Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1980 г. (1241533), страница 41
Текст из файла (страница 41)
16.2.2. вытеснительиля системд подачи топливд нй горячем гйзе ~В качестве источников горячего,газа для вытеснительной подачи используют два типа газогенераторов: на твердом (ТГГ) и жидком (ЖГГ) топливах, либо получают рабочее тело в тракте охлаждения. Для ТГГ используются медленно горящие р, „„,„, твердые топлива или специальные пиротехнительной устанонки с га- ческие составы, продукты горения Илн разлО" аобаллониой системой подачи редукгорного типа: женин котоРых постУпают в тОпливпые баки. 2 — камера; 2 — бак окне- Работа жИдКОСтНЫХ ГаЗОГЕНЕратОрОВ ОСНО- лнтела; 2 — бак горючего; Ваиа На ПОЛУЧЕНИИ Гала ПУТЕМ ХИМИЧЕСКой РЕ- акции между жидкими окислителем и горю- редуктор даалепи»; у — чим или реакции разложения одного компообраткый клапан НЕНта.
В ПЕРВОМ СЛУЧаЕ ГаЗОГЕНЕРатОР НаЗЫВают двух компонентным, во втором— одноко м ион е н тн ы м. Пример схемы двигательной установки с двухкомпонентным газогенератором показан на рис. 16.4. Подача топлива в газогенератор осуществляется из отдельных баков с помощью баллоиной системы. Температура генераторного газа ограничена жаропрочностью элементов конструкции, на которые он воздействует.
Чтобы не превысить допустимой температуры, необходимо в двухкомпонентных ЖГГ осуществлять нестехиометрическое горение топлива, при котором один из компонентов подается с большим избытком. Если избыточным является горючее (ао <С1), приготавливается в осст ановительн ый газ, если в избытке окислитель,— окисл и- тельный газ. При вытеснительной подаче двухкомпонентпого топлива необходимы два газогенератора: восстановительный для наддува бак горючего и окислительиый — для бака Окислителя. Одним из видов вытеснительной системы подачи топлива является так называемая химическая система вытеснения. Газ вытеснения получается в результате контролируемой реакции между компонентом топлива, находящимся в баке, и впрыскиваемым реагентом.
Реагент хранится в отдельном баке и подается в основной бак путем вытеснения газом. 163. НАСОСНАЯ СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА У-У вЂ” во рис. ~б. б; б-бак окислителя Ж3 Г; У вЂ” бак горючего ЖГГ; уб — ЖГГ наллува бака горючегО; Ы вЂ” ЖГà — наддува бака окислителя Насосная система подачи топлива более распространена в у)(РД. Характерным для двигателей с насосной подачей топлива является наличие тур бои асосного агрегата (ТНА), представляющего обычно единую ком- г ц поповку турбины и насосов. В большинстве случаев рабочее тело для питания турбины получают в жидкостных (ад- Х по- или двухкомпонентных) газогенераторах, иногда — в твердотопливных газогенераторах.
Находят применение двигатели, выполненные по схемам с дожиганием и без дожигания Х генераторного газа. В двигателях без дожигания генер а торного газа последний после срабатывания на турбине выбрасывается в окружа- Р",';„,'44 е'","„' „~~';т ющую среду через вспомогательные сопла, вйт на лв иоююие т- ина ЖГГ иногда являющиеся рулевыми.
Генераторный газ состоит нз продуктов существенно нестехиометрического горения, в связи с чем эффективность использования топлива, поданного в газогенератор, ниже, чем основного. На рис. 16.5 и 16.6 приведены примеры принципиальных пневмогидравлических схем двигательных установок без дожигания геператорного газа. Этн схемы отличаются способом подачи топлива в ЖГГ. В двигателях с дожиганием генераторного Газа в камере (схема рис. 16.7) генераторный газ, пройдя через турбину, направляется в камеру сгорания.
Через газогенератор пропускают обычно весь расход одного из компонентов и часть расхода другого, получая либо восстановительный, либо окислительный газ. Оставшаяся часть второго компонента в жидкой фазе поступает в камеру сгорания, где и происходит дожигание. В отличие от двигателя без дожигания, где оба компонента подаются в камеру сгорания в жидком состоянии (схема организации рабочего процесса типа «жидкость — жидкость»), в КРД с дожиганием камера сгорания работает на газе и жидкости (схема «газ — жидкость»).
Схема с дожиганием генераторного газа в основной камере энер- гетически более выгодна, чем схема без дожигания, по той причи 4 5 рпс. 16.6. Схема дплгагелымЯ установки с васоевой системой подача салаева беь юпкпгапкв гегмратарваса гала (с адпокамвевевтпмм ЖГ1'йг 1 — 7 — аа рпс. 16.
3;  — бек компакекте геаогекерацпк; у — 7КГГ; Ю вЂ” ТНА Рпс. 16Л. Схема денгагслммй устегввкп с касосаоЯ системой подвел гоплква бее дампгввпк гекерагоркого гале (с деухлеммиепгнмм ЖГГ)." 1 — 7 — по рпс. 16. 3;  — ЖГГ; У вЂ” ТНА Рпс. 16.7. Схема дввгагелькой установки с касаевой системой падаеп топлива с доммгвппем геператарпаго гаев: 1 — В к В.  — па рпс. !6. 3; С вЂ” пкрастаргер1 7 — ЖГГ наддува бака гормчега1  — ЖГГ: У вЂ” ТНА; Ю вЂ” смесктель ие, что в ЖРД с дожиганием все топливо сгорает при условиях, близких к стехиометрическому горению.
Возможен вариант схемы ЖРД, когда привод насосов осуществляется двумя турбинами, при этом для приготовления рабочего тела турбин используются два газогенератора. Один из газогенераторов приготавливает восстановительный, а другой — окислительный газ. В камеру сгорания поступают и сгорают там два газообразных компонента (схема «газ — газ»). Рабочее тело для турбины можно получать также испарением жидкости в тракте охлаждения камеры. Па рис. (6.8 приведена схема америкзижого 7КРД И.-!ОА, работающего иа кислороде и водороде.
Компоненты топлива подаются засосами Д 7Кидкий вгщород поступает в тракт охлаждения камеры 8 при Т=20 К, а затем испареииый и подогретый до 200 К направляется в турбину 2. После турбииы и, исполь. зуется кзк горючее в камере сгораимя. Турбина в данном случае работает иа газе пилкой температуры, одиамо адиабатиая работа рвсюпрепия его достаточна благодаря бопьшому эпа иилю газовой постояивой. Поддержание на входе в насосы давления компонентов топлива, требуемого для бескавитационной работы насосов, возлагается на систему наддува баков или преднасосы.
Хотя систему наддува и не относят к двигательным системам, рабочее тело для нее нередко получают с помощью агрегатов двигателя. Работа системы наддува аналогична работе системы вытеснительной подачи. Рис. 1В.В. схема получении перв в гранта охлелсденнв ЖРД Я1:1ОД (СШД) (6УЕ УПРАВЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ Основными параметра~ми, характеризующими режим работы двигателя, являются удельный импульс и тяга двигателя, давление и температура газов в газогенераторе и в камере сгорания, частота вращения турбопасос(юго агрегата и др. На стационарном режиме работы ЖРД эти параметры остаются постоянными во времени.
На неустановнвшемся (переходном) режиме из-за действия различных возмущающих факторов параметры ЖРД изменяются в определенных пределах. Типичная схема изменения тяги двигателя в зависимости от времени показана на рис. 16.9 (90). Характерными примерами переходных процессов, показанных на схеме, являются запуск и останов двигателя. Сохранение выходных параметров двигателя в допустимых пределах или изменение этих параметров яо заданному закону при действии возмущающих факторов, а также обеспечение запуска, изменения режимов и останова двигателя осуществляется с помощью системы управления д в и г а т е л е м. Режим работы двигателя оп- ределяется тремя системами: ра- 1 2 г р кетной системой управления, внутридвигательной системой автоматического регулирования и системой предварительной наст. ройки двигателя.
К ракетным системам относят 0 систему регулирования кажущейл л+((В„тр., са скоРости (РКС) и системУ одновременного опорожнения баков (СОБ), прн работе которых двирнс. 1В.В. Тнпичнав диаграмма наменнвив ткгн по временж хврантернме пернодм ГаТЕЛЬ ЯВЛЯЕТСЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ органом системы управления ра(участкн 1, 8) н гтрючего (участки у, 4)1 открытие н вакрмтие клапансн окислители кеты Прн работе системы РКС рабата пускового твердотопливного (уча- ОТКЛОНЕНИЕ ОТ Задаииоуо рЕТКИМа сток В) н основного (участок В) гаеогенеРа горов движения ЛА устраняется путем регулирования тяги двигателя в соответствии с сигналами, поступающими от системы управления.
Система СОВ обеспечивает одновременное опорожнение баков, сводя к минимуму остатки компонентов топлива в момент выключения двигателя. Внутридвигательная система, отличающаяся меньшим временем переходного процесса при регулировании, предназначена для более точного поддержания основных параметров двигателя (таких, как давление газов и соотношение компонентов топлива в газогенераторе н камере сгорания). Для компенсации отклонений режима работы двигателя от номинального значения, вызванных разбросом характеристик узлов и агрегатов двигателя в пределахдопусков при их изготовлении, предусматривается предварительная настройка двигателя.
Она заключается в установке в соответствующие гидравлические тракты двигателя расходных шайб с гидравлическим сопротивлением, подбираемым по результатам пролнвок отдельных агрегатов илн по данным контрольно-технологических огневых псгытаний двигателя. " Вопросы управления и регулирования ЖРД рассматриваются в специальных курсах(19, 621 16.8. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ Развитие живкостных ракетных двигателей недет свое начало примерно от рубежа Х!Х и ХХ столетий. В этот период были заложены основы теории реактивного движения и мехвивки тел переменной массы.
В разработке этих вопросов значителыга роль выдающихся русских ученых Н. Е. Жуковокого (1847— 1921), И. В. Мсщерсного (1859 †!935) и др. Одпвко крупнейшим шгладом в развитие проблем реактивного движения явились работы знаменитого русского ученого К. Э. Циолковского (1857 †!935), по праву счига1ощсгося основоположником современной касмонантвки и ракетной техники. Начав интересоваться проблемами реактивного движения в 1883 г., К. Э Циолковский опубликовал в !903 г.
получивший впоследствии всемирную известность труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В этой рабозе К. Э. Циолковский изложил основы ракетодинамвки и описал ракету как средство для космических полетов. Продложениэя им схема ракетного двигателя на жидком тэпли~во стала базой для разработок, выполненных его последозательчи. Пророчознвын оказались его высказывания о выборе топлива и некоторых особешюстях устройства такого двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
