Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 8
Текст из файла (страница 8)
'!ак, изпримср. цш3ы;зцця 1 1:! с 13С313 3ЗЛЛ33331ровац«ь171ц ы3ер:7ы73ц г33р3оч33мц *,1!В.д 3З,3ц, О чзо 13 1зб37т3337333131733 лаяпг3ц 3331ог 1З 7 ВС,331чс1331С ц1333333733 СЗО13З3333я ца 10 —:-1,'3'„. Олизко в»пыт33Х с лицга3слсм, 3ле В кз3цц"3ВС г3!13«3че3О испол!зова,ця !.3."3!Г!3 1333сг133333133О3 33 ргбулп 3З 333рз и рел 3 оигюм ио пи 3н ск;3ззлзс3 из цол3цп ст3!133333и33, из чего был слс.3а33 вывоз !3 33>м, 3т33 в эзом .7впгятелс иричицоц цгпол3ю7ы его. рация было пе 3333Г1С3333333 эффск3ин3юго гмсц1ш3ия 13 мж3ы,3 объем го13с11ия, и 33шюсп331н331 Вьцъкая температура В камере.
при к3п33рой 3ю ззверш; лцг3 реакции с учзспн3м мста.ю и !!37 Вс3'х 1333оогах, цосв53шс33" 31ых 33сслел1~в33333333Х3 каме,3 3' т1рбулпз;ыорзмп, О373еч:и зс3 большая трй,и!ость обсспечсиия пх ст733333ост13 — лаже и13и использовя13ш3 самых 3с13- мос3ойких материалов.
Б зз. рубежной литературе (ск3. рзб3пу [бй!) укззывае3ся также 31з то, что полно!Я с3ораипя топлива в ГРД может быль 3>„ улучшена постаповкой турбу- нцо гпу1 .3изато!3013 и цз 13Х73ле В кяизл за13ялз. Сопла камер большинс3ВЯ Г Р,Г. 7помииавшихся в ззрйбсж3юй печа!и, выполю!лись иеохлажзземымп. Повыш33п;е 3срмостойкосги сопла в агом случае о13еспечивае3ся теми же спосоОзмп, кото!31!С п13пмепц3отся В Р"!ТТ, т.
е. Вспольж3вз1!1ю» г13З- фитовых вставок, покрытии из жаростойкцх материалов и т. п. Олпако слелует обрат3нь вцима13пс 13а то. гго те! пературз иролуктов сгорация х13333г31х топлив лля ГРД вь1ше, чем тет337С- ратура пролуктов сгорания тверзых зоплив, и иоэ«о3у обеспечить сгойкосп сопла ! РД в 13С3133Т33рь1х случаях тр3лпс3. чг м в РДТТ. Кроме того, гнмечается, что для вставок из графита К13яццс 13пасс3! 1Оштзкт с Ок33слинл3'и, 11 13 сВяз33 с эт31м т133огегся обеспечить иолп 3е сгорапис топгп3вз до того сс 3С:1ия соп.3а, где причсцсцы г13аф33Т33выс материя,3ы. 1!о, с лругой стороны, В озлпчи1: ги РДТТ.
в гибрплцом рацеи!О!3 лвпгазег1С 11местся Возможцость проточ1юго охлаж:ш3131я каме13ы 1к3!лкнм ком11О3ш13т3О3. П33331ОЛЗ.К! 1П1л33!3л13пчсскзц чя3ть камеры иапежно защищается 33Т пзгрева заразим гверл33гг к13м33о33С33Т33, а головка цахолптся обычпо в зоце пизких тс33пе13ату!3, 35 практически Охлыкдать псооходпмо лишь сОпло. ))с псп жидкие кОмпопспты топлив 1 1 Д одппаково ) дооиы лля Охлажден!и соила, Однако многие из шгх могут быть применены в случае необходимости для этоп цели. В качестве примера камеры 1'РД рассмотрим камеру )рис.
П!3) экспериментального двигателя, рассчитанного па создание силы тяги -400 Н при давлении в камере Около !5.10" Па п времени работы 18 с. Дшггатсль выполнен по прямои схеме; горючее-- па основе толуидипа, окислитель--. азотная кислота. Жидкий компонент подается только в головку кас меры через пснтробсжпую форсуику. Заряд твердого компопе1гга изготовлен в виде одноканальной шашки, В верхней части канала иапссси слой веп)сстгпп самовоспламсня|ощсгося при контакте с окпслителсм.
Ниже зар~д~ тве)здого компонента расположена графигоиая вставка, выполняющая несколько функций. Поисрсчиып диск вставки с отверстиями служит турбулизатором; после турбулизатора вставка образует камеру, где происходит логораш1е топливнои смеси. При испытаниях почучен коэффициент полноты сгорания, равный 0,95, Сопло камеры охла:кдпсгся Окислителсхп 1.4.2. Системы подачи жидкого компонента топлива в ГРД Уже отмечалось, что системы подачи жидкого компонента зоплива в ГРД могут быть разделены па две группы — вытеснптсльиые и насосные.
Основным в работе вытеснптельных систем подачи жидкого компонента является вытеснение его из бака в камеру сжатым газом В УКРД для создания давтсиия в баках при использовании иытесипгелышй системы подачи применяют газовые, пороховые и жилкос~ные аккумуляторы давления (называемые также газогенераторами). В первом случае газ для создания давления в баках подастся из баллона, где он был запассп заранее; во втором случае газ образуется прн сжигании твердого топлива н в третьем случае газ образуешя при горении компонентов топлива дх! 1.
йпалогичиые системы могут быть применепги н для гибридных ракетных двигателей. Насосная система подачи жидкого компонента предполагает установку насоса в магистрали, соединяющей бак с камерой. В этом случае давчение в баке может быть существенно меньше, чем .швлеппе в камере. Как н в УКРД, для системы подачи жидкого компонента топлива в ГРД в качестве привода насоса удобнее всего использовать газовук~ ттрбину. В отличие от турбонасосиого агрегата ЖРД !урбоиасоспый агрегат гиоридного двигателя буде! нкщочать в себя только од!ш насос для подачи топлива в камеру. В качсстпе геператоров газа .щя 1урбипы могут быть пспользоваиы разлпнные устройства.
Если, например, окислителем в топ;пп!с с,туж1!т перекись водорода, то наиболее рациопалыю ПРИМеПСПИЕ ПЕРСКИСНОГО !.аэс!ГЕНСРатОРЯ, СХЕМЯ И КОНСтРУКЦПЯ которого хорошо огработапы в ЖРД. По апалоги пюй схеме может бып, вьпюлпеия также систех!а полячп жпдкОГО комп01щпта НО всех тех с;1учаях, кОГдя, как и для псрскиш! водорода, можпо Обсщщчп'!'ь его разлозкщ!нс на газообразпые пролукгы с выделением тепла. Ес,ш применить твердое топ.!!!Яо, при сгораиип которого получа!отея газы, обладающис необходимыми для турбипы парамсграми и составом (соотве1с!Пующая темпера!ура, отсутствие в газах твердых частиц и смолист!!х прод)'итон), 70 можно Осуществить схсыу с газогсператором, работающим на твердом топливе. Наконец, можпо пол)чать Газ для турбппы путех! сжнГЯ- иия твердо-жидкого топлива, в том числе н топлива, применяемого в двигателе.
Эта схема может быть реализована в двух вариантах, В первом случае в схему ГРД и!Пч!Очпк1т особый газогсператор с зарядом твердого компоиепта. ТКидкпй компонщм подается основным насосом пе только в камеру, по и в газогеператор. Здесь происходит при иужпом (обеспечяна!ощем требуемые параметры газа) соотношении расходов компонептов горение топлива, в результате чего образуезся газ, пита!ощий турбиит. Другой вариапт осиован иа отборе газа из основной камеры, с последующим охлаждением его жидким компонентом, который выполняет роль хладоагента и подастся в таком количестве, чтобы довести параметры газа, Направляемого в турбину, до Нужных зиачспий.
Для современных ЯРД с насосной системой подачи топлива рассматриваются две возможпыс схемы — с дожигаивем генераторпого газа (замкнутая, или закрытая схема) и без дожигания геператориого газа (разомкпутая, пли открытая схема).Для ГРД также можно использовать обе эти схемы. В теории ЖРД показано, что двигатели, выполиенпые по схеме с дожигапием геиераторного газа, имен!т (особепио при высоких давлеииях в камере) больши!! удельный импульс, чем двигатели с выбросом рабочего тела турбины в атмосферу. Это справедливо и по отпошеишо к ГРД, поэтому и в этих двигателях применение замкпутых схем прп больших давлепиях в камере может оказаться предпочтптельпее использования разомкнутых схем. Однако следует иметь в виду, что, поскольку оптимальное в отпошепии характеристик по массе давление в камере ГРД должно быть пижс, чем в ЯРД (вследствие того, что камера ГРД значительно болыпе по размерам), то и выигрыш в удель- )шм $)мпульс() при $)срехо)$()от рззомк))ут))$$ ('х()мь! и ззмк!!Тт))й дл5$ дВП) зтсл(.'п этОГО ти))з б) дст меисс с)')цсст)$(.'$$!)ым.
чсм для ЖРЛ, (.:р()виеи))с выгесиитсльиых и иасосиьж систем пола:ш )оплпва проводят обычпо по их характеристикам ио массе. Известие, что чем больш( давлсппс в кз)и)рс дв)гз)сля, его сила 0)гп и время работы, тем больше пр(шгрывзег выгссп)псль- $!зя сис)ема по;)зчи топ))пвз В ЖР г( по массе пзсо(чи>Й с)!( $()$0 подаче.
(хритсрисм д(ш 0$)рсделс))и5$ иеобходиз!Ос)п! Иерсходз $3 ЖР ( От Вытсс)$$!)сл),ио)! С))с).сз)ь)00;шчп к иасоспои иногда $)ри);$$- мпшт определенно(. значение импульса силы тяги )л=:-- ( 5)$)т, где т,-- время работь) двигателя. В соо)ветствип с зпы) Вытеспптсльпзя система приме)шс)ся при малых значениях )'., )шсосиая -- при больших. Такой подход правомерен и для ГР;1. НО, $$0ско)!ьку В 1 Р '1 масса бз)(з )к)!дко! О ко)$$$0$)е!)тз сй(' ГВВл5$(т )$$1$)ьи!у)О часть В 00)цсп $)зссив!)ОЙ ма('се диигзтсл5$. ч)'.и В ЖР,.( (а имсиио масса баков с))льис! всс).о зависит от тппз с))стсиы ПОДаЧИ), тО МОЖНО Ожн))ат)м ПО ДпаиаЗОИ ЗиаЧЕНИЙ $)ЗРЗ)$(Г)РОВ, ПРП КОТОРЫХ ЦЕЛЕСОООРЗЗПО ИРИМЕИЯтЬ ВЫГЕСИПтСЛЬ)ГзЛО Ш(гтСМУ подачи, в ГРД будет шире, чси в ЖРЛ.
!. б. СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТКИ КРД ЗЛ РУБЕЖОМ ПСРВ)ь)с свсдеиии ОО испьпзпиях п)орпдиых ракетных двиш)- гелей появились в зарубежной л)пературе в 1956 г., когда были гпубликоваиы американские даииыс по изу )спи)0 ГР.1, рябо- таыц)(х иа перекиси водорода и полиэтилене. В пос;ид))ощий период интерес к ГРД п количество публикуемых материалов (ш их разработк( быстро возрасталп. 11сследоваииями 1 РЛ за- иимагшсь многие ведущие фирмы СШЛ, з также специализиро- ванные организации во Фра)и(ип, Швеции и Западной Гермпппп.
В 1964 г, во Франции были проведеиы первые леп)ыс испытания' ракеты с ГРД', Несмотря из кажу)цуюся простоту схемы и рзбочсг)1 про- цесса гибрпдпых ракетных двигателей, первые жс их исследова- ния показали„что без решения целого ряда иаучиы:( проблем (главным образом из области горения твердо-жидких )оплпв) нельзя создать гпбридиые двигатели, способные коикурировап .' другими типами ракетных двигателей, В частности, было устаиовлепо, что горсиие твердо-жидких топлив происходит, если ие припять каких-то специальных мер, с о )еиь ш)зкой полнотой сгорания.
Потери иа неполноту сгораь В Советском Со)озе ракета, пвигатель которой работал на жнлким кислороле и птвержлениом (желеобразном) бензине. т. е. по сути )ела бм "$ вьиюлиеи по ь(еме ГИГЕ бьыа зап) и(е))а в $933 г. (см, работу (В)) иия в уР Т оценивались лссяткамп процситов. тогда как в ЖРД и Р (ТТ оии составляют всего несколько процеитов. )была обнаружена неравпомсряость выгораиия зарипов по ллиис капаля. '1ТО, как Оказалось, явля(тся с:юлстВЯ(.м завпсимосги П1нспсивиостп газификации тверлых компоие)лов от услов)и лвижсния потока газов в каиалс. !)ь1яспплось, что в процессе рсг(лировапия ГРД можс) существенно изменяться соотношение расхолов компопситов топлива, в результате чего сиижа(огся эисргети(сские характеристики лвигателя и может имсгь место исолпоиремсинос ВыГОраи1ие компоп(".НТОВ. Б свя)п с Э1пми нслостатками х!ожпо Оыло Вооощс постаВи11 иод с(о!Пеппе целесообразность и возможиость разработки ГРД, характерцем(ки которых были бы сравнимы с характеристиками ракстиь1х лнггателей друпж типов.
Поэтому осиовпое впимаиие Г исслс.!овапиях Гиорилиых ракстных лвиГателей уцслялось изу!(П1по внутрнкамериых процессов. Результаты этих исследовании в пс,)ом можно оцепить как обиадежива!Оц!Пс. По;пима сгорания путем подоора характеристик топлив, рационального профплироваппя зарядов, выбора со(этвстствукэ!Иих 1ипа и парамстрОВ ОРГЯИОВ Впрыска жи!кОГО компопепта. Приме!гения устройств, турбулизиру)ощих потоки в камере, была поиыш(па очепь существеиио, п в пастоящее время коэффициент п(эти(э(ы (тораппя може)' достигать зиачс(щй 095 и более !см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
