Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Стенд для испытания крупного жидкостного ракет- ного двигателя. 1 †насосн отделевпе, 7 †ра ллв ЖРД, а †смотров сепо. а-топлпвмые резервуары емпостью 56,7 г, Д вЂ насосн отделение, 6 †трубо- провод дле тоолвва, 7 — перепвлвоа мост, а †вых струн газа. В дальнейшем в таких двигателях, возможно, будет использовано ядерное горючее. Зенитные ракеты с ЖРД Зенитные ракеты служат оборонительным средством борьбы с самолетами противника. В дальнейшем, очевидно, они явятся также средством борьбы с ракетами противника.
Имеется довольно много типов зенитных ракет с ЖРД. Данные двигателей некоторых из этих ракет приведены в табл. 1. Самые 41 крупные из них — это зенитные ракеты, управляемые с земли по радио. Двигательные установки зенитных управляемых ракет имеют тягу до 8 — 10 т со временем работы до 40 — 45 сек. В качестве топлива для двигателей таких ракет обычно используется керосин или другое углеводородное топливо в сочетании с азотной кислотой. Подача в зенитных ракетах обычно вытеснительная, В качестве примеров таких ракет могут служить ракеты «Вассерфаль» и «Шметтерлинг» (см. гл. Х), а также изображенная на фиг.
31 зенитная управляемая ракета «Найк» (Ника). Другой разновидностью зенитных ракет являются неуправляемые зенитные снаряды сравнительно малого калибра, выпускаемые в больших количествах. Для достижения необходимых высот в ннх устанавливается жидкостный ракетный двигатель простейшего устройства с вытеснительной подачей. Тяга такого двигателя составляет 1 — 2 т, время работы 4 — 6 сек. Самолетные ЖРД И~звестно применение жидкостных раненных двигателей в качестве основного двигателя самолета-истребителя (перехватчнка).
Преимуществом ЖРД являетФнг. 3!. Зенитная уарааляеная ракета «Найк» («Ника»). ся возможность получения боль- ших тяг в малом по размерам двигателе, вписывающемся в габариты небольшого самолета. Кроме того, ЖРД в противоположность всем другим типам авиационных двигателей увелвчивает свою тягу с высотой. Все это обеспечивает весьма большую скороподъемность самолета.
Так, истребитель-перехватчик Ме-163 (фиг. 32) поднимался на высоту 12 «м за 4 мин., в то время как скороподъемность обычного истребителя .с ВРД составляла 1 ки(мин. Самолетные ЖРД должны иметь возможность изменять тягу двигателя в полете. Поэтому они выполняются с несколькими камерами сгорания. Включая н выключая отдельные камеры, можно легко изменять тягу двигателя. На фнг. 33 показан двухкамерный самолетный ЖРД с максимальной тягой 6000 кг. Система подачи на самолетных двигателях применяется насосная с приводом насосов от турбины.
Жидкостный ракетный двигатель имеет, как известно, большой удельный расход топлива. Поэтому время полета самолета с ЖРД очень мало. Для того чтобы ликвиди- 42 ровать этот недостаток, на истребителях-перехватчиках стали применять комбувнированные двигательные установки, состоящие из тур. бореактивных двигателей и ЖРД. Последние используются в случае необходимости быстрого набора высоты при разгоне самолета до сверхзвуковой скорости, когда нужно иметь очень больщую тягу, и, наконец для осу- ' ' ., ьлесгпп усл'и"гсдп жРД ществления маневра, например, для преследования само лета противника.
На фиг. 34 изображен самолет с комбинированной двигательной установкой, Внизу показан отдельно трехкамерный ЖРД этого самолета. ЖРД используются наса- Фиг. зз. Внепаний вил истребителя-неремолетах не только как основ- хватяика с ЖРД. ные двигатели, но и как ускорители в комбинации с основным двигателем другого типа (например, турбореактивным). Насосы такого двигателя получают вращение от вала основного турбореактивного двигателя. На фиг. 35 показан ускоритель, расположенный на турбореактивном двигателе. Фиг. ЗЗ. Двухкамерный самолетный ЖРД, 1 — большая камера с тягой ШО ка, у — малая камера с тягай ВОО ка, У вЂ” турбояасасамй агрегат, а — арматура, служащая для запуска и оста. вовки камер двигателя. Насосы окислителя — азотной кислоты и горючего — специального вещества под названием тонка-250, самовоспламеняющегося с азотной кислотой, приводятся от вала основного ТРД.
Включение и выключение насосов осуществляется гидравлической муфтой. Подробно этот ускоритель описан в гл. Х. Фиг. 34. Самолет с комбинированной двигательной уста- новкой. а — общий вид самолета, т и 2 — турбореа3пнвные двигатели на крыльях самолета, а — трехиамер- ный ЖРЛ, установленнмй в хвостовой части самолета, б — внешний вид трехкамерного ЖРЛ. о ! ~( ф И о о х" о м щ ф а О а о »о о о и Я о Ф а о а р о а о р о Х о р Й о о.
о 1и оо о о „( о ~ о М оо о о Ь3 ю о О о ж о о О о И о о о о И о 1 М о 2 6\ о о оо о СЭ Й $ о М Ы ( Ускорители старта с ЖРД Жидкостные ракетные двигатели наряду с пороховымп ракетными двигателями широко применяются также в качестве двигателей различных управляемых и неуправляемых снарядов, например, снарядов для стрельбы с самолетов по самолетам противника, наземным н морским объектам.
Двигатели такого типа имеют самую разнообразную тягу (в том числе и очень малые тяги) и обычно простейшую газобаллонную систему подачи. Кроме того, ЖРД часто используются в качестве ускорителей для старта летательных аппаратов разных типов. Известны ускорители для старта тяжелых бомбардировщиков, беспилотных самолетов-снарядов с ТРД и для других целей.
Такие двигатели немеют тягу в несколько тонн и время ~работы 5 — 30 сек. Обычно они вьгполняются с вытеснительной системой подачи. Таким образом, ЖРД применяются в настоящее время для многих целей. Классификацию двигателей~ по назначению можно прове. стн, разделив и|х на следующие группы, объединяющие двигатели примерно одного назначения и одних конструктивных форм: двигатели дальних и .крупных метеорологических ракет, двигатели зенитных ракет, самолетные двигателя и ускорители. $7.
КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Ракетная техника в широком смысле этого слова имеет очень длительную историю. Вслед за изобретением и освоением пороха начались более или менее удачные попытки создания пороховых ракет, которые, естественно, включали в себя элементарный пороховой ракетный двигатель. Упоминания о пороховых ракетах имеются еще в древнейших китайских летописях, относящихся к У111 в.
до нашей эры. Советский исследователь Н. Г. Чернышев, специалист в области ракетной техники, установил, что известный из истории «греческий огоньэ, применявшийся в Х в. при осаде русскими войсками Константинополя, является не чем иным, как простейшим ракетным снарядом а пороховым ракетным двигателем. Боевые ракеты широко прямепялнсь индусамя в войне против англичан в ХЧ111 в.
С начала Х1Х в. пороховые ракеты, а следовательно, и пороховые ракетные двигатели нашли широкое применение; они состояли на вооружении русской, английской, французской, прусской, австрийской и других армий. Весьма совершенными для своего временя были ракеты русской армии.
Пороховые ракеты широко применялись в войнах первой половины Х1Х в. — в войнах Наполеона, в Русско-турецкой н в Крымской. В период Крымской войны в России ежегодно производилось около 5000 боевых ракет. 46 Недостатками пороховых ракет того времени былм малая меткость и кучность стрельбы, а также малая бронебойность. По этим причинам пороховые ракеты оказались значительно хуже снарядоэ нарезной артиллерии,и к 1870 г. они совершенно исчезли из войскового вооружения. В период первой мировой войны делались попытки применить пороховые ракеты на самолетах для воздушного боя как в иностранных, так и в русской армиях.
Дальнейшее развитие пороховых ракет связано в основном с советскими работами в этой области. В период Великой Отечественной войны были созданы и приняты на вооружение Советской армии ракетные ми~пометы («Катюши», как и~х назвали, наши солдаты). Это оружие наносило сильный ущерб врагу, уничтожая его живую силу и технику. Позже такое оружие появилось и в других армиях.
В частности, в немецкой армии применялись шестисявольные реактивные минометы, а также были разработаны пороховые зенитные («Тайфун») и дальние («Рейнботе») ракеты. История развитмя жидкостных ракетных двигателей является по сравнению с пороховыми двигателями значительно более короткой. Жесткие требования к конструкции ЖРД в связи с высокой концентрацией энергии в применяемых топливах, сложность протекающих в ЖРД физико-химических процессов, трудности управления ими — все это привело к тому, что ЖРД стали создаваться только в последние 15 — 20 лет, когда общее развитие техники достигло такого высокого уровня, при котором можно успешно решать указанные проблемы. Основные свойства ЖРД, з1ребования к топливам н даже конкретные конструктивные формы двигателей были более 50 лет назад.
талантливо предсказаны знаменитым русским ученым Константином Эдуардовичем Циолковским (1857 †19). Первая работа К. Э. Циолковского в области реактивной техники «Исследование мировых пространств реактивными приборами» была опубликована в 1903 г. в № б петербургского ежемесячного журнала «Научное Обозрение». Однако имеются сведения, что работы в этой области К. Э. Циолковский начал значительно раньше— в 1883 г. В своих работах по реактввному движению К.
Э. Циолковский подробно и глубоко научно рассматривает всю проблему реактивного полета в целом. Он изложил научную теорию межпланетных и космических полетов, вывел главнейшие законы, лежащие в их основе, и пришел к вывдду, что единственным средством достижения межпланетных Пространств является ракета, а единственный двигатель,,который пригоден для таких ракет, — это жидкостный ракетный двигатель.
Воспользовавшись полученной им формулой о конечной скорости, достигаемой ракетой, Циолковский показал, что ракета с ЖРД при ограниченной скорости истечения продуктов сгцрания из ракетного двигателя (т. е. при ограниченной удельной тяге) может до- стичь очень больших скоростей полета. При этом ракета не испытывает чрезмерных перегрузок, ускорение ее может оставаться в пределах, допустимых для человеческого организма. На~ фиг. 36 представлена первая в мире схема ракеты с ЖРД, выполненная К. Э.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
