Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 18
Текст из файла (страница 18)
4.4. ЗАХОЛАЖИВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕД ЗАПУСКОМ При криогенных компонентах перед запуском двигателя основные трубопроводы и полости насосов предварительно должны быль охлаждены до температуры компонентов, Только после зтога они могут быль заполнены криогенными компонентами в жидком состоянии, так как в случае отсутствия захалаживанин порции криогенных компонентов при контакте со стенками более "'теплой" конструкции будут перегреваться н газифицироваться, В результате гюлостн трубопроводов и насосов будут заполнены парами комдоцснтов. При раскрутке ТНА насосы закавнтируют, "сорвут" и не будут качать компоненты. Кроме того, поступающий в камеру и ЖГГ пар (особенно если он будет поступать достаточно длительное время) приведет к неорганизованному смешению, образованию взрывоопасных газовых и газожидких смесей, горению с неуправлнемым изменением соотношения компонентов как в пространстве камеры, так и по времени.
Все это вместе взятое приведет, в лучшем случае, к пульсациям и значительным забросам давления, а в худшем случае — к взрыву камеры на запуске. Поэтому основные криогенные магистрали и полости насосов должны быль захоложены и залиты жидкими компонентами до главных клапанов. Остающаяся часть магистралей захолаживается путем поступления при ззпуске криогенного компонента: водорода в охлаждающий тракт камеры при кислородно-водородном двигателе или кислоро.
да в полость форсуночной головки при кислородно-углеводородном двигателе. Схемы захолаживания могут быть разными, они выбираются в зависимости от назначения двигателя и вида компонента. Главное при их выборе — они должны обеспечивать высокую эффективность и иметь минимальные потери компонентов. На рис, 4.8, а показана схема захолаживания кислородно-углеводородного двигателя первой ступени РН. Здесь захолаживание осуществляется дроливкой крнагенным компонентом — килародом — входного трубопровода и полости насоса под воздействием гидростатического давления и давления наддува да тех пор, пока специальные датчики не зафиксируют слив жидкого компонента из дренажного клапана.
Это наиболее простая схема захолаживания, Она достаточно распространена, особенно, если на стартовой позиции кислородный бак постоянно подпитываетсн жидким кислородом от наземных устройств, компенсируя потери. На рис. 4.8, б показана более сложная схема. Здесь при захолаживании Рис. 4.8. Схемы ззхолажнвания двигателя прн работе иа криогенных компонентах: а — пролинкой жидкого кислорода под давлением наддува и гидростатического напо- ра; б — прокачкой переохлежденных жидких кислорода и водорода специальными рециркупяционнымн насосами (НР) с злектроприподом (ЭП); в — продувкой тракта охлажденным газообразным гелием происходит непрерывная циркуляция криогенного компонента: бак — рециркуляционный насос — трубопровод — полосп насоса — бак. Для этого в схеме имеется специальный рециркуляционый насос с электроприводом, Бак заправляется несколько переохлажденным компонентом.
Достоинства схемы, несмотря на ее некоторую сложность, — отсутствие потерь компонента и воэможность его применения дпя двигателей всех ступеней. На рис. 4.8, в показана схема захолаживания, в которой иа стартовой позиции через магистрзли, подлежюцие захолаживанию, пропускается от наземных устройств охлажденный до нужной температуры газообразный гелий. После захалаживания магистралей последние заполняются жидкими криогенными компонентами тоже практически без потерь, Двигатели второй ступени и последующих можно захолаживать непосредственно перед стартом от наземных устройств. Затем полости заливаются жидкими криогенными компонентами.
Онн также имеют постоянный дренаж за борт во время полета до включения данного двигателя. Естественно, ддя уменьшения потерь компонентов на дренаж все захалаживаемые трубопроводы и полости насосов должны иметь хорошую теплоизоляцию. 7 ?г у ?а ?7 Вопросы длл самопроверки 1.
В чем состоит слояшость режнмоа запуска и астапова двигателя? 2, Какие параметры характеризуют запуск и останов? 3. Назовите этапы, нз которых склэлынаегся режим запуска. 4 Назовите этапы, из которых складывается режим осталова. 5. Как особенности и нид компонентов влияют на этапы режима запуска? 6, Назовите схемы раскрутки турбины при запуске, 7. Ка Какие имеются схемы зажигания несамоноспламеняюшихса компонентов? 8. Чем можно уменьшить разброс импульса по еледей агния? Глава 5 ПРИМЕРЫ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИХ СХЕМ ЖРД 5.1.
ЖРД БЕЗ ДОЖИГАНИЯ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА Двигатель РД-107. Он разработан ГДЛ вЂ” ОКБ в 1954 — !957 гг. для первой ступени РН "Восток" и его последующих модификаций, Схема ПГС этого двигателя приведена на рис. 5.1. Общие данные и основные параметры. Двигатель многокамерный, состоит из четырех основных камер и двух рулевых, питаемых от обще- го ТНА, Ко омлоненты топлива: окислитель — жидкий кислород, го ю- орю- чее — углеводородное типа керосина. Номинальное соотношение ком- понентов Кш = 2,47. Вспомогательный компонент — 82 %лгал перекись водорода. Тяга и удельный импульс на земле соответственно составля- ют Рн — 0 = 821 кП, 1 — 0 = 2520 м?с, а в пустоте Рп = 1000 кН, У = 3080 м/с; давление в основной камере рк = 5,85 МПа, в рулевой— и к п = 5, рк =,4 МПа; давление на срезе сопла основной камеры р„= 0,039 МПа, Масса сухого двигателя 1155 кг, залитого 1275 кг; габаритные размеры без рулевых камер: высота 2,86 м, диаметр 2,58 м.
Время работы на номиналь- ной тяге — 140 с. Работ а пневмогидравлическои схемы двигателя. Компоненты из баков через входные клапаны поступают в насосы. ТНА состоит из двух основ- ных одноступенчатых шнекоцентробежных насосов с двухсторонним входом и двух вспомогательных одноступенчатых центробежных насосов: подачи перекиси водорода в ЖГГ и жидкого азота в испаритель, встроен-. ный в выхлопном коллекторе турбины. Газифицированный азот из нспа- рителя поступает на наддув баков.
Т б н ур и а ТНА — двухступенчатая активная, работает на ~енератор- ном газе, получаемом в однокомпонентном ЖГГ путем каталитического разложения перекиси водорода — специального вспомогательного топ- лива. Это обстоятельство — характерная особенность этого двигателя. Генераторный газ имеет температуру около 830 К и после срабаты- вашш на турбине выбрасывается через выхлопную систему со скоростью 80 рис.
5.1, Пневмогидравлическая схема двигателя РД-107: 1 — рулевые камеры; 2 — узел полорота рулевой камеры; 3 — турбопроводы окнслигеля р>левых камер; 4 — трубопроводы горючего рулевых камер; 5 " основные камеры; 6 — клапан азота; 7 — ЖГГ; 8 — турбина; 9 — насос окислителя; 10 — насос горючего; 1! — датчик давления системы регулирования тяги; 12 — главный клапан окислителя; 13 — трубопроводы окислителя основных камер; 14 — главный клапан горючего; 15 — трубопроводы горючего основной камеры; 16 — п>око-отсечной клапан порекнси водорода; 17 — редуктор 1регулятор) давления подачи перекиси нодоода; 18 — насос перекиси водорода; 19 — воздушный редуктор с электроприводом; 20 — насос жидкого азоте; 21 — дроссель (регулятор соотношения компонентон) системы опорожнения баков с электроприводом около 450 м/с. Расход генераторного газа составляет примерно 8,8 кг?с.
Из насосов через главные клапаны окислителя 12 и горючего 14 компоненты топлива поступают в камеру: окислитель непосредственно в сме. сительную головку, а горючее — в охлаждающий тракт, из которого оно затем направляется в полость смесительной головки, Назначение главных клапанов — обеспечить открытие или закрытие доступа компонентов в камеру по определенным ступеням как при запуске, так и при потапове, Перед входом в ЖГГ установлен пускоч>геенной клапан 16, обеспечивающий подачу перекиси водорода. На выходе из насоса установлен регулятор давления или жидкостной редуктор 17, который поддерживает постоянное давление подачи перекиси водорода в ЖГГ н тем самым выполняет роль регулятора тяги. Перенастройка регулятора производится изменением команщюго данления азота, которым управляет система управления, Входные и главные клапаны и пуско- 81 отсечной клапан перекиси водорода имеют пневматический л иво .
В пневмоси м мосистему через редуктор 19 с электроприводом из баллонов по 17 д. пает сжатый азот. Система обеспечивает также продувку камеры. Запуск двигателя осуществляется следующим образом. После п д- варительного захолажнваиия и заливки компонентов в полости насосов и трубопроводы до главных клапанов от наземной системы подается пе- рекись водорода в ЖГГ. Образующийся генераторный газ раскручива- ет турбину. По достижении определенного значения давления подачи ком- понентов последовательно открываются три позиции главных клапанов: пусковая, предварительная и полная тяга.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
