Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 10
Текст из файла (страница 10)
В порядке ПО:п)тговки к сОЗдашпо этОГО крупиого 1 РД провсдеио испьпаппе двигателя с силой тяп! в 18 104 11; с.>сдукнц)гя этзпои должна быть отраоотка двпга- 113 !04 11а примере П>Д с силой тяги в 1400.10' 11 можпо проаиати- ЗпрОВИ)ь соотиошсиия стоимОсти дю)ГВ Гс'.лси разиых типОВ. Стоимость ракетного двигателя определяется затратаип иа его ограс)о!ку. производство. эксил) пацпю и стоимостью матерналов п топлива. Гтмерикзпс!спс специалисты считают. что в случае, когда речь идет о двигателях с силой тяги в 1400 104 Н, стоп.'яос>ь двигателя, рзбо!а!Осцсго иа твср)>О-жидком тоиливгк будет изимеиьшсй пз стоимостеп ракетных двигателей всех возможиых типов. Указывается, что к моменту создания ГРД сто стоимость составит 3,7 млп.
Долларов, т. е, 5,3 долларов иа 1 кг массы, а в далю)е!!15!С>1 снизится до 3,6 долларов иа 1 кг массы. Лиалопшпые данные для самых перспективных круш!ых РДТТ оцеппваются в 6,6 и 4,85 долларов па 1 кг массы. Стоимость Гкидкостиых ра1мти141х дииГателей с)щестВсппо Вып!с дажс по сравнению со стоимостью РДТТ. Таким образом, в случае, когда требуется создать двига>ель с собствс)шои массой (вкл!Очая топливо) порядка тысячи тонн, экономия иа стоимости двигателя при использовании ГРД может !по ззрубс кным да!шым! составлять миллионы долларов иа одну ракету.
Отметим такжс". н то, что наибольшая разница по стоимости получается ири сравпсиип ГРД и ЖРД, т. е. тех двигателей, которые близки друг к другу по другим характерпсппсам. Копсгрукция круппых ГРД может быть различиой. Если будет освоено топливо с большой скоростью газификации твердого компоис!на. то стапст возможпым создаппе ГРД с одной камерой. В случае, если скорость газификации будет невелика, придется пшк)льзовать пакеты камер. На рпс.
1. !6,а и б приведены две пакетпых схемы ГРД. Оба двигателя пмсюг вытеснительиыс системы подачи жидкого компоиеига; В обеих сссмах бак этого компоиепта является обшим для всех камер. Из рисупка видно, насколько прос>м!ми и компактиымп мс>тут бып круппыс ГРД даже в случае примспепия пакета кзмср.
Велич!Ща соотиошспия расходов компопептов топлива К может определять соотношение габаритных размеров 1 РД. При малой велпчпие К опти>)альпос о>п!сяисиие длины двигателши>й >стаповкп к се диа>!Отру будет больше (см. рпс. 16, а), чем при большом зпачснии К ?см. рис. 1. 16, б). Причем в период? случае измснеиис силы тяги дос»игается отпосптельно небольшим измснспи!'и расхода жидкОГО КО)1попснтз топлнВИ. Управлс1пи вскторо)1 силы тяги дв!)гатсля легко осу!Пествлястся впрысктж) жидкого компопснта в закрит)!чсскую часть соила (см. рис, 1, 16, б); УКЗЗ!т!ВЗСТСЯ, 1)РО)!С ТОГО, ЧТО ЗТО УПРЗВЛСППС МО)КСТ ИР))ПЗВ))лпттдся и путем псрсраспрсдслсппя жидкого компонента мсжду камн- Рпг. 1.
)6. ГИД пако»ной скрмвт; ! — Вяк от ттгд)иедя 2-фортунке, д — верня твердого горя)него: 4-от)ятем т коддувя: д — творог))кя вдя япрмткв медка)о компоненте в векрктнмегв)м я?гт. гроот ь р — онетемв вттонояттенонття рами ?пзмвпсннем модуля силы тяги отд!льпых камер) (см. рис. 1,16,а). В противоположность ? РД, разработки которых всдстся довольно пптепсивнс), исследованиям РДТТ с раздслспиымн компопснтами топлива за ?)) бсжом !двчястс51 Отпосптсльпо 1шболыиос впимапнс.
Это связано, по-шщимому, с тсм, что прн создании двигагрля с двумя кох!Поиентах!и топлива, каж !ый из которых является твердим, встречается гораздо больше трудиостс!11, чем прп отработкс двигателя, работающсго иа твердо жидком топливе. При наличии двух твердых компонентов трудисс получить высокие энергстичсскпе характеристики двигатсля; крабив слОжнО создать н использовать ВысокозффсктпВныс Гасрдыс окнслитслп; трудно обесисчпть рсгулированис; сложным будет решение вопроса о выключсиип двигатсля и т. д.
Однако о»дсльиыс сообщс!шя о работках за рубежом изд !ДДТТ с разделсппыми комиоиситзми топливо все жс появлялись ?см., нзпрнмср, работу ?63)). Так, стюбщалось о провтдсиии В начал!! 60.х Годов Одиои нз ймсрикзпскпх рзксгпых фирм испы- гаииЙ ),ДТТ разлет!ьиа!а сиаряжсипя, В катарам тяговая кзм!!ра солержала,!Ирял из твердого кампо!шита, абссгицсппсию аююли. тслсм (90'"„псрхлссрата змхсс1ипя), и имс,сси газа! сш рз!Ор с шашкой, абагзшепиай горючим и спасабиаи к сзмошсягельиому п1рсииса, с абразаваиисм гззои при температуре В 0'(:.
Испытаипя Оцсипязюгся как сспсси!11!с. В ира!Гесс!' иси!!т!!!1ИЙ были полтвержзеиы раб!!тоспосс!бисссть сисгсмы, воззсазсис сть рсПлиравзиия и пыкг!ючеш1я лвиг!1'!сг!я н получсиия с'Га харзк!срисгик, близких к расчетным. Б закл!очсиие первой главы, пасвящепиай пзлажс!шю общих свалсиий а )СРЛ, отметим осповпьн ластоиисгва и ислостатки лвигате;шй, работаю!цих из тв~рлсиисигпсих !Опливзх.
Ио сравиепи!о с лруш!ми типами РД иа химических истачшпшх эиергип. В связи с исластаточнастью прарзоотки ГРД пскотарые опенки и.с качеств явл!псжся, естественно, приближепиыми. По х!Весов!за!у удельному импульсу ГРД превосходя. лв!шатели, рзботасошис на твердом топливе, п приближаются !ч жплкостиым ракетиым лвигателям, Па аоъсмиому улелшсаму импуг1ьсу лВиГзте.1И из твсрла-жилкнх !ссж!ИОнситах топлиВВ прсвосхолят и ЖРД. Оспавиыми проолемами в рззрааатке и созлаипи ГРД с точки зрения павышепия их эпергстпческих характеристик являются отыскаппс п освоение топлпвпых пар с высоким солержапием энергии и ос1еспеченпе ласта!Гшпо полного сгораиия топлива, ГРД более просты по схеме, чем жидкостные лвигатели, однако сложнее, чем лвигателп, рабатаюшпе иа тверлам !апливе.
Можио ожидать, что примсрпа также будут соатсюситься межлу собой эти три типа двигателей п по простоте эксплзатации. По стоимости отработки п изготовления лвигатели иа твсрло-жидких топливах, по-видимому. по крайней мере пс булу! хуже, чем жидкостные и двигатели иа тверлом топливе. В тех случаях, когда необходимо будет созлавать лвигатслп с очень больиюй силой тяги, ГРД, возможно, окажутся наиболее лешсвыми.
По устойчивости рабочего процесса и певосприпм и!засти к лействию виеш!шх факторов ГРД могут ие уступят!. лругпм лвигатег!Яхс, а в некоторых случаях и прсвосхолить их. Па возмажиости иастрапкп и рсгслировзипя лвига1с.!и тверла-жилких топливах безусловио прсвасхалят лвш а гели !1и 1Вс)злам тапливс и приолижасотся к 1килкОстиых! ЛВИГзтслям. В отиашеиип воза!о!!си!сети обеспечения лтитсг!ьис!и рабаты (из условий термастайкостп сопла) и многократпосы! запуска и выключения ГРД прею!ехал!ш РДТТ и приближаются к ЖР.1. Таким абразссм, па основании оиублпковаинь!х ло пзстаяии: ирсмсии я зарубсжиаЙ исчап! )зезус!агатов исслсловаи!10 и Озз рабагки ГР,1, можно ожилать, что эти лвигатели булут превас талип, ЖР.( па величине обьсмпаго удельного импульса.
па пра- стОп. НО11струк11ни и эксплуа1ацпп, и Гактке ИО стоимости, н Оуд! т тст!'Пать им по массовс1К!у удельному импум1ьсу и по удобствм рю 1 лп~иэва пня. Г11Д будут превосходить РДТТ по энергет!и!СС1сим характеристик!!х! (и по массовому, и объеэ1иох1у удел!Я!Ым импульсам!, ПО ВОЗЭ!ОНСНОСТП РЕГУЛПРОПВПИЯ, ПО МЕИЬПГЕ11 ЯУНСТВПТЕЛЬНОСТИ к дефектам ЗВ11яда, ПО Воэмоткиости 11НОГокра'!ного Вкл!Очсппя и ллптелы!Ой 11аботы.
и !б1удут уступит!.. РЛ11 по простоте конструкипи н эксплуатации. !', сонсалепн10, В эарубсжног! ПВГН1тн Отс;"Гствугот данпыс относительно характеристик ГРД по э!ассе, однако можно с большоб долей уверенности ожидать, что по .этим характеристикам ГРД бу;Т1 Г да!и!мать П11оменсуто11ное поло;ксншс мсхкду ЖРД и РДТТ и иго, сдедова гас!ьио, и по характеристикам по массе двигатели па твердо-исндких топсшвах не будут существенно мстт11аеь Гкпдкостныы двпГателям, Глава 2 ТЕПДООБМЕН В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ КРД Тсплообмеи:исжлу Горячим газом, прслставтякиц!ы! СОООЙ смссь полаВасмОГО компОпеита с пролуктами сГОраии51 топлиВВ, п поверхпостьк) твсрлого компопс!па являстс)! Ва)кпым звон!О! рабочего процесса КРД, опрслеля!ощим расход твердого компоисита и, тем самым, — выхолиыс характеристики лвпгателя.
Зависимое!и, из которых опрсдсляе)ся величина теплового потока от газа к поверхности гверлого тела, вхопяг в состав формул для расчета скорости газификации твердого компопепта, приВОлимых В Гл. 3. Определяющими формами теплооомеиа в КРД являю)ся выиуждепиая копвскция и излучение. Соотношсиие конвективного и ралпациоппого тепловых по!оков зависит от газошшамических параметров течепия в камере п состава продуктов сгорания. Для топливных иар иа основе углеволоролпых горючих решающую роль в теплообмсис играет кош!Скция. Иитеиспвиость излучения в этом случае опрслслястся солсржаписм в газовг)й смеси СО, и 11,0 и, ио аналошш с ЕКРД. Оцеиивасгся в 30 —:50!ь От п(лп'1ии!1 копиек)ВВПОГО ')сплОВОГО потока,1л51 )Опливпых кгв!ПО!Иций па Оси!)вс мета;!лосолержа!Пих Гор!О !1!х рол! Пзлучепия суп!ественно возрастает. При рассмотрении копеек п)вного тсплообмепа в условиях КРД можпо выз)ели)ь слел' !О!Пис характсрпые случаи: !) движение гомогенного газового потока по ллнииым каналам посто5)ИПОГО сечспия.' 2) лвпжеиие гомогенного газового потока по тракту заряла.
раз;шпеппОГО па Отлсльпыс сск1пп1 л))Оссслиру!Сп)п)в)и злсм1пгами )турбу?!Пзаторамп, горючнмп лросссльпыми шайбами); 3) лвпжепис лвьхфазиого по!ока ио длпипому капал) по- СТОЯ И1ЮГО СЕЧТ П ПЯ. Для Всех указапиых сл)'~!Всв прп вьп)ол!' зпвисимостсй л;!я коивективш ГО геплообмспа стенки капала полага!от непроницаемыми. Б?!Ияпие подачи вещества в пограпичпый слой яа велиишу теплового потока к повсрхиости в расчетах скорости газификации учитывается корректируюц!Сй! функцией вдува.
2. 1. КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В КАИАЛАХ ЗАРЯДА ПОСТОЯННОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ ГОМОГЕННОГО ГАЗОВОГО ПОТОКА ;!ля большииспьа извесгиых к настоящему врсмсии образцов К1з:1 газодинамическии трак! камеРы сгорания иа участкс*. заряда прсдсгавлясг собой канал с постояппым по !!липе сечеиием Питсисив!К)сть тсилообмеи! а таком Тракте возрастает с !всличеш!см массового раскола газов вдоль заряда в аяправлсиии к соплу лвигател>!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
