Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Схема "самопуска" двигателя — особенность этого двигателя. Двнгвтель 8ЯМŠ— главный двигатель американского МТКК. Он раз- работан фирмой "Рокетдайн" в 1972 — 1981 гг. Схема ПГС двигателя представлена на рис. 5 7. Об е данные и основные параметры. Двигательная установка МТКК шие ня а о еса, состоит из трех двигателей, установленных на кардаяных узлах пода которые обеспечивают их качание на угол +10,5' для управления по танга- жу, на угол '-.8,5' для управления по курсу и на угол х11' дпя управления по крену.
Двигатели запускаются на старте и работают почти до вывода МТКК на круговую орбиту. Топливо — жидкие кислород н водород, номи- нальное соотношение компонентов К,„= 6. Компоненты поступают в двига- тель нз специального подвесного бака под давлением наддува, После израс- ходования компонентов бак сбрасывается. Главная особенность этого двигателя — многоразовое использование.
Предполагается, что двигатель можно будет применить в 55 полетах с об- щим ресурсом работы 7 5 ч Тяга и удельный импульс на зеыле соответственно составляют РН вЂ” 0 = = 1,67 МН 7 — = 3562 м!'с, а в пустоте Рп = 2,09 МН и7п = 4464 м/с. , 1 МПа Давление в камере рк = 20,5 МПа, давление на срезе сопла ря = 0,0 75 а при геометрической степени расширения сопла к„= 77, . у а к = 77,5.
Масса с хого двигателя 3175 кг, залитого 3382 кг. Габаритные размеры: высота 4,24 м, диаметр 2,67 м. Время работы в полете 520 с. Двигатель должен допус- кать регулирование тяги в диапазоне 0,65...1,09 номинальной тяги и регу- лирование соотношеяия компонентов К,„= 5,5...6,5, Работа пневмогидравлической схемы. Подача компонентов из баков обеспечивается основными ТНА и двумя бустерными ТНА — жидкого кислорода и жидкого водорода, ТНА окислителя состоит иэ основного одноступенчатого центробежного насоса с двухсторонним д м входом и допол- нительного центробежного насоса подачи присадочного рода кисло в ЖГГ и двухступенчатой реактивной турбины. ТНА горючего состоит из трехступен- чатого центробежного насоса и,двухступенчатой реактивной турбины.
И особенностью турбонасосных агрегатов является устройст- нтере спой о во проточного охлаждения газообразным водородом корпусов тур н и газоводов. Охлаждение камеры — наружное проточное, осуществляется водородом. Первый участок камеры охлаждается раходом водорода, составляющим 20 то его общего рахода и поступающим в коллектор, расположенный на сопле. В охлаждающем тракте жидкий водород, протекая в направлении к головке, газифицируется и нагревается до температуры 305 К. Затем этот водород из выходного коллектора направляется на привод турбины бустерного насоса водорода.
После срабатывания на турбине БТНА этот расход водорода разделяется и поступает в охлаждающие тракты корпусов обеих турбин и газоводов, из которых он направляется к пористому огневому днищу смесительной головки для его охлаждения. Второй участок камеры — трубчатая часть сопла — охлаждается расходом водорода (25 Т его общего расхода). Газифицированный в охлаждающем тракте водород на выходе из участка смешивается с поступающим из насоса жидким водородом, и его температура становится равной 164 К. Затем этот расход разделяется на два и направляется соответственно в ЖГГ ТНА кислорода и в ЖГГ ТНА водорода, в которых он сжигается с небольшой добавкой — присадкой жидкого кислорода, образуя в обоих газогенераторах восстановительный газ. Последний после срабатывания на турбинах направляется по газоводам к коллектору на головке и далее распределяется по форсункам.
Заметим, что тепловой поток в области критического сечения сопла достигает значения 150 МВт при температуре стенки примерно 800 К. Бустерные ТНА имеют одинаковую конструктивную схему. Каждый из них состоит из осевого одноступенчатого насоса и осевой многоступенчатой турбины. БТНА кислорода повышает давление с 0,7 до 3,2 МПа и имеет шестиступенчатую гидравлическую турбину, Турбина работает на жидком кислороде, который отбирается в количестве 20 % общего расхода за основным насосом и после срабатывания на турбине сбрасывается в выходной коллектор бустерного насоса, где смешивается с основным потоком жидкого кислорода. БТНА водорода повышает давление с 0,2 до 1,9 МПа и имеет двухступенчатую турбину. Турбина работает на газообразном водороде, поступаюгдем из охлаждающего тракта первого участка камеры.
Турбины обоих основных ТНА работают на восстановительном генераторном газе, получаемом в двух ЖГГ, с температурой 800 К для окислительного ТНА и температурой 950 К для ТНА горючего. Конструктивная схема у обоих ЖГГ одинаковая - цилиндрической формы камеры сгорания или корпус газогенератора и плоская смесительная головка. На головке располагаются двухкомпонентные струйные форсунки. Кроме того, на головке находятся охлаждаемые водородом антипульсационные перегородки. Камера сгорания ЖГГ имеет завесное охлаждение водородом. В центре смесительных головок установлены блоки электроискрового зажигания.
Всего через оба ЖГГ проходит 75 % расхода водорода н 10 9 расхода кислорода. 96 Компоненты из бустерных насосов поступают на вход основных насосов. Жидкий кислород через дроссель-регулятор Р-5 из насоса поступает непосредственно в коллектор смесительной головки. Часть кислорода еще до регулятора Р-5 отбирается на привод гидротурбины БТНА, надаув кислородного бака н на вход дополнительного насоса. Кислород из дополнительного насоса через дроссели-регуляторы Р 1 и Р-3 направляется соответственно в газогенераторы ТНА окислителя и горючего. Жидкий водород из основного насоса поступает через дроссель-регулятор Р.1 по двум трубопроводам в коллекторы охлаждающих трактов первого и второго участков камеры.
По третьему трубопроводу через дроссель-регулятор Р-2 жидкий водород направляется на смешение с газифицированным водородом, выходящим иэ охлаждающего тракта второго участка камеры. После смешения водород направляется по двум трубопроводам в газогенераторы ТНА окислителя и горючего. Газифицированный водород из охлаждающего тракта первого участка камеры поступает в турбину БТНА водорода и затем, как указывалось, в охлаждающие тракты турбин и газоводов.
Попутно на выходе из турбины отбирается водородна наддув бака горючего. Все дроссели-регуляторы кроме прямых функций выполняют также роль пускоютсечных клапанов. Тяга двигателя и соотношение компонентов регулируются путем управления расходом водорода и кислорода, поступающих после насосов в двигатель, с помощью регуляроров Р-1 и Р-5. Соотношение компонентов в ЖГГ регулируется дросселями-регуляторами Р-3 и Р.4, которые установлены на трубопроводах подачи присадочного кислорода соответственно в ЖГГ привода ТНА горючего и ЖГГ привода ТНА окислителя, Наличие двух ТНА и четырех главных дросселей-регуляторов — Р-1, Р-З, Р-4 и Р-5 — позволяет иметь очень гибкую систему регулирования и управления тягой и соотношением компонентов — зто важная особенность двигателя.
Наконец, очень интересная особенность — наличие сложной системы управления двигателем на основе ЗВМ, о чем уже было сказано ранее. Запуск. двигателя осуществляется на принципе "самопуска". После захолаживания магистралей и заливки полостей насосов, открьваются клапаны дросселей-регуляторов Р-1, Р-З, Р-4, Р-5.
Компоненты под дейст. вием гидростатического напора и давления наддува заполняют трубопроводы за насосами, сначала поступают в ЖГГ, а затем в камеру сгорания. Компоненты поджигаются предварительно включенными электроискровыми блоками зажигания, установленными в центре смесительных головок Блоки зажигания питаются газообразным кислородом и водородом. Причем последовательность включения клапанов и время движения компонентов по трактам подобраны так, что сначала происходит раскрутка ТНА, пока в камере сгорания еще нет противодавления, а затем происходит воспламенение компонентов в камере сгорания и начинается подьем давления.
Пвигатель выходит на режим полной тяги за 4...5 с. Все опера- 4 1758 97 ции,запуска и их последовательность строго контропируются системой управпения двигателем — контроллером. Двигатель К1 10. Он разработан фирмой "Пратт-Уитни" в 1958— 1963 гг. дпя верхних ступеней космических РН "АтпасЦентавр" и "Сатурн-1". Двигатель последовательно усовершенствовался и имеет модификации К1 10А, К1.-10А-З, К1 10А-3-1, К1 10А-323. Схема ПГС двигателя приведена на рис. 5.8. Общие данные и основные параметры, Двигатепь однокамерный, укреппяется в раме на карданном подвесе, допускающем отклонение в двух плоскостях на угол +4'. Это обеспечивает управление по курсу и тангажу. Управление по крену осуществляется дополнительными соплами, работавнцими на газообразном водэроде.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
