Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Эти регуляторы тяги и соохношения компонентов в ЖГГ управляютсн командным давлением сжатого газа — азота, давление которого, в свою очередь, регулируется редуктором 15 с электроприводом. Последний получает команды от системы управления. Управление регуляторами давления подачи компонентов в ЖГГ с помощью командного давления в пневмосистеме, которое регулируется специальным редуктором, — еще одна особенность этого двигателя. Кроме того, в схеме имеется также газовый редуктор 17, кохорый обеспечивает необходимое давление в пневмосистеме привода главных пускочзтсечных клапанов. Наддув баков здесь осуществляется следующим образом.
Бак окислителя наддувается газообразным кислородом, получаемым испарением жидкого кислорода в хеплообменнике, в который поступает также генераторный газ из ЖГГ. Последний, пройдя теплообменник, охлаждается и далее поступает на наддув бака с горючим. Устройство специального испарнтеля, который одновременно "вырабатывает " газы дпя наддува обоих баков, является также особенностью этого двигателя. Запуск двигателя, После предварительного захолаживания и заливки полостей насосов компонентами топлива включается сшртовый твердотопливный газогенератор (ТГГ), который раскручивает ТНА. По дости. женин определенных давлений подачи открываются соответствующие клапаны, и компоненты поступают в ЖГГ и камеры.
Зажигание в камерах осущесхвляетсн от ПЗУ, вводимого в ннх через сопло, а в ЖГГ от пирозапального блока, смонтированного на корпусе газогенератора, Двигатель Е-1. Этот двигатель разработан фирмой "Рокетдайн" в 1959 — 1966 гг. для первой ступени РН "Сатурн-5". Схема его ПГС двигателя приведена на рис. 5 4.
Общие данные и основные параметры. Двигательная установка РН "Сатурн-5" состоит из пяти двигателей Е'-1, установленных на общей раме. Пентрапьньш двигатель — неподвижный, а четыре боковых могут отклоняться на угол +6' в одной плоскости и тем самым обеспечивал управление движением РН в трех плоскостях. Топливо — жидкий кислород и углеводородное горючее типа керосина.
Соотношение компонентов Км = 2,27. Тяга и удельный импульс на земле соответственно составляют РЖ вЂ” 0 = 6,77 МН, ТЖ вЂ” 0 = 2603 м/с, а в пустоте Ри = 7,776 МН, Тп = = 2982 м1с. Давление в камере сгорания рк = 7,78 МПа. Геометрическая степень расширения сопла Ре = 16, что соответствует давлению на срезе сопла ре = 0,05 МПа.
Масса двигателя 7860 кг; габаритные размеры: высота 5,6 м, диаметр 3,8 м. Продолжительносхь работы 168 с. Работа плевмогидросхемьь Компоненты топлива из баков через входные клапаны поступают в насосы окислителя и горючего. ТНА двигателя— одновальной схемы; он состоит из двух осеценхробежных одлоступенчатых насосов и двуступенчатой активной турбины. Турбина расположена консольно рядом с насосом горючего; она работает на восстановительном генераторном газе. Генераторный газ получается в двухкомпонент- ! ! 77 77 74 В 7 В Рис.
5.4, Пневмогидравлическая схема двигатели Р-1 (США); 1 — гильза с пусковым горючим; 2 — камера; 3 — газовод е тенлообменником; 4 — пусковой электромагнитный клапан; 5 — отсечной электромагнитный клапан; 6 — линия управления закрьпием клапанов; 7 — линия управления открьпием клапанов; 8 — блок управляющих клапанов; 9 — линия подачи улравлпощей жидкости от наземной системы; 10 — клапан системы проверки и обслуживания; 11 — турбина; 12 — насосы; 13 — ЖГГ; 14 — управляющий клапан; 15 — блок пуско-отсечных клапанов ЖГГ; 16 — пусковой клапан системы зажигания; 17 — клапан, управляющий открытием главных клапанов горючего; 18 — главные клапаны окислителя и горючего 87 ном ЖГГ из основных компонентов, сжигаемых прн соотношении их К,„= = 0,42.
Через ЖГГ расходуется около 3 % расхода топлива. Отработанный генераторный газ после турбины поступает в коллектор, расположенный перед сопловым насадком. Через специальные отверстия генераторный газ вдувается внутрь сопла вдоль его стенки и образуех заградихельное охлаждение насадка, не имеющего проточного охлаждения, Зто, несомненно, интересная особенность использования отработанного генераторного газа. Из насосов кислород и керосин отдельно по двум параллельным трубопроводам направляются в камеру. На каждом из них установлены главные пуско отсечные клапаны 18: два на трубопроводах окислителя и два на магистралях горючего.
Пройдя их, окислитель и горючее поступают в камеру. Охлаждение камеры — наружное и внутреннее. Наружное охлаждение осушествляехся горючим 1для этого используется 70 % расхода), которое поступает в охлаждаюший тракт возле смесительной головки, По наружным трубкам горючее течет в сторону сопла, а по внутренним — возвращается к головке. Остальной расход горючего (30%) поступает сразу на форсунки.
Внутреннее охлаждение осуществляется низкотемпературным пристеночным слоем и завесой, образованными струйными форсунками на головке. Непосредственно на выходе из насосов из одной пары трубопроводов отбирается кислород и керосин для ЖГГ, в который они посхупают через блок пускоотсечных клапанов питания ЖГГ 15. Все клапаны имеют гидравлический привод.
К каждому клапану подходят две линии гидравлической сети управления: одна линия управляет открытием клапана, а другая — его закрытием. Гидравлические линии заполняюхся горючим — при старте от наземной системы, в полете — ох насоса ТНА. Команды на закрытие или охкрьпие главных пускоютсечных клапанов поступают через знектромагнитньй привод блока управления клапанами 8. Постоянство тяги обеспечивается управляющим клапаном, который воздействуех на давление компонентов, поступаюших в ЖГГ.
Клапан конструктивно соединен с пускоютсечным блоком 15. В полете тяга двигателя не изменяется. Кроме того, в схеме двигателя имеется клапан 10, который используется во время проверки и обслуживания двигателя. Наддув бака окислителя осуществляется газообразным кислородом, который получается испарением жидкого кислорода в теплообменнике, установленном в выхлопном коллекторе турбиньь Здесь же находится теплообменник подогрева газообразного гелия, используемого для наддува бака с керосином.
Запуск двигателя. После прет)варительного захолаживания и заливки насосов компонентами топлива открываются в определенной последовательности пусковые клапаны. Компоненты под действием гидростатического напора и давления наддува поступают в первую очередь в ЖГГ. Зажигание компонентов в ЖГГ производится пиротехническим способом, 88 Такое же пиротехническое зажигание устроено в сопловом насадке, в котором поджигается отработанный на турбине генераторный газ с кислородом, поступа1ещим в камеру раньше горючего, Образовавшийся генераторпьй газ раскручиваех турбину, поднимая давление подачи обоих компонентов хоплива.
По достижении определенного его значения происходит открьпие главных пусковых клапанов подачи компоненхов в камеру, Зажигание в камере — химическое. Для этого устроен пусковой блок подачи пускового горючего, самовоспламеняющегося с газообразным кислородом. В качестве пускового горючего здесь используется смесь тризтилбора и триэтилалюминия, которая находится в специальной гильзе, расположенной в пусковом блоке. При включении главного клапана горючего 18 срабатывает управляющий клапан Г7 пускового блока. Под действием давления горючего гильза с пусковой смесью разрушается, и в форсунки сначала поступаех эта смесь, которая сразу воспламеняется с кислородом, поступившем в камеру несколько раньше горючего.
После поступления на форсунки основного горючего — керосина последний воспламеняехся от пусковых продуктов сгорания, а пусковой блок отключается. Как видно, запуск двигателя г=1, выполненного по схеме без дожигания производится по принципу "самопуска", Зто одна из важных особен. настей этого двигателя. Двигатель 5-2. Этот двигатель разработан фирмой '*Рокетдайн" в 1960— 1966 гг. для второй и хретьей ступеней РН "Сатурн-5". Он же используется и на второй ступени РН "Сатурн-1 В", Схема ПГС двигателя приведена на рис.
5.5. 06Шие данные и основные параметры. Двигательная установка второй ступени РН "Сатурн-5" — многокамерная, блочная. Она состоит из пяти двигателей 1-2, установленных на обшей раме, и четырех боковых, установленных в подвижных узлах. Отклоняясь каждьй в одной плоскости на угоя до т7,5', все двигатели обеспечивают управление движением второй ступени ракехы. На третьей ступени РН "Сатурн-5" устанавливается один двигатель 1-2 на карданном подвесе. Топливо — жидкий кислород и жидкий водород. Соотношение компонентов Кю = 5,5, что соотвехствует коэффициенту избытка окислителя примерно 0,7.
Тяга и удельный импульс в пустоте соответственно составляюх Р„= 1,023 МН, Тп = 4168 м/с. Давление в камере сгорания р„= 5,38 МПа, геометрическая степень расширения сопла Га = 27,5, что соответствует давлению на срезе сопла примерно ра = 0,01 МПа. Масса двигателя 1567 кг, габаритные размеры: высота 3,38 м, диаметр 2,05 м. Продолжительность работы 480 с при двухкратном включении в полете. Это важная особенность двигателя, Работа пневмогидравлической схемы даигагеач. Компоненты через входные клапаны из баков поступают в насосы двух отдельных ТНА— ТНА подачи водорода и ТНА подачи кислорода.
Привод турбин обоих 89 7 5 У 111 11 Рис. 55. Пневмогидравлическая схема двигателя 3-2: 1 — камера1 2 — перепускпой клапан; 3 — те~шообменннк' 4 — турбина ТНА окисли. з тгля; 5 — регулятор соотношения компонентов; б — насос окислителя; 7, 1б — главные клапаны соответственно окислителя и горючего; й — клапан системы зажигания; 9 — пусковой бачок; 1Π— бачок газообразного гелин; 11, 12 — клапаны; 13 — ЖГГ; 14 — насос горючего; 15 — турбина ТНА горючего; а — выход газообразного кислорода на налдув бака окислкгела; б — вход газообразного гелия от бортовой системы; в — выход газообразного водорода на наллув бака с горючим ТНА НА осуществляется восстановительным генераторным газом, вы аба- Р тываемым в двухкомпонентномЖГГ путем сжигания в нем части компонентов топлива с соотношением компонентов К„,= 0,94.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
