Динамические процессы в ЖРД (1049221), страница 21
Текст из файла (страница 21)
18. Схемадвигателя с газобаллонной системой подачитоплива.Фиг. 19 Схема двигателя,оснащенного вытеснительной системой питания с горячими аккумуляторами.Понятно, что началу подачи топлива в камеру сгорания предшествует процесс повышения давления в баках. После быстрогоили плавного срабатывания главных клапанов топливо поступаетв камеру и двигатель выходит на режим марша.На фиг. 19 представлена схема двигателя, оснащенного вытеснительной системой питания, но с горячими аккумуляторами давления. В баках с основным запасом топлива находятся небольшиекамеры сгорания — генераторы. Топливо в эти генераторы вытес171няется из дополнительных баков с помощью сжатого газа. Весоваяхарактеристика такого двигателя несколько лучше, чем у предыдущего, показанного на фиг.
18, однако для крупных ракет, в камерах которых господствует высокое давление, применять вытеснительную систему с горячим аккумулятором едва ли целесообразно.Последовательность работы автоматики основных магистралейдвигателя здесь не отличается от случая, рассмотренного выше.Сложность отработки системы заключается в том, что автоматикадвигателя должна обеспечить постоянное (номинальное) давлениев баках после начала работы двигателя, синхронизируя работудвигателя и генераторов.При оформлении конструкции гидравлических трактов двигателей необходимо обеспечить такие значения коэффициентов а\, а^, Ь\и Ь2, чтобы соотношение компонентов топлива при выходе двигателя на марш либо поддерживалось постоянным, либо изменялосьпо требуемому закону.На фиг.
20 показана схема двигателя, оснащенного турбонасосным агрегатом. В качестве рабочего тела турбины используетсятретий компонент, например, перекись водорода [46]. Исследования[3, 21] рассматриваемой схемы двигателя показали, что при увеличении давления в камере сгорания до сравнительно высоких значений, относительныйвесдвигателя уменьшается.
Дальнейшееповышение давления в камере приводит к некоторому увеличениюотносительного веса. При увеличении тяги относительный вес двигателя уменьшается. Следовательно, двигатель, выполненныйпо схеме, показанной на фиг. 20, представляется достаточно перспективным.Если в двигателе предусматривается медленный выход на марш,то одним из возможных вариантов последовательности выходана марш может быть следующий [50].Подается команда на начало работы во-спламенительного устройства, которое располагается в камере сгорания; открываютсяглавные топливные клапаны на предварительную ступень, и компоненты топлива, поступая в камеру, воспламеняются; при этомтурбонасосный агрегат еще не работает; после того, как в камересгорания установится режим предварительного горения, открывается пусковой клапан генератора и третий компонент (например,перекись водорода) начинает приводить турбину в действие.
Этойоперации предшествует процесс повышения давления в бакес третьим компонентом. При достижении валом турбонасосногоагрегата определенного числа оборотов открывается главный клапан генератора, и турбонасосный агрегат выходит на режим.Во время нарастания числа оборотов вала турбонасосного агрегатаглавные топливные клапаны полностью открываются, и двигательвыходит на режим марша. В процессе работы двигателя средниезначения параметров поддерживаются постоянными или из.меняют-172ся в соответствии с командами, направляемыми системой регулирования.В процессе дальнейшего совершенствования схемы двигателей(фиг 21) вытеснительная подача третьего компонента была заменена насосной [40, 54].
Это привело к незначительному улучшениюФиг. 20. Схема двигателя с турбонасосной системой подачи.Генератор имеет вытеснительную систему питания.Фиг. 21. Схема двигателя с турбонасоской подачей. Генератор имеетнасосную подачу.весовых качеств двигателя. Время выхода на режим несколькоувеличилось, поскольку после предварительной раскрутки валатурбонасосного агрегата выход на режим стал зависеть от окружной скорости вала насоса третьего компонента, изменяющейсяпрямо пропорционально окружной скорости вращения вала турби173ны.
Не исключена возможность установки между валами турбиныи насоса третьего компонента стартера — приспособления, ускоряющего выход на марш или форсирующего режим разгона вращающихся частей насоса третьего компонента.По экономическим и эксплуатационным соображениям от применения третьего компонентаотказались [50]. Для питания генератора рабочего тела турбины стали использовать основныекомпоненты топлива [54]. На фиг. 22 представлена схема двигателя, у которого генератор рабочего тела турбины питается от основных компонентов топлива. Если отработанный в турбинегаз выбрасывается в окружающую среду черездополнительные сопла [50] или дожигается в небольших дополнительных камерах, то подачакомпонентов топлива в генератор осуществляется с помощью основных насосов.
Отбор топлива производится, как показано на фиг. 22, завыходными горловинами насосов. Если отработанный в турбине газ предполагают дожигатьв основной камере, то между основными насосами и генератором устанавливают насосы второй ступени — для дополнительного повышениядавления в магистралях системы питания генератора.При запуске двигателя вначале повышаютдавление в баках, затем включают зажигательноеустройство (если топливо не является самовоспламеняющимся). После этого с помощью стартера раскручивают вал турбонасосного агрегатадо предварительного режима, достаточного дляФиг.
22.Схема обеспечения самостоятельного выхода двигателядвигателя с тур- на марш. В качестве стартера используют систебонасосной пода- му баллонов сжатого газа, находящуюся на старчей. Генератор питается от основ- товой площадке, или электродвигатель, или поронаходящийсяна борных компонентов ховой аккумулятор,топлива.ту [3].§ 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИМ МЕТОДОМГрафические, или графоаналитические методы расчета давнои достаточно широко используются в инженерной практике.
К числу графических методов расчета можно отнести использованиеграфиков, диаграмм или номограмм, заранее построенных по результатам расчетов или обработки опытных данных. Хорошоизвестны и широко применяются при определении терлюдинамиче-174ских параметров и расчете камер сгорания энтропийные диаграммы. Построение и использование их подробно описаны в рядеработ [2, 11, 46], что избавляет нас от необходимости повторногоописания методов расчета по энтропийным диаграммам.Графоаналитический метод, рассматриваемый в данном параграфе, позволяет построить графики, характеризующие связь между параметрами двигателя.
При построении графиков используютнекоторые расчетные формулы и результаты обработки опытныхданных. На графиках представляют зависимости между параметрами в широком диапазоне их изменения, начиная от нулевых значений, до значений, превышающих расчетные. Однако графикистроят с использованием статических уравнений, и поэтому онихарактеризуют работу двигателя, как бы не имеющего инерционных звеньев. В результате такого подхода к построению решенияфактор времени из расчета выпадает. Однако, как известно, изучению динамики всегда полезно предпослать рассмотрение уравненийстатики.Графоаналитический метод расчета двигателя является хорошим дополнением к известным аналитическим методам. Обеспечивая достаточную для инженерных расчетов точность, он позволяетиспользовать без заметных искажений результаты обработки опытных данных, производить расчет в достаточно короткие сроки,наглядно представлять связь между параметрами при работе двигателя на нерасчетном режиме.
Графоаналитический метод расчетадает возможность предварительно (только с качественной стороны)оценить статическую устойчивость двигателя и отдельных агрегатов; исследовать возможности двигателя при значительных отклонениях параметров от их расчетных значений; оценить влияниеокружной скорости вращения вала турбонасосного агрегата, расхода средства генерации, наддува в баках на режим работы двигателя. С помощью графоаналитического метода можно определитьвлияние внешних воздействий и допусков на изготовление отдельных деталей на величины основных параметров двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
