Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 35
Текст из файла (страница 35)
гейной ДУ ИСЗ вЛисат", камера которого имеет лучистое охлаждение. Комбинация внутреннего и лучистого охлаждения применена в ЖРД К-4О. Часть горючего в избыточном количестве поступает в пристеночный слой, что также улучшает охлаждение в зоне раздела смесительной головки и камеры сгорания. Минимальная температура стенок камеры сгорания при непрерывном режиме работы составляет 1300 К. Весьма эффективно комбинированное (регенеративное, внутреннее и лучистое) охлаждение камер ЖРД ИСЗ "Симфония" тягой 10 и 400 Н. Особенность охлаждения указаннъ~х камер состоит в том, по в камере тягой 400 Н регенеративное охлаждение горючим применено для области горловины сопла, а в камере тягой 10 Н вЂ” для нижней части камеры сгорания, Лучистое охлаждение применено для изготовленных из нимоннка горловины н расширяющейся части сопла камер ЖРД тягой 10 и 400 НИСЗ "Симфония".
Максимальное время непрерывной работы камеры тягой 10 Н при стендовых огневых испытаниях превышало 3 ° 10' с. Неизменное тепловое состояние камеры ЖРД тягой 400 Н с указанным выше комбинированным охлаждением также обеспечивалось при длительной работе (более 10,8 ° 10 с). Почти не наблюдается явление теплового поглощения. При з толщине стенки камеры 15 мм ее теплоемкость невелика, Температура горючего в тракте охлаждения камеры после выключения двигателя повышалась лишь на 10 К.
Сопло камеры основного ЖРД ступени М-Х изготавливают из кевлара. Некоторые ЖРДМТ .могут работать на различных горючих. Например, в двигателе К-40-11, кроме ММГ, могут использоваться гидразнн и аэрозин-50. ЖРДМТ (а следовательно, и камеры) могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режимах. Импульсный режим используется в основном для маневров управления положением в пространстве и по крену. Особенностью работы в импульсном режиме является относительно малое значение импульса тяги, создаваемое при одном цикле работы, даже если камера развивает относительно большую тягу; это позволяет избежать длительных режимов работы камеры, предъявляющих более жесткие требования к ее охлаждению; кроме того, можно обеспечивать различные значения импульса тяги при постоянной тяге путем изменения лишь времени цикла работы.
Однако импульсный режим работы накладывает ограничения на выбор топлива (отработаны ЖРДМТ многократного включении лишь на самовоспламеняющихся топливах) и, как уже отмечалось, обусловливает снижение удельного импульса камеры. ЖРД большой тяги при подаче компонентов топлива под давлением наддува баков при неработающих насосах могут развивать тягу, соответствуюлб ю тяге ЖРДМТ. Например, при таком режиме работы ЖРД К1.-10 обеспечивает тягу 854 Н и удельный импульс в пустоте примерно 4000 м~с.
Значенин К,„ЛЛЯ топлива 1Чз О, + ММГ дла большинства ЖРДМТ выбирают равными 1,60...1,65 (с допуском + 0,03...0,05) . 160 Для уменьшения размеров и массы камеры ЖРДМТ можно увеличить давление р „, но высокие давления р„приводят к ужесточению требований к охлаждению, особенно в области горловины сопла, Для демпфирования ВЧ-колебаний при горении в камере сгорания ряда ЖРДМТ (К-40А, К-4О-11, К8-2101С и др,) на периферии смесительной головки размещаются акустические полости (акустические резонансные демпферы) . С помощью акустических полостей достигается динамическая устойчивость горения, обеспечивающая почти полную нечувствительность ко всем естественным и искусственно вводимым возмущениям, а также устойчивую работу камеры в широком диапазоне рабочих условий, включая переходные процессы, Ряд ЖРДМТ обладает очень большим ресурсом, например, наработка ЖРДМТ В.4Р на номинальном режиме может достигать 3,6 ° 10ь с.
Ресурс вспомогательных двигателей ДУ реактивной системы управления МТКК "Спейс шаттл" также намечено довести до 10ь с путем использования усовершенствования технологии камер и методов нанесения защитных покрытий, а также усовершенствованных методов эксплуатационного обслуживания. Ресурс камеры зависит не только от используемых конструкционных материалов и покрытий, но и от выбранных параметров. В частности, по мере снижения температуры продуктов сгорания в камере ее ресурс возрастает. Обычно плоскость выходного сечения сопла камер ЖРДМТ перпеццикулярна их продольной оси.
Однако основные и вспомогательные двигатели ДУ реактивной системы управления МТКК "Спейс шаттл" утоплены в фюзеляже корабля, и их выходное сечение спрофилировано заподлицо с поверхностью фюзеляжа. Из-за различного положения камер относительно фюзеляжа получается 17 различных углов среза сопел для основных и четыре для вспомогательных ЖРД Ось сопла камеры ЖРД обычно является продолжением оси камеры сгорания, но соппо может быть расположено под углом (в некоторых случаях цод большим углом (до 100')) к продолжению оси камеры сгорания; надобность в этом может возникнуть в первую очередь для ЖРД системы курса. По условиям компоновки выходное сечение сопла может иметь прямоугольную форму (например, с соотношением длин сторон, равным двум) . Камеры однокомпонентных ЖРДМТ. Конструкция и параметры одиокомпонентных камер, как и однокомпонентных газогенераторов, зависят от способа разложения топлива.
Камеры с каталитическим разложением в США разрабатывает фирма "Хайес". В камерах с термическим разложением компонент топлива разлагается при контакте с нагретой поверхностью, причем наиболее распространены электрические нагреватели. Электронагреватель применен, в частности, в камере разложения ЖРД тягой 0,3 Н фирмы ТК%, используемых в ИСЗ связи "Интелсат Ч". 6 — 1758 161 Осуществимо.
разложение гидразина путем постоянной подачи в камеру относительно малого расхода четырехокиси азота, образующей с гидразином самовоспламеняющееся топливо; гидраэин разлагается термически под воздействием теплоты, выделяющейся при сгорании части гидразина с четырехокисью азота. Число форсунок в камерах однокомпонентных ЖРД может быть самым разным — от одной форсунки (например, в ЖРДМТ ДУ ориентации исследовательского ИСЗ КНР) до большого числа форсунок.
Форсунки таких камер имеют очень малый диаметр сопла. Поэтому при работе двигателя наблюдались случаи сильного уменьшения проходного сечения сопла, вплоть до полного его перекрытия. Головка камеры может состоять из множества диффузорных капиллярных трубок. Такая конструкция головки, использованная в двигателе КЕА204 фирмы ' Гамильтон", ограничивает на низком уровне скорость впрыска и обеспечивает равномерное распределение гидразина в пакете канализатора. Благодаря этому увеличивается плошадь катализатора, омываемая гндразинам, улучшаются динамические характеристики, обеспечивается более плавная работа двигателя и снижается износ пакета. Поверхность головки защищается двойной сеткой, предохраняющей от попадания частиц катализатора в головку и клапан, что возможно в результате вибрации или сотрясений двигателя.
С этой же целью в ЖРД ИСЗ связи "Интелсат 1ЧА" (тяга 24,5 Н) форсунки закрьпы тонкой сеткой. Для камер ЖРД очень малых тяг (0,1...0,4 Н) можно газифицировать гидразин перед подачей его в камеру (нормальная температура кипения гидразина 387 К) . Пакет катализатора необходимо надежно фиксировать в полости камеры разложения для исключения уноса частичек катализатора (рис.
8.9), причем используемые материалы элементов конструкции должны быль Рлс. 8.9. Калструктлввлл схема камеры гидразллааога ЖРДМТ НЕ-55 тягой 22,3 Н фирмы "Хайес52 1 — расходная шайба; 2 — головка камеры; 3 — пакет крупнозернистого катализатора; 4 — перфорлралазлый экран; 5 — селла; 6 — корпус камеры; 7 — пакет мелкозернистою катализатора; а — разделительная перфорированная проставил 162 стойкими по отношению к нитрапии. В частности, пакет катализатора ЖРД ИСЗ "Интелсат 1УА" размещается в двойной сетке из платинового сплава.
Пакет катализатора двигателя КЕА 20.4 разделен на две секции перфорированным экраном. В верхней секции исцольэуется мелкозернистый катализатор "Шелл-405", что обеспечивает быстрое разложение гидразина и устойчивый режим работы двигателя. Для снижения пщравлического сопротивления пакета катализатора в нижней секции размещается крупнозернистый катализатор "Шелл 405". Катализатор обладает при пониженных температурах недостаточной активностью. Кроме того, время выхода на режим получается завышенным, так как сначала выделяющаяся теплота затрачивается на нагрев катализатора и стенок камеры. В ряде двигателей, в том числе в ЖРД КЕА 204, используют электрообогреватель пакета для поддержания температуры, исключающей разрушение пакета, связанное с холодным запуском двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
