Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 32
Текст из файла (страница 32)
В качестве примера однокомпонентного ЖГГ с термическим разложением рассмотрим ЖГГ двигателя РД-119 (рис. 8.6). Генератор состоит нэ оболочки, вставного узла и дополнительного воспламенителя с эапальником. Оболочка состоит нз корпуса 1 н крьшжи 9, свинченных друг с другом по резьбе и сваренных по буртам. Корпус н крышка изготавливаются из жаропрочного сплава. К днищу корпуса 1 приварен переходник 19, соединяющий гаэогенера.
тор с со~шовым коллектором турбины, и ниппель 2, через который в газогенератор подводится горючее (НДМГ) . Вставной узел состоит нз распьл~ителя, пороховой шашки н угольной засыпки. Полый распылитель 7 квадратною сечения соединяется с ниппелем 2 через прокладку по резьбе; в распьшитель впаяны центробежные форсунки 16. Пороховая шашка представляет собой полый цилиндр; оиа размещается в кольцевой полости между распылителем н угольной засыпкой и поджимается пружинным держателем 1О к опорному кольцу 4. Угольная засыпка 8 представляет собой цилиндрические кусочки сварочного угля, размещаемые между перфорированными стаканами — внутренним 6 и наружным 5. Полости пороховой шашки и угольной засыпки герметизируются со стороны корпуса днищем 3. Полость угольной засыпки дополнительно герметиэнруется со стороны крышки разреэными кольцами !4, установленными в кольцевые выточки в крышке 15.
Для обеспечения га антиро- Р ванного зазора между вставным узлом и оболочкой к наружному стакану приварены ребра и прутки, Дополнительный воспламеннтель 1 ! Устанавливается со стороны крышки. Для воспламенения его порохового заряда служит запальник, состоящий нз воспламеннтеля 12 н двух пиропатронов 13. П родукты сгорания пороховой шашки указанного ЖГГ выполняют две функции: обеспечивают раскрутку ротора ТНА н разогрев засыпки из сварочного угля, необходимый для начала процесса термического азлож ння горючего, Прн запуске двигателя РД-1!9 подается напряжение е р на пиропатроны ззпальннка, которые срабатывают, в результате чего поджигается воспламеннтель и начинает гореть пороховая шашка.
Газы, образующиеся при сгорании пороховой шашки, через отверстия во внутрен- 148 лабо опхо хох 'Б я х я Зэхо йО "хо а а,оох о -о я ,. о о бо язойь х х х хох*ц х х о оа = хо оох"Иххх йохо о, о о о~ "'б Х хххх о~ о Х о о х о $ хо о Я ~,~о~ и о аох Х о х Ь дхх о ! !4 й ~э'а~- Бо хо о,. Ыхох Л й~х е Д х~о о нем стакане попадают в полость угольной засыпки. Проходя через уголь, газы нагревают его и через отверстия в наружном стакане по зазору между ним и оболочкой поступают к мембране свободного прорьва 18, установленной в переходнике !9 и поджатой гайкой 17.
Указанная мембрана мем р а герметизирует внутреннюю полость газогенератора, обеспечивая изоляцию н порохового заряда от окружающей среды при хранении я создание пе воачаньного подпора при воспламенении порохового заряда, При определен- Р ном давлении газов мембрана разрывается и газы поступают в ту бину. Пие,2 р м рно за 0,2 с до конца горения шашки к распьлителю подается нагре- Р тое горючее из охлаждающего тракта камеры.
Горючее через форсунки распылителя впрыскивается в полость, образующуюся после сгорания пороховой шашки, и через отверстия во внутреннем стакане попадает на разогретый уголь. Под действием высокой температуры угля и пороховых газов мелкораспыленное горючее разогревается до температуры, при которой начинается его разпожение с большим выделением теплоты и образованием газа.
Выделяемая теплота обеспечивает постоянный подогрев угля, необходимый для разложения посяедующях порций горючего. Образующийся газ через отверстия в наружном стакане и зазор между ним и оболочкой через переходник поступает в турбину. В связи с большей эффективностью гидразина по сравнению с перекисью водорода и НДМГ более перспективными являются гидразиновые однокомпонентные ЖГГ. Примером эффективного гранульного катализатора дпя разпожения гидразина является катализатор "Шелл.405", представляющий собой зен а окиси алюминия размером 1...2,5 мм с синьно развитой поверхностью (удельная поверхность примерно 160 смэ/г).
Указанные зерна покрыты иридием — одним из наиболее активных инициаторов разножения гидразина. Катализатор обладает многими свойствами, необходимыми для успешного применения: высокой каталитической способностью, высокой теплопроводностью, малым коэффициентом термического расширения, высокой термостойкостью и хорошими механическими свойствами.
Катализатор "Шелл $05" работает при температуре 475...575 К без подо. грева, Основными параметрами, необходимыми дпя расчета размера пакета твердого катализатора, являются: 1) удельная поверхность катализатора — площадь активной поверхности катализатора, приходящаяся на единицу его объема Дпя ряда применяемых катализаторов удельная поверхность составляет 8...80 см'/смз; 2) удельная нагрузка катализатора — максимально допустимый расход жидкого компонента топлива, приходящийся на 1 кт катализатора. Например, для твердого катализатора, состоящего из перманганата кальция СаМпО, и хромовокислого калия, при использовании 80 %-ной перекиси водорода удельная нагрузка составляет 2,5...2,6 (кг1с) /кг. С увеличением удельной поверхности и удельной нагрузки катализатора уменьшается потребный объем пакета катализатора, а спедовательно, обьем и масса ЖГГ.
150 Большой интерес представляет конструкция ЖГГ турбонасосной установки гидросистемы МТКК "Спейс шаттл", хотя этот ЖГГ является вспомогательным в основной ДУ и предназначен дпя сверхзвуковой двухступенчатой турбины, приводящей насос гидравлической жидкости. Указанный насос создает давление гидравлической жидкости в гидросистеме основной ДУ. Основными параметрами указанного газогенератора, работающего на гидразине, являются: давление продуктов разложения 9,07 МПа; их температура на выходе из генератора 1200 К; расход продуктов разложения 0Дг г)с. ЖГГ состоит из форсунки, пакета катализатора, камеры разложения и сопла.
Гидразин подводится к форсунке через трубку с одним входным отверстием. Форсунка с четырьмя распылительными элементами расположена внутри пакета катализатора, представляющего собой полый цилиндр; гидраэин из указанных элементов раэбрызгивается ращально, Корпус камеры разложения и сонно имеют слой теплозащиты. Они соединяются друг с другом резьбовым соединением, что наряду со съемными упорами пакета катализатора обеспечивает его простую замену при восстановительном ремонте.
Все основные элементы конструкции ЖГГ изготавливают из никелевого сплава '*Хастеллой В". Дпя надежного запуска и обеспечения необходимых динамических характеристик запуска ЖГГ в момент его включения должен иметь температуру не ниже 368 К. Терморегулирование газогенератора обеспечивается дублированными электроподогревателями (19 = 57 Вт) К = 28 В), термоизоляцией, лучистым экраном и другими средствами. ЖГГ турбоиасосных установок работают с момента старта МТКК до его выхода на орбиту, а также иа участке схода с орбиты вплоть до по.
садки на взлетно. посадочную полосу пуско. посадочного комплекса. Турбонасосные установки имели ряд дефектов при полетах МТКК, но они не отразились на успешном полете кораблей. На период до 1984 г. 31 ЖГГ указанных установок запускался более 200 раз при суммарной наработке свыше 50 ч в процессе полетов. До самоподдерживающегося термического разложения гидразина необходима температура примерно 675 К. Температуру продуктов разложения гидразина (смесь 1ЧНэ, Нэ и Нэ), а при полном разложении ННз (смесь Нэ и Хэ моною получить в пределах от 875 до 1475 К изменением времени пребывания гидразина в пакете катализатора и изменения длины ЖГГ (путем управления степенью разложения гидразина) . Одна из проблем гидразнновых ЖГГ связана с обеспечением сшйкости материалов к продуктам разложения гидразина.
Дпя использования камер разложения в ряде случаев приходится испольэовать такие металлы, как молибден и ремнй. 8.2. КАМЕРЫ ЖРД МАЛОЙ ТЯГИ Различают камеры ЖРДМТ, работающие на одно- и двухкомпонентных топливах. Большей эффективностью и расширяющейся областью применения обладают дну хко мпонентные ЖРДМТ. Камеры двухкомпонентных ЖРДМТ. Различают камеры с постоянной и переменной площадью проходного сечения смесительной головки, а также однофорсуночные и многофорсуночные камеры. Камеры с изменяемой площадью проходного сечения называют д/эосселируеыыми; обычно такие камеры являются также однофорсуночными, Камеры с постоянным проходгым сечением смесительной головки и несколькими форсунками просты по конструкции, но имеют несколько повышенные значения времени выхода на режим и времени спада тяги в связи с расположением пускоотсечных клапанов на входе в головку и наличием определенного объема между указанными клапанами и днищем головки; этот объем должен быть возможно меньшим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
