Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 73
Текст из файла (страница 73)
синярев и м. В. добровольский 385 мерно равным числу форсунок окислителя, Так как весовой расход окислителя обычно в 2 — 4 раза больше, чем весовой расход горючего, то при таком расположении форсунки окислителя имеют значительно больший расход, чем форсунки горючего, что может отрицательно сказаться нс смесеобразовании, так как мощная струя окислителя плохо смешивается с относительно слабой струей горючего, сбивая ее в сторону. Сотовое р аспол о жение форсунок. При этом опособе достигается увеличение числа форсунок окислителя по сравнению с числом форсунок горючего (см.
фиг. 144,б). Как видно нз фигуры, при сотовом расположении каждая форсунка горючего окру- а) Шахматное ф Сотооое О) Кокиектрическое к — срорсукки горючего о — грорсунки окислителя Фнг. !44. Примерные схемы расположения форсунок. жена группой окислительных форсунок. При этом расходы форсунок окислителя близки к расходам форсунок горючего. Это обеспечивает хорошее распыливание топлива. Расположение форсунок концентрическими п о я с а м и.
При этом способе пояса топливных и окислительных форсунок чередуются (см. фиг. 144,е). Удобство этого способа в том, что при нем упрощается подвод топлива к форсункам (см. ниже) 2. Расположение форсунок должно обеспечить защиту стенок камеры от прогорания при попадании на них струй окислителя. Форсунки на головке должны быть размещены так, чтобы невозможно было попадание на стенки двигателя струй топлива с избытком окислителя. При избытке кислорода на стенке она может легко прогореть вследствие окисления металла. Для предохранения стенок камеры от прогорания вследствие избытка окислителя форсунки надо располагать так, чтобы результирующее направление потока топлива после столкновения всех струй было параллельно оси камеры. Это замечание особенно относится к струйным форсуикам с перекрещивающимися струями. Желательно, чтобы струи окислителя не попадали на стенки камеры сгорания.
Соответствующим расположением форсунок горючего и окислителя двухкомпонентного топлива можно также организовать внутреннее охлаждение двигателя, создавая избыток горючего около по- верхности стенок камеры. В этом случае приходится нарушать вы- бранный принцип чередования форсунок и на периферии головки размещать избыточное число форсунок горючего, которые могли бы создать завесу горючего около стенок, Для уменыпения расхода горючего на создание завесы эти пери- ферийные форсунки делаются с уменьшенным против основных фор- сунок расходом горючего.
Примером головки такой конструкцви яв- ляется головка двигателя Р-3395 (см. фиг. 107). Здесь 30 перифе- рийных струйных форсунок диаметром 0,6 мм подводят 30 — 407ь общего расхода горючего. 3, Расположение форсунок должно обеспечить удобный Раздель- ный подвод к форсункам соответствующих компонентов. Для головок различных форм камер и при различных типах фор- сунок эта задача решается по-разному (см. фиг.
145). В ЖРД с фор- камерной головкой и в двигателях с шатровой головкой в центре головки ставится мощная струйная форсунка (фвг. 145 а) с большим числом отверстий для подачи окислителя. Вокруг нее размещаются форсунки горючего, которые выполнены в виде струйных и центро- бежных форсунок. Так, например, выполнена форкамера двигателя ракеты А-4. При таком расположении форсунок легко обеспечить раздельный подвод горючего и окислителя без усложнения конструк- цни головки: В немецких двигателях 1943 — 1945 гг. применялись массивные головки с большим числом струйных форсунок (фиг.
145,б, а также см. фиг. 126), т. е. тонких сверлений, выполненных в головке, дляпо- дачи компонентов. В таких головках достигается равномерное рас- положение и чередование распыливающих сверлению, что является их достоинством. В то же время в них очень трудно организовать равномерный подвод компонентов к форсункам, так как выполнение большо"о числа подводящих отверстий с одинаковым гидравлическим сопро- тивлением весьма затруднено. Равномерность распыла топлива ухудшается, так как действительный перепад давления на форсун- ках, а следовательно, и расход компонентов становятся различны- ми.
Кроме того, головки подобного типа сложны в изготовлении и вследствие массивности плохо отводят тепло. При концентрическом расположении форсунок подвод компонен- та производиася в коллектор, объединяющий все форсунки одного пояса (см. фпг. !45,в). В этом случае обеспечивается примерно оди- наковый перепад давления на всех форсунках одного концентриче- ского пояса.
Сотовое или шахматное расположение форсунок можно осущест- вить, применяя головку с двумя полостями, расположенными друг над другом (см. фиг. 145,г). Такая головка обеспечивает примерно одинаковый перепад на всех форсунках одного ком~понента. В ниж- нюю полость обычно по конструктивным соображениям подают тот компонент, которым охлаждают весь двигатель. Так как эти головки плоские, то онп применяются на двигателях малых и средних тяг, ибо прочность и особенно жесткость их невелика. 2Р' 387 При необходимости размещения на головке запальников, уст ройств для продувки н еще каки~х-либо устройств необходимо по воз можности ограничивать площадь, занимаемую этими устройствами так как они, вс-первых, отнимают полезную ~площадь для растюло жения форсунок и, во-вторых, нарушают равномерное распредепе а) г1 Фиг.
145, Способы топлива в различных подвода комцонентов типах головок. о †шатров головка с центральным подводом оккслнтеля, б †голов с тонкими сеерленнямн для подвода компонентов, е †голов с концентрическими поясами форсунок подачи горшчего к окислителя, е †голов с двойным дном с сотовым нлн шакматным расположеняем форсунок. ние топлива по поперечному сечению камеры, ухудшая использование объема камеры сгорания. Кроме того, компоненты, выходящие ив форсунок, образуют перед головкой холодную зону, которая защищает головку от высоких тепловых потоков. При наличии на поверхности головки больших площадей, не защищенных компонентом, легко может произойти прогар головки в этом месте, так как наружное охлаждение головки ввиду малой скорости жидкости в ней не очень эффективно. Порядок проектирования головки Нами рассмотрены типы головок и форсунок, дан способ расчета форсунок, указано, как следует расположить форсунки на головке.
На основании этих сведений проектирование головки будем проводить в следующем порядке: 388 1) в соответствии с тягой двигателя и параметрами камеры сгорания выбираем форму проектируемой головки; 2) в зависимости от способа запуска двигателя (многократного нли однократного действия, способа зажигания) решаем, какие устройства будут устанавливаться в головке двигателя, выбираем тип применяемых форсунок; 3) выбираем способ размещения форсунок в головке и производим общую геометрическую компоновку головки; 4) определяем предварительно число форсунок и расход компонента через них; Фиг.
146. Гидравлическая ироливка головки 5) проводим расчет форсунок; 6) проверяем размеры форсунок (особенно это относится к центробежным форсункам) и возможность размещения на головке необходимого их числа. Следует еще раз отметить, что точного расчета головки и органов смесеобразования в настоящее время пока нет, поэтому при проектировании головки особенно важным является использование опыта эксплуатации построенных двигателей, а также экспер~иментальная доводка головки путем испытаний ее на воде для определения качества распыла и последующих испытаний на двигателе.
На фиг. 146 показан момент нснытания головки на воде для определения качества распыла. $ 31 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАМЕРЫ ДВИГАТЕЛЯ Прн практическом конструировании камеры двигателя приходится решать много различных вопросов, связанных с выбором матеРиалов камеры, конструктивной формы и конструктивных размеров ее частей, сопряжений этих частей и т.
д. 389 В ~подавляющем большинстве случаев предварительный расчет элементов камеры оказывается невозможным или недостаточно обоснованным. Поэтому при конструировании камеры материал, а так. же конструкцию камеры ~и ее деталей следует выбирать исходя из общих соображений, а затем производить проверочные расчеты отдельных ее элементов. Примером проверочного расчета является расчет охлаждения, изложенный в гл. И1. Рассмотрим некоторые основные вопросы, возникающие при конструировании камеры. Материалы, применяемые для изготовления камеры Условия работы и применения ЖРД предъявляют к материалу камеры, особенно к материалу внутренней ее стенки, самые разнообразные и противоречивые требования. Основные из них следуюшве. 1. Материалы для изготовления камер ЖРД должны обладать: а) хорошей сварнзаемостью и пластичностью; б) хорошей обрабатываемостью, так как головка и сама камера имеют сложные формы; в) высокой коррозийной стойкостью.
Это требование особенно имеет отношение к двигателям многоразового действия, требующим большого числа запусков. 2. Материалы, применяемые для изготовления внутренней стенки камеры ЖРД, должны обладать: а) хорошей теплопроводностью. Чем лучше теплопроводность материала Х, тем меньше будет температура газовой стенки камеры двигателя (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
