИРДом. Основной состав МосГИРДа вошел в эту организацию. Начальником ГИРДа был назначен С.
П. Королев (1906 — 1966), впоследствии академик, выдающийся ученый и конструктор ракетно-космических систем, внесший основополагающий вклад в практическую космонавтику. В ГИРДе под руководством Ф. А. Цандера (!887 — '1933) был спроектирован ЖРД ОР-2 для ракетоплана РП-1, работавший на бензине и жидком кислороде'.
Бензин и жидкий кислород подавались в камеру из баков газообразным азотом. Двигатель был испытан в 1933 г. уже после смерти Ф. А. Цандера. Ф. А. Цандер известен как автор теоретических исследований по различным вопросам ракетной техники. Им были разработаны методы теплового расчета рабочего процесса ЖРД (расчета сгорания и истечения с учетом диссоциации), а также способы оценки экономичности ЖРД, на основании которой им были предложены новые циклы ношенной экономичности. Ему же принадлежала идея использовать качестве горючего ЖРД металлические конструкции ракеты (баки, убопроводы и т. д.), после того как надобность в них минует.
Благоря этому увеличивались время работы двигателя и конечная скость ракеты. В дальнейшем двигатель ОР-2 был усовершенствован ениками Ф. А. Цандера: для снижения температуры газов и облег- чения охлаждения бензин заменили этиловым спиртом, ввели керамическую облицовку камеры и т. п. Другой ЖРД, заложенный Ф. А. Цандером под индексом 10, был предназначен для ракеты ГИРД-Х (рис. 1.19), одной из первых отечественных ракет с ЖРД.
Этот двигатель, работавший на этиловом спирте и жидком кислороде, успешно прошел в октябре 1933 г. стен- Рис. 1.19. Жидкостная ракета ГИР70Х довые испытания. На нем была получена тяга 734 Н в течение 21 с. В ноябре 1933 г. под руководством С. П. Королева была запущена ракета ГИРД-Х с этим двигателем. Группой сотрудников ГИРДа, руководимой М. К. Тихонравовым, был разработан оригинальный РД, который был использован на первой отечественной ракете ГИРД-09, запущенной в августе 1933 г. Этот двигатель относился к категории ГРД и работал на сгущенном бензине (раствор канифоли в бензине) и жидком кислороде. Сгущенный бензин непосредственно находился в камере двигателя. Ракеты М. К.
Тихонравова с ГРД выдержали в 1934 г. ряд успешных полетов и достигли высоты полутора километров. Таким образом, в ГДЛ и ГИРДе были заложены основы развития дальнейших направлений советской ракетной техники. Большая заслуга сотрудников ГДЛ и ГИРДа заключалась в том, что они перенесли ракетную проблему из области теоретических исследований в область инженерной практики и указали инженерные методы решения задачи по покорению космоса. За короткий срок им удалось разработать несколько двигателей, установить их на ракеты и осуществить запуск. В конце 1933 г. на базе ГДЛ и ГИРДа в Москве был создан первый в мире Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ), который в основу своих работ положил разработку теории и конструкции ЛА, использующих реактивный принцип для их движения. Институт объединил энтузиастов, работающих в области ракетостроения, и способствовал дальнейшему этапу развития отечественной ракетной техники.
После создания РНИИ коллектив специалистов, выросших в ГДЛ, продолжал разработку ЖРД. В РНИИ в 1934 — 1938 гг. была создана серия экспериментальных ЖРД от ОРМ-53 до ОРМ-102. Так, в 1936 г. был создан ЖРД ОРМ-65 (рис. 1.20), работающий иа азотной кислоте и керосине. Этот двигатель развивал тягу 490 — 1716 Н и удельный импульс 2059 — 2109 мус, выдерживал многократные запуски, что следует считать высокими результатами для того времени. ЖРД устанавливался на крылатой ракете конструкции С, П. Королева, имеющей полетный вес 1958 Н, вес полезного груза 294 Н, проектную дальность 27 полета 50 км.
В 1939 г. были проведены ее летные испытания, давшие положительные результаты. Двигатели ОРМ-65 и РДА-1-150, также разработанные в РНИИ, устанавливались на ракетоплан РП-318-1 конструкции С. П. Королева. Со вторым из этих двигателей ракетоплан, управляемый летчиком В. П. Федоровым, успешно совершил первый полет 28 февраля 1940 г. Рис. 1.20. ЖРД ОРМ-66 Во время Великой Отечественной войны в Советском Союзе продолжались работы по созданию ЖРД, главным образом для самолетов. Так, в 1941 — 1942 гг. в РНИИ был разработан двигатель ЖРД1А-1100 под руководством Л. С.
Душкина. Ведущий конструктор двигателя В. А. Штоколов. Этот двигатель работал на азотной кислоте и керосине, развивал номинальную тягу 10 788 Н и удельный импульс 1989 мlс. Двигатель ЖРД-1А-1100 предназначался для первого советского ракетоплана БИ-1 (рис. 1.21) созданного в те же годы А. Я. Березняком и А. М. Исаевым под руководством главного конструктора В. Ф. Болховитинова. Первый успешный полет этого самолета, управляемого летчиком Г. Я. Бахчиванджи, был совершен 15 мая 1942 г. Это был один из первых в мире самолетов-истребителей с ЖРД.
На рис. 1.21 показан ракетоплан БИ-1 в полете. В 1939 г. была создана самостоятельная организация, выросшая в 1941 г. в опытно-конструкторское бюро (ОКБ) по ЖРД, которое в 40-х годах разработало семейство авиационных ЖРД от РД-1 до РД-3 с насосной системой подачи. В качестве топлива применялись азотная кислота и керосин. Зажигание было химическое. Двигатели обеспечивали многократность включения с изменением тяги от Рис. 1.21. Ракетоплан Би-! в полете 2743 до 8829 Н.
26 В 1943 — 1946 гг. эти ЖРД прошли многочисленные испытания, в том числе и летные, на самолетах ПЕ-2 конструкции В. М. Петлякова, ЛА-7Р— С. А. Лавочкина, Як-3 — А. С. Яковлева и Су-6, Су-7— П. О. Сухого. Их устанавливали на самолете как вспомогательные двигатели для ускорения взлета и увеличения его маневренности. Таким образом, приведенный краткий обзор довоенных и военных работ советских ученых и конструкторов в области ракетной техники свидетельствует о широком размахе исследований по созданию и практическому использованию ЖРД. Наряду с указанными выше работами отечественных ученых за границей во втором десятилетии ХХ в.
появляются первые исследования по теоретическим вопросам космического полета, а затем и по созданию ракет с ЖРД и РДТТ. Среди зарубежных ученых, посвятивших свои труды указанным проблемам, следует назвать Р. ЭноПельтри (Франция), первые работы которого появились в печати в 1913 г., Р. Годдарда (США), начавшего свои работы в 1915 г. и создавшего впоследствии несколько типов метеорологических ракет с ЖРД, а также Г. Оберта (Германия) и Е. Зеигера (Австрия), которые внесли большой вклад в теорию и практику ракетного полета. Во время второй мировой войны немцами была создана ракета А-4 (Ч-2) с ЖРД, тягой 245 кН.
Качественно новый этап развития ракетной техники начался после второй мировой войны. Возросший уровень развития науки„техники и промышленности, накопленный опыт по созданию ЛА с РД позволили приступить к проектированию и отработке многочисленных и разнообразных образцов ракет с ЖРД. Начиная с 1945 г. в Советском Союзе был освоен ряд образцов ракет с ЖРД, при помощи которых проведена обширная программа исследований верхних слоев атмосферы. 1957 г. вошел в историю как год успешногозапуска первого искусственного спутника Земли (4 октября). За первым спутником последовали не менее грандиозные достижения: запуски тяжелых искусственных спутников Земли и Солнца, облет Луны и фотографирование невидимой с Земли части ее поверхности, вывод на орбиту искусственных спутников Земли с животными и благополучное их приземление.
Все эти успехи позволили Советскому Союзу впервые в истории совершить запуск космического корабля «Восток», осуществленный 12 апреля 1961 г., пилотируемого летчиком-космонавтом СССР Ю. А. Гагариным. Этот полет положил начало непосредственному проникновению человека за пределы земной атмосферы. После запуска первого спутника и успешного полета человека в космос в Советском Союзе началось планомерное изучение космического пространства и планет солнечной системы космическими кораблями и управляемыми КА. Замечательные полеты славной плеяды советских космонавтов принесли много новых величайших достижений, таких, как первый выход человека из космического корабля в открытое космическое пространство, совершенный летчиком-космонавтом СССР А. А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
