Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 31
Текст из файла (страница 31)
В 1981 г. Центром им. Льюиса получены положительные результаты при исследовании возможностей работы ЖГГ с избытком кислорода для топлив (Оз)ж+ (Нэ)ж н (Ог)ж+ ЕР-1. ЖГГ ЖРД без дожигания. Такие ГГ работают в более благоприятных условиях, чем ЖГГ двигателей с дожнганием. В составе двигателей без дожигания ЖГГ обеспечивает привод как общего ТНА, так и одновременно ТНА окислителя и ТНА горючего (рнс.
8.3). Последний вариант применен в ЖРД 1-2, НМ-60 и ЬЕ-5. Например, в ЖРД ЬЕ-5 генераторный газ сначала поступает на турбину жидкого водорода (842 К), а затем на турбину ТНА жидкого киаюрода (693 К), В распылительных головках ЖГГ двигателей без дожигания часто применяют струйные (в том числе соосные двухкомпонентные) форсунки.
Находят применение форсунки со сталкивающимися струямн жидких компонентов топлива (двигатель НМ.60), двухкомпонентные соосные форсунки по типу форсунок ГГ двигателя 8БМЕ (ЖРД ЬЕ-5)и др. Головка ЖГГ двигателя НМ-7 состоит иэ центральной трехструйной кислородной форсунки, окруженной двенадцатью отверстиями, через которые впрыскивается жидкий водород. Водород ударяется в кольцо н смеши- Жодгяе горячее ухо гуччи' итм вьется с кислородом Такая головка обеспечивает высокую однородность температурного поля на входе в турбину.
Четыре основные трехструйные форсункн (сталкнваются две струи горючег и о юч о и оцна струя окислителя) применялись в ЖГГ двигателя ЬВ Г я пле- 81-ВА-13 (8247) ракетной ступени "Аджена'*. В указанном ЖГГ для ночного охлаждения использовались восемь духструйных форсунок, В головке ЖГГ двигателя Р-1 пять форсунок окислителя н пять форсунок горючего располагались по концентрическим окружностям; дополнительно через периферийные форсунки подавалось горючее для внут- еннего охлаждения. Регенератнвное охлажцение горючим в дополнение к внутреннему охлаждению использовалось в ЖГГ двигателя Р-1, поэтому камера указанного ЖГГ (она имела полусферическую форму) имела двойные стенки, В ЖГГ двигателя РД-216 использовалась головка с сотовым расположением шнековых форсунок (рис.
8.4). Стенки ЖГГ охлаждаются завесой горючего, На распределение соотношения компонентов топлива по поперечному сечению ЖГГ оказывают влияние магистрали, подводящие компоненты к ЖГГ, при этом могут появляться зоны с повышенной илн пониженной темпе а рой газа. Поэтому проводят специальные прояивки ЖГГ со штатными подводящими магистралями н при необходимости вн ся о т соответствующие изменения в конструкцию. Обеспечение надежного и эффективного горения с большим избьпком о з компонентов топлива является достаточно трудной задачей. одного из Для ее решения в некоторых ЖГГ избыточный компонент рас ред ю между смеснтельной головкой н дополнительным поясом форсунок- аспьпгнтелей, при этом в ЖГГ образуются дае зоны горении; с высокой рас ьп и пониженной температурой; такие газогенераторы называют у т дв хэоццыми в отличие от всех рассмотренных выше ЖГГ, которые являются однозояяыми газогенераторами.
Примером двухзонного ЖГГ является газогенератор двигателя В2-2. ееиге ч Специфичным является ЖГГ двигателей "Викинг-5" и "Викинг-4"; фактически он работает на трех компонентах: (ч1,0„, НДМГ и воде. Рас- 5 ход воды составляет примерно 1,5% расхода компонентов топлива в ЖГГ. 4Д Вода используется пля охлаждения ЖГГ и разбавления его продук- цыс фцаццы 145 144 Рис.
8.4. Смеситсцьиаи головка ЖГГ дви- гателя РД.2 16: 1 — струнко-центробежные фарсуцки; 2, 3 — цеитробежцыс форсуцки 146 тов сгорания, образующихся при сжигании небольшой доли компонентов топлива с Кщ ж Кю „, Дпя подачи воды в составе ТНА указанных дви- гателей имеется специальный насос. Первый ЖГГ такого типа был разрабо- тан в Газодннамической лаборатории еще в 1935 ...1936 гг, В ЖГГ двигателей без дожигания используются как пиротехнические (такой воспламенитель устанавливается в центре головки ЖГГ двигате- ля НМ-60), так и электроискровые воатламенители.
Например, в газо. генераторах двигателей Р-1 н Я-2 вмонтированы по две запальные свечи. Обычно выходное сечение ЖГГ перпендикулярно к их оси, но в ЖГГ двигателя 1.8-5 отвод генераторного газа осуществляется из двух патруб- ков под углом 90' к осн ЖГГ. Восстановительные ЖГГ, имеющие регенеративное охлаждение„из- готовляют из коррозионно стойтсих сталей. Для ЖГГ без регенерапюного охлаждения необходимо использовать жаропрочные сплавы: например, для ЖГГ двигателя 1Е-5 применен сплав *'Хастеллой" С-276.
Отщокомнонентиые ЖГГ. Конструкция, процессы н ряд параметров (в особенности„температура продуктов разложения) в однокомпонснт- ных ЖГГ и камерах однокомпонентных двигателей во многом аналогичны но ЖГГ отличаются заметно большими значениями давления и расхода продуктов раэлохгення. Особенно это относилось бы к ЖГГ двигателей с дожнганием, но в них однокомпонентные ЖГГ обычно не применяют.
В современных двигателях без дожигания однокомпонентные ЖГГ практи- чески не применяют. Но в двигателях, созданных в 1940...1960 тт., широко применяли однокомпонентные ЖГГ, в которых разлагалась перекись водорода с концентрацией 80 % и более. Такие ЖГГ, вырабатывающие смесь водяного пара и газообразного кислорода, называли ларогазогеяера- торами (ПГГ). В них применяли каптдигическое разложение, осуществля- емое соприкосновением жидкого компонента с пакетом твердого катали- затора, размещаемым непосредственно в газогенераторе. Катализатором называют ветцество, ускоряющее хшиическую реак- цию (в рассматриваемом случае реакцию разложения компонента на газо- образные продукты с выделением теплоты) и не претерпевающее прн этом химических изменений, Каталитическому разложению подвергаются огра- ниченное число основных компонентов топлива (в основном перекись водорода, гидразин и НДМГ) .
Различают гранульные и сетчатые кажтизаторы. Гранульные катализатры представляют собой зерна твердой основы- носителя, который должен обладать возможно большей пористо стью и стой- костью к температурным ударам н эрозии. Для разложения перекиси во- дорода в гранульных катализаторах использовали окислы и сони железа и двуокись марганца. ЖГГ с гранульным каталюатором применены в двигателях РД-107, РД-108 и РД-214. В ЖГГ двигателей РД.107 и РД-108 (рис. 8,5) 82%-ная перекись водорода подается специальным насосом в полость между дву- мя пакетамн катализатора.
Проходя через них, перекись водорода разла- Рис,8зпгазогеиеватоР ~~ ° . 2 ет катализатора; 3 — выходные Хсрд рр6107 и рд-108: 1 — гптупср ддя ввода перекиси водорода; 2 — пакет кы натрубив б н смесь с давлением 5,4 МПа и температурой 830 гастся на газоо разную см К асход, кг1от, ука 8,8 1 ); ванная смесь поступает на турбину и дву 1Я р . ЖГГ, так н оба патрубка имеют термонзоляпню дг рубкам.
Как корпус, так н а ю с . ПГГ РД-214 сведения к мнннму ннмуму потерь теплоты в окружающую среду. ~~~~"~~~" ук ' у азанном газогенератору. Сетчатые катализаторы, отличающиеся льшнм с ванного блока нз нескольких десятков ют в виде компактного спрсссованн сеток, и нчем сетки из ак тивного материала размещаются между сет Р ойкой стали.
Активным материалом дпя разложснн ння б слон на ко рознонно.стойкую стзль. Г, бо щнх на перекиси водорода с сст- В качсст р ро Г, ч вс и име в ЖГГ, ра тающих ЖГГ нгатсля "Гамма Мк 304", чатым катал ро алнзато м, можно указать иа дв ( о газогенератора состо- топливо — 85 %-ная Нт т ро О н кс снн пакет этот ял нз 70 никелевых сеток, покрытых серебром), н дв нмснтального самолета Х-15, топливо — 90 %-ная,, н КМ.1 зкспсрнмснталь бо 35 альных сеток, покрытых (пакст катализатора пред бо ал ставлял собой стал енных между 36-ю сетками из корроз знонно-стойкой серебром н размещенных м жду и ктов разложения примерно 875 К; ресурс !ч), стали; температура ироду ра ктов азложсния перекиси вод орода возрастает Температура продуктов р с увеличением концентрации перекиси водорода н прн ...
-н цент ацнн составляет 720... ...1030 К. Р з вают азложснне жидкого компонента, при к ро ,и кото м Термическим называют разложс ется теплотой, выделивня жидкого компонента разлагается тепл каждая новая порция жи 147 шейся при разложении предыдущих порций. В конструкции ЖГГ с термическим разложением используют соответствунлций способ раэог ва ре первых порций жидкого компонента, обеспечивающих начало разложения компонента, и тепловой аккумулятор, поддерживающий начавшееся разложение. В ЖГГ двигателя РД-119, который рассмотрен ниже, укаэанный разогрев осуществляется при запуске газами, образующимися при сгорании порохового заряда н используемыми для раскрутки ротора ТНА, а тепловым аккумулятором являются куски сварочного угля, постоянно подогреваемые теплотой, вьщеляемой прн разложении НДМГ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
