Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Схема ЖРД с дожнганием с однокомпонентным ЖГГ: ! — камера Жрдг 2 — кран перепуска; 3 — ТНА горючего! 6 — ЖГГ восстановительного газа; 6 в двухходовой кран; 6— кран заправки топлива; 7 — релуктор; 3— обратный клапан; 9 — мембранный клапан; !Π— бак окислителя; 11 — краи дренажа; И вЂ” бак горючего; 13 — ЖГГ окнслительного газа; И вЂ” ТНА окислителя; 16 — регулятор соотношения компонентов; А — стартовый наддув баков Рис. 13.16. Схема ЖРД с дожнганием с однокомпонентным ЖГГ: ! — камера ЖРД; 2 — кран; 3— пнростартер; 6 — бак горючего; 6 — мембранный клапан; 6— бак окислителя; 7 — смеситель (дожигатель); 3 — релуктор; 9— ЖГГ; !Π— кран перепуска; И— регулятор соотношения компонентов) А — стартовый наддув баков Рис. 13.!8. Схема ЖРД с дожиганием с днухкомпонентным ЖГГ: 1 — камера Жрдг 2 — подкачнваюший насос) 3 — ГНА; 6 — «Ран; 6 — ЖГГ; 6 — пйростартер! 7 — бак горючего; 6 — АСГ стартового наддува; У вЂ” бак окислителя; 10 — мембранный клапан; , !! — смеснгель (дожигатель); 12 — редуктор; 13 — кран перепуска; И вЂ” регулятор тяги; !6 — кран; 16 — дренаж газа при отключении Рис.
13.19. Схема ЖРД с дожиганием с турбиной, размещенной н КС (системы низкого давления, запуска и регулироиания не показаны): ! — камера ЖРД; 2 — рубашка охлаждения диска турбяны; 3 — сопловой аппарат; 6 — Рубашка охлаждения вала турбины; 6 — Рубашка охлаждения КС; 6 — головка КС, полость окнслителш 7 — головка КС, полость горючего; 3— насос горючего; У вЂ” насос окислителя; 10 — кран окислителя; И вЂ” краи горючего; 12 — турбина 466 464 борту ЛА или на наземной пусковой установке. Наиболее часто для атой цели применяется ТГГ (см.
рис. 13.15 — 13.!9). Рассмотрим некоторые варианты систем подачи с насосным контуром газогенерации. Система подачи с отбором газа из камеры Ж Р Д. В данном случае для привода турбины ТНА испольа- ! ется газ, отбираемый из КС (см.
рис. 13.13). До поступления в турбину газ проходит очистку и охлаждается до заданной температуры. Несмотря на кажущуюся простоту, схема обладает рядом особенностей, затрудняющих ее практическое применение, основной из которых является требование поддержания постоянства заданных па- 8 раметров газа, поступающего к турбине, — давления, температуры, состава. Система подачи с н асосным контуром газо- генерации от однокомп о н е н т н о г о Ж Г Г. Если один из компонентов топлива ЖРД может быть использован как одноком- 8 понентное топливо, то привод турби- ны ТНА может быть осуществлен от однокомпонентного ЖГГ (см.
рис. 13.25). Схема перспективна благодаря простоте конструкции и регулированию мощности турбины (регулированне расхода одного компонента). Система подачи с насосным контуром газогенерации от двухкомпонентного ЖГГ. Типовые схемы приведены на рис. 13.14 и 13.24. Температура и химический состав газа, поступаюшего в турбину, определяются коэффициентом избытка окислителя в ГГ. Регулирование мощности ТНА в системах с двухкомпонентным ЖГГ может осуществляться температурным, расходным и смешанным методами. Получивший наибольшее распространение температурный метод регулирования сводится к изменению температуры газа, подаваемого в турбину, осуществляемому путем изменения массового соотношения топливных компонентов, сжигаемых в газогенераторе. Расходный метод основан на изменении массового расхода газа при сохранении его температуры. Смешанный метод основан на одновременном использовании температурного и расходного методов.
Выбор метода определяется диапазоном регулирования и физико-химическими свойствами используемого топлива. В ЖРД с дожиганием в общем случае в КС подаются жидкие окислитель и горючее, а также газ, поступивший из турбины (с избытком или недостатком окислителя).
Возможен случай, когда все горючее (окислитель) проходит через газогенератор, тогда в КС вводятся жидкий окислитель (горючее) и газ с недостатком (избытком) окислителя. И наконец, случай, когда все топливо, расходуемое ЖРД до поступления в КС, проходит через соответствующие ГГ и турбины. В КС вводятся и дожигаются в ней газ с избытком горючего и газ с избытком окислителя. В первых двух случаях (смешение и дожигание газа с жидкостью) смесеобразование в КС называется гетерогенным, в последнем (смешение н дожигание газа с газом) — гомогенным. Рассмотрим некоторые основные схемы ЖРД с дожиганием. Схема ЖРД с дожиганием с однокомпон е н т н ы м Ж Г Г. Осуществление этой схемы возможно, если хотя бы один из топливных компонентов, применяемых в двигателе, может быть использован как однокомпонентное топливо (см.
рис. 13.15— 13. 17). Применение систем с однокомпонентным ЖГГ ограничено относительно невысокой температурой разложения большинства одно- компонентных топлив, что не позволяет получить достаточно высокое давление в камере сгорания ЖРД. Ее преимущества — простота конструкции и компоновки двигателя, обусловливаемые применением однокомпонентного ЖГГ. Схема ЖРД с дожиганием с испарительн ы м Ж Г Г, Возможно применение паров низкокипящего компонента топлива в качестве рабочего тела турбины ТНА.
Компонент топлива газифицируется и нагревается до заданной температуры в тракте рубашки охлаждения КС. Так как температура получаемого газа отноа сительно невелика, то рассматриваемая схема наиболее рациональна для газа, обладающего большим значением газовой постоянной (нг- 466 15 467 пример, водород), что позволяет получить достаточно высокую работоспособность одного килограмма газа.
Схема ЖРДс дожиганием с двухкомпонентн ы м и ЖГГ. Широко распространены двигатели, в которых рабочее тело турбины генерируется в двухкомпонентном ЖГГ. Соотношение топливных компонентов, поступающих в ЖГГ, подбирается таким образом, чтобы обеспечить заданную температуру и химический состав газа, поступающего на турбину. На рис. 13.18 приведена схема 10 ЖРД с дожиганием с двухкомпо- 72 нентным ЖГГ, гетерогенным смешением и подкачивающим насосом. Схема ЖРД с дожиганием и полной газификацией топлива в ЖГГ. В этом случае все топливо, расходуемое ЖРД до поступления в КС, подается в ЖГГ, один из которых 11 работает при коэффициенте избытка Уг окислителя меньше единицы, другой — при коэффициенте избытка окислителя больше единицы.
Полученные в ЖГГ восстановительный и окислительный продукты газогенерации срабатывают на турбинах и подаются в КС, где емешиваются и 5 сгорают. 15 Если турбина размещена во внутреннем обьеме КС, то на ее лопатки подается либо полный расход газа, 4 либо его часть в зависимости от типа смешения (гомогенного или гетерогенного), метода обеспечения термо- 1 стойкости элементов конструкции, размещенных во внутреннем объеме камеры, и принятой компоновки блока ТНА — камера сгорания. На рис.
13.19 приведена схема системы с полным использованием расхода газа. Основная задача, определяющая возможность реализации такой схемы — оптимальное кон- Р номнмм регенеративным оклажструктивное решение системы охлаждения, обеспечиваюшее но)Умальную 1 — камера жрд; У вЂ” циркУляциоииый Рабпту ту, б ! тО ПО„и~же 5 — испаРителв; б — коиденса- Д тор; 5 — краи; б — ТНЛ; 7 — стартовый вергающихся воздействию высоких дауа бак ', в — б ' рите; У— темпе бак окислителя; 1Р— мембранный кла- ратур. — а задача может быть паа; 11 — реле давления наддува; !!в решена рациональным сочетанием нс- край дренажа; !5 — пУсковая тУРбииа; 11 — пиростартер; !5 — реле давления парительного охлаждения с проточным и применением материалов, имеющих достаточную термическую стойкость.
Схема ЖРД с автономным регенеративным о х л а ж де н и е м. К категории двигателей с дожиганием можно отнести ЖРД с автономным регенеративным охлаждением, так как у них отсутствуют потери с отработанными газами ТНА. Схема такой системы приведена на рис. 13.20. Рабочее тело для питания турбины циркулирует в замкнутом контуре ЛВСД. На участке АВ рабочее тело находится в газовой фазе (перегретый пар), на участке СЛ'— в жидкой. В конденсаторе происходит конденсация газа за счет его дополнительного (после турбины) расширения и охлаждения топливом, протекающим через конденсатор. Циркуляционный насос приводится в действие от основного ТНА ЖРД.
Нагрев, испарение и перегрев рабочего тела турбины осуществляются в испарителе, роль которого в данном случае выполняет рубашка охлаждения КС. В конкретный образец двигателя может быть введен ряд дополнительных узлов. В случае применения такой схемы в качестве рабочего тела турбины используют пары специальной жидкости, которая должна удовлевторять ряду специфических требований. й 1З.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
