Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186), страница 94
Текст из файла (страница 94)
Например, возможен запуск ЖРД (см. рнс. 13.18), при котором первые порции компонентов топлива поступают в ГГ под действием гидростатического давления столбов жидкости в топливных коммуникациях. При этом происходит плавная раскрутка ТНА, сопровождающаяся постепенным увеличением давления на выходе из ТНА до номинального значения.
Необходимость в специальном устройстве для стартовой раскрутки ТНА в этом случае исключается. Следует остановиться более подробно на захолаживании топливных магистралей. Эта операции необходима для исключения возможности закипания первых, пусковых порций компонентов топлива изза нагрева их теплотой, поступающей от элементов конструкции двигателя. Наличие паровой фазы может вызвать кавитацию на насосах ТНА, увеличивает время выхода двигателя на режим, нарушает массовое соотношение компонентов топлива, поступающих в КС и ГГ, и может привести к ряду других нежелательных явлений. При захолаживании компоненты топлива в течение некоторого времени с определенным массовым расходом пропускают через топливные магистрали двигателя.
Образующиеся при этом газы отводятся через соответствующие перепускные краны (в случае если захолаживанию подвергаются магистрали только одного из компонентов топлива, газы могут отводиться непосредственно через КС, при условии обязательной продувки магистралей другого компонента нейтральным газом). В некоторых случаях используют циркуляционные системы захолаживання, в которых компоненты топлива после их прохождения по магистралям ДУ с помощью специальных наземных систем стартового оборудования возвращают в топливные баки.
Системы запуска. Основными задачами системы запуска являются: обеспечение плавного запуска. т. е. сведение к минимуму первоначального увеличения (заброса) давления в КС, возникающего при сгорании пусковых порций топлива; снижение количества топлива, расходуемого при запуске; исключение возможности нестабильного горения в КС; минимальное время работы ЖРД в режиме запуска; зажигание пускового расхода топлива; обеспечение минимального отклонения коэффициента массового соотношения топлив от заданной величины и т. п. Для заданней конструкции двигателя величина заброса давления в КС определяется в первую очередь температурой, массовым соотнощением и количеством компонентов топлива, находящихся в КС к моменту воспламенения, а также давлением в КС в этот момент.
Снижение заброса давления обеспечивается предварительной подачей (опережеииеи подачи) в КС компонента топлива, при избытке которого 473 условия воспламенения наиболее благоприятны. Например, при использовании НДМГ и окислителя на основе окислов азота должно быть обеспечено опережение окислителя. В ЖРД, использующих в качестве горючего жидкий водород, должно быть обеспечено опережение горючего. Опережение обеспечивается разновременным открытием кранов и подбором объемов, которые заполняются РР 1 топливными компонентами на пути к КС, а также дополнитель— "аыпыглэнгл шлак ными гидравлическими сопротивлениями, вводимыми в топливные тракты двигателя. Уменьшение пускового расхода топлива обеспечивается регулированием работы системы подачи (введением пускового режима л подачи топлива) или уменьшением давления (дросселированием) топлива на входе в КС. Рис.
13.23. Изменение давления в ка- Регулирование количества мере сгорания при различных методах топлива, поступающего в КС регулирования тяги: при запуске, называют прогром- Є— згействнтельное даеленне в кс' Р1 мпроапнмем зппуенп (')но может '""' ' к ' 'а 'Р'м' '""' быть плавным или ступенчатым. да камеры сгорания на расчетный режим набаты; ! — непрограммнровэнный запуск; 1! — СООТВЕТСТВЕННО В ПЕРВОМ СЛу- ступенчатый запуск в две ступени; !и — сту Час ЗацчСК НаЗЫВаЮт плаеНЫМ пенчатый запуск в три стуоенк; 1У вЂ” плавный запуск (см. рис.
13.3 и 13.22), во вто- ром — ступенчатым (см. рис. 13.11, 13.15 и 13.24). На рис. 13.23 приведены графики, характеризующие относительное изменение давления в КС в зависимости от метода программирования запуска. Для зажигания несамовоспламеняющихся компонентов топлива в схему ЖРД вводят систему зажигания. По принципу действия и методу воспламенения пусковой порции топлива различают пиротехнические, химические, каталитические и электрические системы зажигания. В зависимости от того, где установлены системы зажигания, их делят на наземные и бортовые.
Наземные системы зажигания (см. рис. 13.13) входят в комплект наземного стартового оборудования и связаны с ракетой в момент старта соответствующими линиями автоматики. Бортовые системы зажигания — неотъемлемая часть конструкции ЖРД. Пиротехническое зажигание. Осуществляется с помощью пирозарядов, размещаемых во внутреннем объеме КС (газогенераторов) и дающих во время запуска двигателя высокотемпературный факел, обеспечивающий воспламенение пусковых порций топлива. Химическое зажигание. Такой способ зажигания, при котором для воспламенения основного топлива применяют самовоспламеняющееся с ним пусковое топливо.
При многократном за- 474 Рис, 13.24. Электрогидравлическая схема насосной подачи топлива: 1 — камера ЖРД; У вЂ” фиксатор второй ступени; 3 — фиксатор первая ступени; 1 н И вЂ” тап. пивные «раны; б — реле давления первой ступени; б — реле включения стуоенн; 7 — таплнвНый клапан низкого давленна; б — Реле лавлення наддува тоолненых бакан; Р— ТГГ; !Р— регулятор тяги; Ы вЂ” регулятор соотноюення компонентов; 12— ЖГГ; 13 — ТНА; 1б — реле давления второй ступени; 1— электрасхема запуска ТНА; П вЂ” электросхема аключення первой ступени; и! — электро- схема включения второй ступени; А„, Ао — линни подачи вонпонентов таэлнва к ТНА; В о линия подачи окислителя в охлаждающую рубашку камеры сгорания; В, „— ленни пода.
чн компонентов топлива в ЖГГ Добавка Фтор (добавляется к жидкомУ кислороду) Дифторид озона (добазляется к жидкому кислороду) Литий (добавляется к аммиаку) ТОПЛИВО Жидкий кислород — керосин Жидкий кислород †жидк водород Аммиак — азотный тетраоксид Применение добавок может привести к снижению удельного импульса и связано с определенными эксплуатационными трудностями. Например; соединения фтора требуют специального подбора материалов. 475 пуске должна быть предусмотрена система, обеспечивающая подачу пускового топлива при каждом запуске. Существуют химические соединения, при добавлении которых топливо становится самовоспламеняющимся.
Такие добавки участвуют в реакции и поэтому не могут рассматриваться как катализаторы. Ниже приведены примеры добавок, обеспечивающих самовоспламенение в сочетании с соответствующими топливами. Количество пусковых компонентов выбирается в зависимости от требуемой интенсивности пускового факела. При проектировании потребное количество пускового компонента может быть определено по эмпирической формуле ° — о,з 13.1 гггвтсн А т "в (1 .1) где К = 1,2пв з — коэффициент, учитывающий влияние программирования запуска; и — количество ступеней при программированном ступенчатом запуске (при плавном. программировании и = 1,5); т — секундный массовый расход топлива после выхода двигателя на режим; т, — время пребывания топлива в КС (газогенераторе).
К а т а л и т и ч е с к о е з а ж и г а н и е. Применяют в том случае, если для заданных топливных компонентов можно подобрать катализатор, обеспечивающий их эффективное воспламенение в заданных эксплуатационных условиях. Катализаторы могут быть жидкими и твердыми. Например, при использовании перекиси водорода в сочетании с углеводородными горючими перекись водорода разлагается при контакте с твердым (активированная платина или серебро в виде . сеток) или жидким (перманганат калия) катализатором.
Температура образующихся продуктов разложения должна быть достаточна для воспламенения топливной смеси. Преимущество каталитического зажигания — возможность обеспечения многократного запуска. Основной недостаток — сложность защиты т~вердого катализатора от высоких температур в КС. Ниже приведены некоторые сочетания топлив и катализаторов. Топливо' Катализатор Жидкий кислород — водород Платиновая проволока (губка), пористая, платина, палладий на керамической подложке Гидразин Железо, никель, кобальт на керамической подложке (требуется предварительный нагрев) Перекись водорода Перманганат калия, перманганат каль-.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
