Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Генераторный газ последовательно проходит сначала через турбину ТНА горючего, а затем через турбину ТНА окислителя. После срабатывания на турбинах генераторный газ вводится в коллектор, расположенный на выходной части сопла рядом с коллектором ввода в охлаждаюший тракт керосина. Из коллектора генераторный газ по специальным каналам поступает на поверхность внутренней стенки сопла, создавая заградительное охлаждение этой части сопла.
П рименение в двигателе двух ТНА с одним общим ЖГà — важная особенность данного двигателя. Охлаждение — наружное проточное, осуществляется водородом, После насоса весь расход водорода через главный клапан 16 поступает в коллектор, расположенный на сопле в сечении, с которого начинаются "короткие" трубки, и по ним течет к срезу сопла, От среза сопла водород возвращается по длинным трубкам к смесительной головке. Внутреннее охлаждение осуществляется низкотемпературным слоем, образованным последним рядом форсунок на головке и расходом газообразного водорода через пористую стенку головки. После насоса жидкий кислород через главный клапан 7 направляется в полость смесительной головки.
Из трубопроводов до главных клапанов 90 отбираются кислород и водород на питание ЖГГ, в который они поступают через блок клапанов 12. В двигателе предусмотрено регулирование соотношения компонентов перепуском окислителя высокого давления обратно на вход в насос через клапан 5, управлнемый электроприводом. Причем при изменении соотношения компонентов с 5,5 до 4,5 тяга двигателя уменьшается до значения Рп = 0,8 МН, а удельный импульс возрастает до 7 = 4227 м/с.
Специального регулятора тяги в схеме нет, Клапан и 2 — перепускной, управляет задержкой раскрутки ТНА жидкого кислорода в момент запуска дпя обеспечения опережения подачи водорода. Главные клапаны на магистрзлях кислорода и водорода имеют пневматический привод на газообразном гелии, включаемый электроклапанами управления. Для обеспечения работы пневмосистемы, раскрутки турбины и зажигания, а также дпя обеспечения работы системы надйува в момент запуска в составе двигателя имеется два шаровых баллона.
Один — с газообразным водородом 9, необходимым дпя работы блока зажигания, другой — с газообразным гелием 10, причем второй баллон находится внутри первого Наддув бака с жидким кислородом осуществляется газообразным кислородом, получаемым из жидкого в теплообменнике 3, установленном в выхлопной системе турбины ТНА окислителя.
Надцув бака с жидким водородом производится газообразным водородом, отбираемым из охлаждающего тракта камеры перед смесительной головкой. Запуск двигателя производится в следующем порядке. После захолаживания и закрытия дренажных клапанов происходит запинка полостей насосов и трубопроводов. Включается раскрутка турбин, осуществляемая сжатым гелием из гелиевого баллона. Несколько раньше включаются злектроискровые блоки зажигания, расположенные в центре смесительных головок ЖГГ и камеры сгорания. В блоки зажигания поступает газообразный водород из пусковой емкости 9, а кислород — в обход главного клапана 7 через пусковой клапан 8.
Раскрутка ТНА включается только после образования запальных факелов. По достижении определенных давлений подачи компонентов открываются главные клапаны 7 и 16, и двигатель быстро выходит на рабочий режим. Раскрутка ТНА сжатым газом и использование злектрозажигания — важные особенности этого двигателя. 5.2. ЖРД С ДОЖИГАНИЕМ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА Двигатель РД-253, Этот двигатель разработан ОКŠ— ГДЛ в 1961— 1965 гг.
Для РН "Протон" и используется на первой ступени. Схема ПГС двигателя приведена на рис. 5.6. Общие данные и основные параметры двигателя. Двигательные установки первой ступени включают шесть двигателей РД-253; второй ступени — четыре двигателя и третьей ступени — один двигатель. Двигатели Рнс. 5.6. Пневмогидравлическая схема двигатели Рд-253: 1 — гаааяол; 2 онняяятсяьный ЖГГ; 3 ннрняяяпян подачи горючего н ЖГГ; 4 — пнраннапян попячн окислителя н ЖГГ; 5 — Регулятор соотношения компонентон я ЖГГ (регулятор тяги); б — турбина; 7 — струйный нрелнасос; 8, 10 — пнроклапаны ня яхане и насосы соответственно окнынтяля н горючего; 9 — насос окислителя; 11 — насос горючего; 12 — яторяя ступень насоса горючего ляя попячн н ЖГГ; 13 — лроссель — Регулятор системы опорожнения баков", 14 — главный пнроклянян подачи горючего н камеру; 15 — камера соединены с рамой подвижными опорами, позволяющими их качание в плоскостях, необходимых для обеспечения системы УВТ.
Топливо включает в себя окислитель — четырехокись азота или азотный тетраксид и горючее НДМГ. Тяга однокамерного блока и удельный импульс на земле соответственно составляют Р П вЂ” о =- 1474 кН, Ту = о = 2795 м/с, а в пустоте Р„= 1635 кН и Тн = 3100 м)с. Давление в камере сгорания р„= = 14,7 МПа, на срезе сопла р = 0,061 МПа, Масса сухого двигателя 1280 кг, залитого 1460 кг.
Габаритные размеры: высота 2,72 м, диаметр 1,5 м. Время работы первой ступени 130 с. Работа пневмогидравлической схемы двигателя, Компоненты топлива из баков проходят входные пироклапаны 8 и 10 и поступают в насосы. ТНА двигателя состоит из двух шнекоцентробежных насосов с двухсто. ронними входами и осевой реактивной турбины, Насос горючего — двух. ступенчатый: после первой ступени горючее поступает на охлаждение в камеру, а после второй ступени, в которую направляется незначительная часть расхода горючего, это горючее поступает в ЖГГ.
Для повышения входного давления окислителя перед насосом установлен струйный эжектор, питаемый частью расхода окислителя, отбираемого из трубопровода высокого давления за насосом. Применение струйного эжектора на входе в насос — характерная особенность этого ллигателя.
В ЖГГ поступает весь расход окислителя и небольшая часть горю- 92 чего, т.е, генераторный газ здесь окислительный. Его параметры следующие: температура — 780 К, давление в ЖГà — 24 МПа и расход генератор- ного газа — около 75 % всего расхода топлива. После турбины ТНА отработанный генераторный газ поступает по газоводу в смесительную головку камеры, Использование окислительного газа — важная особенность двигателя. Охлаждение камеры — наружное проточное, осуществляется горючим, После насоса почти все горючее поступает в коллектор охлаждаю! щего тракта, расположенного на закритической части сопла.
Большая часть горючего течет по охлаждающему тракту в сторону смесительной головки, а меньшая часть — в сторону среза сопла. Эта часть собирается в выходном коллекторе, откуда по трубопроводу возвращается в коллектор, расположенный в конце цилиндрической части камеры, в котором оба расхода соединяются и далее по охлаждающему тракту камеры сгорания направляются в полость головки, Кроме проточного охлаждения и низкотемпературного пристеночного слоя от головки на цилиндрической части камеры сгорании установлены два пояса завесного охлаждения, а внутренняя поверхность стенки покрыта еще жаростойким керамическим покрытием. За насосами установлены выходные или главныс пирокпапаны 3, 4 и 14 питания горючим камеры и окислителем и горючим ЖГГ.
Регулятор тяги 5 представляет собой дроссель с электроприводом, который управляет расходом присадочного горючего в ЖГГ. Изменяя расход горючего, он изменяет соотношение компонентов в ЖГГ. Это, в свою очередь, вызывает изменение произведения (КТ) г, н, следовательно, мощности турбины и насосов, т.е. изменение давления подачи компонентов и их расходов. Дроссель 13, установленный на трубопроводе подачи горючего в камеру с электроприводом, управляется системой опорожнения баков — изменяет по ее команде соотношение компонентов топлива двигателя, Следует отметить, что в схеме двигателя установлено минимальное число агрегатов автоматики с простым и надежным пироприводом, что является еще одной важной особенностью двигателя, Наддув баков в этом двигателе осуществляется генераторными газами (соответственно окислительным — бак окислителя, восстановительным — бак горючего), которые вырабатываются в специальных "налдувных" газогенераторах.
Использование этих газогенераторов для наддува обоих баков также является особенностью данного двигателя. Запуск двигателя. Эта операция происходит по простой схеме "само- пуска", После открьпия входных клапанов под воздействием гидростатического напора и давление наддува компоненты заполняют полости насосов. Затем открываются главные клапаны 3, 4 и 14, и компоненты поступают в ЖГГ, а горючее через охлангдаюший тракт через некоторое время поступает в смесительную головку. В течение этого времени задержки в ЖГГ начинается процесс горения и генераторный газ раскручивает турбину ТНА. После турбины он поступает по газоводу в камеру сгорания. 93 ЖГГ 29 — выход жидкога кислорода из кислородного насоса; 30 — камеРа; 3!в коллектор выхода газифицированного водорода из охлаждающего тракта второго участка камеры; ; Р! — дроссель — регулятор полного расхода водорода нв выходе из насоса; Р2 — дроссель — регулятор перепускз расхода жидкого водорода на смешение с газифипированным водородом в охлаждающем тракте второго участка (смесь далее поступает в оба ЖГГ); РЗ, Р4 — дроссели — регУляторы расхода присадочного кислороде соответ соответственно в ЖГГ приводя ТНА горючего и в ЖГГ привода ТНА окна лителя; Р5 — драссель — регулятор расхода жицкого кислорода, поступающего в ка- меру (( 7 б Х у 2 Рнс.
5.7. Пневмогидравлическая схема двигателя БИМЕ; 1 — трубопровод подвода чести жидкого водорода (25 %) в охлаждающий тракт второго участка; 2 — трубопровод подводе жидкого водорода к насосу горючего; 3 — тракт перепуска жидкого воцорода на смешение с гззифицированным водородом; 4 — каллекторвводя другой части жидкого водорода (20%) в охлажцзюший тракт первого участка; 5 — выход жидкого водорода из насоса; 6 — ге>овод подвода к смесительной головке отработанного генерзторного гази; 7 — подвод водорода в ЖГГ привода ТНА горючего; 8 — восстановительный ЖГГ привода ТНА водорода; 9 — тр— трубопровод отвода чзсги отработанного на т>рбине БТНА горючего газообразного водорода на охлаждение корпуса турбины и далее газоводз от ТНА горючего; !0 — подвод присвдочного кис>>арада в ЖГГ привода ТНА горючего; 11 — вывод газообразного водорода нз наддув бака с водородом; 12 — бустсрный насос водорода с турбиной БТНА водорода; 13 — трубопровод подводе жидкого кислорода в ЖГГ привода ТНА горючего; 14 — трубопровод подвоца газафициравзнвого водорода нз турбину БТНА горючего; !5 — коллектор вводя жидкого водорода в смесительн>ю головку камеры сгорании; 16 - газовод подвода к смесительной головке генератор- ного газа, отработанного нз ТНА окислителя; 17 — подвод водорода в ЖГГ привода ТНА окислителя; 18 — трубопровод отвода другой части отработанного нх турбине БтНА горючего газообразного водороцз на охлаждение корпуса турбины н далее газовада от ТНА окислителя; 19 — трубопровод подвода жидкого кислороде высокого давления (15 %) на привод гидравлической турбины БТНА окислителя; 20— б>стерный насос кислорода с турбиной БТНА окислителя; 21 — восстановительный ЖГГ привода ТНА кислорода; 22 — трубопровод подвода жидкога кислорода к насосу окислителя; 23 — трубопровод подвода жидкого кислорода в ЖГГ привода ТНА окислителя; 24 — места подвода присздочного кислорода в ЖГГ привода ТНА окислителя; 25 — трубопровод подачи присздочного кислорода нх аба ЖГГ после второй ступени кислородного насоса; 26 - трубопровод вывода газифицированнага в теплообмснникс кислорода аз наддув бака с кислородом; 27 - трубопровод ввоцз жидкого кислорода в теплообмснник для наддува кнсз>предлога бака; 28 — трубопровод жидкого кислорода во вторую ступень насоса, наступающего затем в обз 94 В мя поступления обоих компонентов в камеру сгорания подобрано ремя так, что ТНА успевает выйти на достаточный режим, пока в камере еще нет противодавления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
