Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели, 2005 г. (1240835), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Поэтому и при замкнутой схеме важно обеспечить экономичную работу ТНА. Таблица 82 Основные параметры ЖРД с дожиганием (4, 10! Страна Топливо Тяга, кН 1»мыс р„, МПа К Газогенератор Применение ЖРД Двигательные установки средств выведения Окислительный 26,2 СССР 1590 2815 15,7 2,67 РД-275 АТ+НДМГ РН «П отон», !от. 81,3 СССР 582 (п) 3210 (п) 14,7 2,6 РД-0210 СССР 22,6 29,5 1!50 2904 2,67 РД-273 Окислительный МБР МР-УР-! 00, 1ст. 2900 22,6 2,67 29,5 СССР РД-268 АТ+НДМГ 1150 36,8 СССР 24,5 2,6 7260 3030 СССР 833 (п) 3430 (п) 16.3 2,6 ! 06,6 36,8 Ке син+Ог 3050 26,0 2,72 Россия Окислительиый РД-! 80 РН «Абаз», 1 ст.
3828 Окислительный СССР НК-33 14,8 2.62 27 Ке син+Ог 1509 2910 РН Н-1, 1 ст. 77,5 1670/2090(п) 4,47 США СССР 1961 РД-0120 4360 Япония 840 13 5,5 ЬЕ-7 становки разгонных бл Дв игательные у оков СССР Окислительный 2,48 189 83,4(п) 7,8 ДМ-3 1 1,8 108,7 СССР Восстановительный РН «П отон» 2,7 96,7 РД-301 5,9...6,23 Восстановительный Нг+Ог 4522 п) Россия 12КРВ 73,6 (п) 5,6 КВД-1 Нг~-Ог 61 73,4 (и) 4355 (п) 3,2 США «Сеп!апг» Восстановительный Н,+О. 4430 (п) 130 РН Н-П 122 Япония 1.Е-5А ЖРД без дожига ния Восстановительный Ке син+Ог 6760 2626 2,28 !6 США РН «Башгп-5»ь 1 ст. США Восстановительный РН «Башгп-5», 2 ст.
Н +О. 4169 п) 27,5 !030 п) 5,6 5,5 Восстановительный ЕСА 860(п) 4300 9...1! 5,3 45 РН «Апапе-5», 1 ст. Н «Ог Прия<ечание. РН вЂ” ракета-носитель, МБР— межконтинентальная баллистическая ракета, (п) — значение в пустоте. РД-170 РД-120 1! Д- 58МФ И.10А- 3-3 Чцй<асп НМ-60 РН «П тон»,2 ст. МБР Р36М2, 1 ст. РН «Эне гия», 1 ст. РН «Зенит-38.», 2 ст.
«8 асе %цп!е», 1 ст. РН «Эне гия»,2 от. РН Н-П, 1 ст, АТ«НДМГ АТ+НДМГ Керосин.Юг Кс осии+Ог Н +О. Нг+О, Нг<О Керосин+Ог ХНг+ Рг 4464 (п) 21 4460 (п) 20,6 3459 (п) 3920 (п) Окислительный Окислительный Окислительный Окислитеаьный Восстановительный Воссгановительный Восстановительный Безгазогенераторная схема 423 8.4.
Основные параметры ЖРД с дожиганием 8,4. Основные параметры ЖРД с дожиганием Первые эксперментально-теоретические работы по обоснованию создания ЖРД с дожиганием генераторного газа в нашей стране были проведены в середине 50-х годов ХХ века. За прошедшие годы ЖРД с дожиганием нашли широкое применение в качестве двигательных установок многоступенчатых средств выведения и разгонных блоков космических летательных аппаратов как в нашей стране, так и за рубежом. При этом были отработаны различные варианты конструкции, решены вопросы практического использования как криогенных, так и высококипящих компонентов топлива, проведена замена первых ЖРД с дожиганием на двигательные установки второго поколения.
В табл. 8.2 приведены основные технические характеристики ЖРД с дожиганием, которые установлены в настоящее время на действующих ракетах- носителях и разгонных блоках. Также приведены данные по некоторым ЖРД, которые использовались при осуществлении крупнейших космических проектов и определяли в свое время уровень развития мирового ракетного двигателестроения. Глава ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ С ВЫТЕСНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ ПОДАЧИ Вытеснительная система подачи топлива (ВСП) ЖРД является первой используемой основоположниками ракетостроения Р. Годдаром, Ф.А.
Цандером, М.К. Тихонравовым, В.П. Глушко и другими для запуска первых ракет, которые перемещались по траектории с помощью ЖРД. Основное достоинство ВСП состоит в том, что она проще турбонасосных по конструкции, не имеет сложных агрегатов, подобных ТНА, и вращающихся элементов; она обеспечивает более простой запуск и останов двигателя, что в некоторых условиях может также являться существенным преимуществом.
Однако вытеснительная система имеет существенный недостаток, состоящий в том, что топливные баки находятся под давлением подачи, вследствие чего их масса становится очень большой. Габаритно-массовый анализ двигательных установок с вытеснительной системой подачи показал, что иногда при работе на больших высотах установки с низким давлением в камере„порядка 0,5 МПа, более рациональны, чем установки с турбонасосной системой подачи. Дело в том, что при работе на большой высоте в связи с ничтожно малым давлением окружающей среды можно и при малом давлении в камере получить степень расширения газа в сопле с = 200...800, обеспечивающую достаточно высокий удельный импульс.
При этом несколько снизится температура в камере сгорания, а также вырастут габариты камеры двигателя, так как при уменьшении давления в камере сгорания при той же тяге (или расходе) согласно уравнениям (1.9) и (1.20) площадь Г„, и площадь среза Г, соответственно увеличатся. Для сравнения на рис. 9.1 показаны контуры камер двигателей, имеющих одинаковую степень расширения сопла и работающих при давлении в камере 0,4 и 2 МПа соответственно, откуда видно, что при понижении давления существенно увеличиваются габаритные размеры камеры. Тем не менее в связи с низким давлением в камере массовые характеристики двигательной установки, в целом, остаются достаточно хорошими.
Двигательные установки с вытеснительной системой подачи применяют в реактивных системах управления спутниками, космическими кораблями, в ракетах класса «воздух — воздух», «земля — земля», «воздух — земля». Воз- 9.1. Газобаллонная система подачи 425 можно также их применение в двигательных установках зенитных ракет и противоракет. Кроме того, вытесни- тельные системы находят применение в качестве вспомогательных систем, например для подачи компонента в ПГГ или ЖГГ, наддува баков и т. д.
Различают три основных вида вытеснительных систем: газобаллонные р„=2 МПа ««- ра= 0 4 МПа а а « Ъ « / ! / / 1 3 3 системы подачи, использующие для вытеснения азот, воздух, гелий или какой-либо другой газ; системы с пороховым аккумулятором давления (ПАД), использующие для вытеснения продукты сгорания пороха, и системы с жидкостным аккумулятором давления (ЖАД), использующие для вытеснения продукты сгорания жидких компонентов.
Рассмотрим каждую из этих систем. Рис. 9.1. Сравнение контуров камер двигателей, имеющих одинаковые тяги и степени расширения при различных давлениях в камере 9.1. Газобаллонная система подачи Газобаллонная вытеснительная система применяется как в качестве основной системы подачи для вытеснения компонентов в камеру сгорания, так и для вытеснения компонентов в ЖГГ, ПГГ и для наддува баков. Вытесняющим газом обычно является азот, воздух или гелий.
Преимушество гелия перед воздухом и азотом состоит в том, что он имеет меньший молекулярный вес, а следовательно, при одинаковых условиях и большее значение комплекса «1Т. При выборе вытесняющего газа следует иметь в виду, что он не должен вступать в реакцию с компонентом или легко растворяться в нем. Также необходимо учитывать, что при подаче или наддуве баков с низкокипящими компонентами температура сжижения вытесняющего газа должна быть ниже температуры кипения компонента. Таким образом, бак с жидким водородом можно наддувать либо водородом, либо гелием, так как другие газы при контакте с жидким водородом будут конденсироваться. Элементарная схема двигательной установки с газобаллонной системой подачи приведена на рис.
9.2. Газ под давлением 25... 30 МПа, заключенный 426 Глава 9. Двигательные установки с вытеснительной системой подачи Рис. 9.2. Элементарная схема газобаллонной системы подачи: ! — баллон с газом высокого давления; г — редуктор давления; 3 — топливные ба- ки; 4 — мембраны; 5 — камера двигателя Изменение температуры вытесняющего газа Процессы, происходящие при газобаллонной подаче 1см. рис. 9.2) компонентов и при наддуве баков, аналогичны. Газ высокого давления вытекает из баллона 1 и дросселируется в редукторе 2 до давления подачи, при котором и поступает в баки. При вытекании газа из баллона 1 оставшийся там газ расширяется и температура его падает.
В результате понижения температуры газа к нему будет подводиться тепло от стенок баллона. Но так как этот подвод тепла незначителен, то температура газа в баллоне в конечном счете понижается, т. е. в баллоне 1 имеет место политропическое расширение с показателем политропы п, меньшим показателя адиабаты, т. е. 1 < л < у. Воспользовавшись уравнением политропического процесса, можно вычислить конечную температуру газа в баллоне по формуле и-1 Роков тг.кон 2г.иач Рг.вач 19.1) Обозначив величину ( "'"'" ~ через сь получим з, Реваз 1 в баллоне 1, поступает в газовый редуктор 2, где его давление снижается до необходимой величины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
