Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186), страница 91
Текст из файла (страница 91)
ков; 7 — камера ЖРД 458 Рис. 13.9. Схема ЖРД с вытеснительной подачей топлива (двух- компонентный ЖГГ)1 1 — реле давления; 2 — дренажный краи; 8 — мембранный клапан; 4 — кран заправки топлива; 6 — бак окислителя ЖГГ; 6 — обратный клала»; 7 — клапан заправки ЛСГ; 8 — редуктор; Р— пусковой клапан; 18 — ЛСГ; 11 — бак го рючего ЖГГ; 12 — ЖГГ бака окислителя; 18 — ЖГГ бака горючего; М— клапан принудительного открытия ятные условия для их применения — космические ЖРД с большой величиной тяги при относительно малых давлениях в На рис. 13.8 приведена схема двигателя, предназначенного для ентации искусственного спутника Земли, в котором вытеснение понентов топлива осуществляется под давлением паров окисли Вытеснение горючего производится с помощью эластичной перегородки.
В качестве самовытесняющнхся компонентов могут быть использованы, б например, перхлорат фтора С1О,Р, нитрофторид ХОзРз тетрафторгидразин, аммиак, ацетилен. 4 Однокомпонентный ЖГГ. В ка- 2 честве источника газа может быть 3 использовано однокомпонентное топливо. В зависимости от вида топлива его разложение производится каталитическим илн термическим путем. Двухкомпонентнь4й ЖГГ. Генерация газа в двухкомпонентном ЖГГ обеспечивается за счет сжигания компонентов топлива при значительном избытке одного из компонентов. Необходимая температура задается массовым соотношением компонентов топлива, поступающих в ЖГГ. Соответствующая схема приведена на рис.
13.9. Во избежание догорания и нерасчетного повышения давления газа в свободном объеме бака могут устанавливаться два ЖГГ, один из которых работает при коэффициенте избытка окислителя меньше единицы (для бака горючего), а другой — больше единицы (для бака окислителя). Заданный режим газогенерации обеспечивается с помо щью регулирующих элементов на линиях подачи топлива в ЖГГ. Вытеснительная подача топлива с непо средственным впрыском.
Работа этой системы основана на реакциях, происходящих при контакте вводимых во внутренний объем бака химически активных веществ с компонентом топлива, на- ходящимся в баке. При этом происходит частичное сгорание и испарение топлива, определяемое количеством введенного активного вещества. Наилучшие результаты обеспечиваются при подаче распыленного активного вещества на свободную поверхность топлива в баке. В табл. 13.1 приведены некоторые из таких активных веществ.
Т а б л и ц а 13.1 Массовая плотность Молекулярная масса газа Компонент топлива Лкгнвиое вещество 1,370 1,555 0,922 дцетальдегид Перекись ватрия '!'риметаоксибор Патихлористый фтор 1 зОа 0,5 ЫзНа + 0,5 НРМГ О жидкий Гйдразин 30 27 28 459 При использовании самовоспламеняющихся топлив возможно использование второго компонента в качестве активного вещества. Системы с твердотоцливным газогенерат о р о м. В большинстве случаев для ТГГ используют специальные пиротехнические составы, обеспечивающие заданный состав и температуру газообразных ПС. Существуют докритические и сверхкритические ТГГ. В докритических — давление в камере ГГ равно (за вычетом гидравлических сопротивлений по газовой магистрали) давлению в топливном баке. В сверхкритических — отношение давлений в топливных баках и камере ТГГ ниже критического, Это обеспечивается установкой сопла с критическим сечением на газовом тракте, соединяющем ТГГ с топливным баком.
Твердотопливные заряды в сверхкритических ТГГ горят при высоких давлениях, поэтому устойчивость горения в них выше, чем в докритических. Случайные изменения давления в топливных баках, имеющие место при работе системы подачи, не сказываются иа режиме горения заряда. Сверхкритические ТГГ наиболее распространены в ЖРД, широко применяются для стартовой раскрутки ТНА при запуске и в качестве вспомогательной ВПТ кратковременного действия. Г и б р и д н ы й ТГГ. Имеются составы твердого топлива, которые горят в присутствии жидкого или газообразного вещества, вводимого в камеру ТГГ. Газогенераторы, работающие по такому принципу, называются гибридными. Они позволяют регулировать скорость горения, а следовательно, и газопроизводительность газогенератора путем изменения количества вещества, вводимого в камеру ТГГ.
Этн системы допускают повторный и многократный запуск, что обусловливает перспективность их использования в ДУ космических ЛА. Насосная подача топлива. В качестве источника газа для привода турбины ТНА используют ЖГГ различных типов, а иногда при относительно малых временах работы — ТГГ. Топливо, необходимое для работыЖГГ, может быть подано к нему либо с помощью автономной системы ВПТ (рис. 13.10 — 13.12), либо от насосов ТНА (рис.
13.13, 13.14, 13.25). В первом случае система подачи называется насосной с автономным контуром газогенерации, во втором — насосной с насосным контуром газогенерации. Газ, выходящий из турбины ТНА, обладает определенным запасом энергии. Рациональное использование этой энергии позволяет повысить удельный импульс ЖРД. Если этот газ направляется в камеру сгорания ЖРД и там дожигается вместе с остальным топливом, то такой двигатель называют ЖРД с дожиганием (рис. 13.15 — 13.18). Если газ после турбины направляется в окружающую среду или в какие-либо расположенные вне КС устройства, предназначеные для использования запаса энергии, заключенной в этом газе, например рулевые сопла, то такой двигатель называют ЖРД без дожигания (см.
рис. 13.10 — 13.14). Рассмотрим некоторые основные схемы двигателей с насосной подачей топлива. Система подачи с автономным контуром газогенерации от однокомпонентного ЖГГ. Принципиальные схемы ЖРД с системами питания такого типа приведены на рис. 13.10;и 13.11. В качестве топлива для ЖГГ могут быть использованы перекйсь водорода, несимметричный диметилгидразин, изопропилнитрат и другие вещества, дающие при разложении газ с достаточно высокими значениями температуры и газовой постоянной. Разложение может осуществляться каталитическим или термическим методами.
Обычно катализатор размещается непосредственно во внутреннем объеме КС ЖГГ. Схема с термическим разложением топлива практически отличается от схемы с каталитическим разложением тем, что цри термическом разложении во внутренний объем камеры ЖГГ вводится источник теплоты, обеспечивающий термическое разложение компонента газогенерации. Система подачи с автономным контуром г а з о',г е н е'р 'а ц и и о т д в у х к о и п о н е н т н о г о Ж Г Г. Рнс. 13.10.
Схема <ЖРЛ с насосной подачей топлива (однокомпонентный ЖГГ): 1 — ТИА1 2 — ЖГГ; 3 — регулятор тиги; 4 — двукходовой кран; 3 — края заправки; 6 — АСГ; 7 — редуктор систеиы иалдува; 8 — редуктор системы газагеиерации; 9 — обратный клапан: 10 — иеибраявый клапан; 11 — клапан принудительного открытия; 12 — бак «оипоиента газогеиерацни; 5<-<2< — управляющая ливия давления в иамере: С< — С< — линия валдува топливных баков Рнс. 13.!1. Схема ЖРД с многократным запуском: 1 — камера жрд: 2 — фиксатор второй ступенв; 3 — фиксатор первой ступени; 4 н 31 — пускорегулирующий краи! 5 и 30 — реле давления первой ступени; 6 — тнА; у в 29 — двухходозой краи закольцовки; 8 и 21 — дзухходовой краи; 9 — бак горючего; 10 — дренажный клапан; !1 — обратный клапан; 12 — предохранительный клапан; 13 и 15 — реле давлеявв в баке; 14 — бак окислителя; 16 — релуктар систеиы наддува; 17 — двухходсвой кран нродузки; !8 — краи заправки АСГ; 19 — двухходоаай краи АСГ; 20 — редуктор системы продувки; 21 — АСГ; 22 — редуктор системы газагеиерации; 23 — бак компонента газогенерацнн: '24 — двухходовой «раи компонента газогеиераци»; 25 — регулятор тяги; ю — ЖГГ; 28 — краи заправки; 32 — реле давления второй отупея»; Б< — лвиня подачи окислителя в камеРУ Жрд; и — линия продувки; 3, 3„ — линия закольцозкн 460 В этой системе в качестве топлива для ЖГГ используют основные компоненты топлива ЖРД (см.
рис. 13.12). В отличие от предыдущей такая система позволяет путем изменения коэффициента избытка окислителя регулировать в определенных пределах температуру и состав газа, поступающего на турбину. 1 0 Я щ 15 10 ! 11 и 10 12 У В Хр ! 144 бу 7 77 уб 7 9 11 !О 9 17 в 79 9 б 7 б 79 14 уб уб 17 79 17 14 мембранный клапан; 18 — обратный клапаи; 78 и 21 — даухходозые крапы кампоиевтов газогеиерацки; 22 — ЖГГ бака окислителя; И вЂ” ЖГГ бака горючего в геиерации рабочего тела для турбины; 24 — двухходовой кран тнА; м — регул»- тор тяги При запуске ЖРД с насосным контуром газогенерации для начальной раскрутки ТНА нужен дополнительный пусковой источник энергии. В качестве такого источника может быть использована лкзбая из систем с автономным контуром газогенерации, расположенная на 463 1В га 7! 19 77 7 а ГВ 9 Рис. 13.12.
Схема ЖРД с насосной подачей топлива ЖГГР 1 — камера ЖРД; 2 — редуктор продувки; 3 — ТНА; 4 и 26 — двухходовой краи камповевтв топлива; 5 — иран заправки; б— бак горючего; 7 — клапаи аварийвого сброса давленая; 8 — кран дренажа; 2 — реле давлеивя; 18 — бак окислителя; 11 — краи заправки АСГ; 12 — АСГ; 13 — двухходовой крап продувки; И вЂ” двухходовой краи системы вытесиеввя компонентов газогеиерацвп; !5 и 17 — баки комповеигов гавогеиерации; 16 — релуктор системы вытесвеивя комповевтов газогеиерацвв; 18— Рис. 13.13.
Скема ЖРД с насосной подачей топлива: 1 — иаземвое пусковое устройство; 2— камера ЖРД; 3 — регулятор тяги: 4— ТНА; б — «раи заправки; 6 — двухгодовой краи; 7 — бак горючего; 8 — древажвый илапав; 8 — мембраиаый клапан; 18 — бак окислителя; 11 — реле давления; 12 — смесигель бака окислителя; И и !6 — обратиый клапан; 14— смеситель бака горючего; !5 — смеси- тель газа ТНА; и — газовый релуктор и фильтр; Л вЂ” стартовый наддув баков Рис.
13.14. Схема ЖРД с насосной подачей топлива и насосным контуром газогенерации от даухкомпонентного ЖГГ: ! — камера ЖРД: 2 — выхлопной коллектор ТНА; 3 — ТНА; 4 — кран; 5 — пусковое сапло; 6 — бак горючего; 7 — дренажный клапан; 8 — реле давления; 8 — бак скислителя; !Π— АСГ: И вЂ” клапан заправив газа; 12 — редуктор высокого давления; И вЂ” редуктор иизкого даалеивя; 14 — кран заправки компоиеита топлива; 15 — режимное сапло ТНА; 16 — регулятор гаги; 17— ЖГГ; !8 — регулятор подачи горючсга в ЖГГ: И вЂ” регулятор подачи окислителя в ЖГГ Рис. 13.16.
Схема ЖРД с дожиганием с однокомпонентным ЖГГ1 1 — камера ЖРД; 2 — двухходовой кран; 3 — подкачивающий васос; 4— ТНА; 5 — ЖГГ; 6 — пиРостартер; 7— бак горючего; 8 — бак оиислвтеля! О— мембраивый клапан; 18 — смесвтель (дожвгатель); 11 — редуктор; 12 — регулятор тяги; И вЂ” двухходовой краи; И вЂ” «раи перепуска; 15 — дренаж прй отключении; Л вЂ” стартовый иаддув ба- ков и 77 78 а у б 5 4 5 7 !5 Рис. 13.!7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
