Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1989 г. (1241535), страница 34
Текст из файла (страница 34)
155 ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ ЖИДКОСТНЫЕ РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ г л л в А ХЧ1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1вд. СОСТАВ ЖРД Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) представляют наиболее развитый и обширный класс химических ракетных двигателей. На классификационной схеме, приведенной на рис. 16.Г,' показаны основные виды ЖРД, отличающиеся типом применяемого топлива (однокомпонентное или раздельной подачи), способом подачи топлива (вытеснительная или насосная), способом' организации рабочего процесса (с дожиганием или без дожигания генераторного газа). Наиболее распространенные сочетания этих признаков показаны двойными линиями.
Агрегатом, создающим тягу, является камера ЖРД. Камера состоит из камеры сгорания и сопла, конструктивно представляющих обычно одно целое. Важной частью камеры сгорания является форсуночная головка — устройство для ввода в огневое пространство компонентов топлива. В случае двухкомпонентных топлив форсуночную головку называют также смесительной головкой. Элементами форсуночной головки являются форсуики различных типов. Воспламенение (зажигание) топлива осуществляется хими'-' ческими, пиротехническими и электрическими средствами; частЬ компоненты топлива образуют самовоспламеняющуюся смесь'.
Камера ЖРД обычно охлаждается одним из компонентов топлива, проходящим до поступления в камеру сгорания через охлаждающий тракт — пространство между внутренней (огневой) стенкой н наружной (силовой) рубашкой камеры, связанными между собой различными способами. Жидкостный ракетный двигатель в общем случае состоит из одной или нескольких камер (многокамерный ЖРД), агрегатов системы подачи топлива и автоматики, устройств для создания управляющих усилий и моментов, рамы, магистралей и вспомогательных устройств и агрегатов. Агрегаты автоматики ЖРД входят в совокупность устройств, обеспечивающих управление, регулирование и обслуживание ЖРД Жидкостная ракетная двигательная установка (ДУ) состоит из одного или нескольких ЖРД, топливных баков, агрегатов наддува топливных баков или вытеснительной подачи топлива, рулевых приводов, магистралей, соединяющих двигатели с баками, и вспомогательных устройств.
!56 16.1. Классификации мидксстиих ракетимх двигателей Система регулирования ЖРД осуществляет автоматическое поддержание или программированное изменение параметров рабочего процесса для обеспечения заданных значений тяги, минимальных остатков компонентов топлива в баках к моменту окончания работы двигателя, устойчивой работы ЖРД, а также управления переходными режимаь1и (запуском, выключением и т. и.), Входящие в систему автоматического регулирования электрические, электронные, пневматические, гидравлические, пиротехнические и механические устройства называют обычно а г р е г ата ми автомати ни. Совокупность агрегатов, обеспечивающих подачу требуемого количества компонентов в двигатель под необходимым давлением и в заданном соотношении, принято называть с и с т е м о й и о д а ч и. Применяют два вида системы подачи: вытесннтельную н насосную.
При вытеснительной подаче топлива (ВПТ) его подача осуществляется вытеснением из баков газом, давление которого превышает давление в камере сгорания. Насосная подача топлива — подача топлива с помощью насосов, приводимых обычно газовой турбиной. Рабочим телом для привода турбины, наддува топливных баков, работы агрегатов управления является горячий газ — продукты разложения или низкотемпературного горения компонентов основного или вспомогательного топлива, Агрегатом, в котором вырабатывается горячий газ, является газогенератор. 1В.з. ВЫТЕСНИТЕЛЪНАЯ СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА В зависимости от температуры и природы подаваемого в баки газа условно выделяют два типа систем вытеснительной подачи: на холодном и горячем газе.
Классификация этих систем приведена на рнс. 16.2. 16.2.1. Вытеснительная система подачи топлива на холодном газе Холодным называют газ, температура которо1 о прк подаче в бак близка к температуре компонентов. Различают два вида систем ВПТ на холодном газе: г а з о б а л л о н п у ю и испарптельную. 1Б7 Рагмегиимслзнис еисмелм иврита мвплиув Рп гврписн газе Ра лвлвдпол еезс Газоеенероморни Газпболлоннме Испвримеизнзгс Хипитгсиис с ЖГГ с ГГГ Г запасал марпвсми рмм сопения рврунмвринс Ррноланпвпенмнил дряново Г свлорагширсння раппссиепиел Дбулл онлпиепмивпт 16,2. Классификация вытеснительных систем подачи топлива В случае газобаллонной системы ВПТ газ вытеснения хранится в баллонах под давлением, значительно превышающим требуемое давление в баках, перед подачей в бак давление газа снижается до рабочего.
В зависимости от метода снижения давления газа газобаллонные системы ВПТ делятся на р е д у к т о р н ы е и с прямым расширением. На рис. 16.3 приведена типичная схема двигательной установки с системой ВПТ редукторного типа. В таких системах в качестве агрегата, обеспечивающего снижение давления газа, используется редуктор давления. у В системах с прямым расширением газа регулирующий элемент на линии газа вытеснения выполнен в виде дроссельной шайбы или вообще отсутствует.
Ставя дроссельную шайбу с большим или меньшим проходным сечением, можно существенно менять гидравг лическое сопротивление магистрали, 4то й соответственно изменит расход газа. При отсутствии регулирующего элемента весь необходимый запас газа располагается в свободном объеме бака, который называют п о д у ш к о й. В системах ВПТ прямого расширения давление в баке и соответственно у тяга двигателя непрерывно уменьшаются. !6.3. Схема двигательной установки с газобаллонной системой подачи редукториого типа: 1 — камера; 3 — бак окислителя; 3 — бан горючего; 4 баллон с газом;  — пускоотсечноа клапан;  — газоамА Редуктор даалення; 7 — обратнмА клапан 168 !6.4.
Схема двигательной установки с ВГГ!' на двухкомнонентных ЖГГ: а — бак окислителя ЖГГ; р — бак горючего ЖГГ; )О— )КГГ наддува бака окислителя; )! — ЖГГ наддува бака горючего (остальные обозначения те иге, что н на рнс. )а.а) Закон изменения тяги определяется объемом газовой подушки и давлением в баке. В испарительных системах газообразное рабочее тело получают испарением жидкостей, обладающих при заданной температуре давлением насыщенных паров, равным или превышающим давление подачи. Постоянное давление наддува в такой системе поддерживается стабилизацией температуры нагрева испаряемого вещества. В некоторых случаях вытеснение компонентов топлива производится под действием насыщенных паров самого компонента.
16.2.2. Вытеснительная система подачи топлива на горячем газе В качестве источников Горячего газа для вытеснительной подачи используют два типа газогенераторов: на твердом (ТГГ) и жидком (ЖГГ) топливах; рабочее тело можно получать в тракте охлаждения. Для ТГГ используются медленно горящие твердые топлива или специальные пиротехнические составы, продукты горения или разложения которых поступают в топливные баки. Работа жидкостных газогенераторов основана на получении газа путем химической реакции между жидкими окислителем и горючим или реакции разложения одного компонента. В первом случае газогенератор называют д в у х к о м п о н е н т н ы м, во' втором — о д н о к о м п о н е н т н ы м.
Пример схемы двигательной установки с двухкомпонентным газогенератором показан на рис. 16.4. Подача топлива в газогенератор осуществляется из отдельных баков с помощью баллонной системы. Температура генераторного газа ограничена жаропрочностью элементов конструкции, на которое он воздействует. Чтобы не превысить допустимой температуры, необходимо в двухкомпонентных ЖГГ осуществлять горение при подаче одного из компонентов топлива с большим избытком.
Если избыточным явля- етсЯ гоРючее (сток << 1), выРабатываетсЯ в о с с т а н о в и т е л ьн ы й газ, если в избытке окислитель — о к и с л и т е л ь н ы й газ. При вытеснительной подаче двухкомпонентного топлива не- обходимы или два газогенератора: восстановительный — для наддува бака горючего и окислительный — для бака окислителя или комбинация газогенератора и теплообменннка-испарителя для получения вытесняющего газа. Одним из видов вытеснительной системы подачи топлива является так называемая х и м и ч е с к а я с и с т е м а вытеснения.
Газ вытеснения получается в результате контролируемой реакции между компонентом топлива, находящимся в баке, и впрыскиваемым реагентом. В частности, при самовоспламеняющихся компонентах в бак горючего может подаваться окислитель, а в бак окислителя — горючее. 1а.з. нАсОснАя системА пОДАчи топлиВА Насосная система подачи топлива более распространена в ЖРД. Характерным для двигателей с насосной подачей топлива является наличие турбонасосного агрегата (ТНА), представляющего собой единую компоновку турбины и насосов. В большинстве случаев рабочее тело для питания турбины получают в жидкостных (одно- или двухкомпонентных) газогенераторах, иногда — в твердотопливных газогенераторах.
Находят применение двигатели, выполненные по схемам с дожиганием и без дожигания генераторного газа. В двигателях б е з д о ж и г а н и я г е н е р а т о р н о г о г а з а последний после срабатывания на турбине выбрасывается в окружающую среду через вспомогательные сопла, иногда являющиеся рулевыми. В рассматриваемом случае для получения генераторного газа необходим запас вспомогательного либо дополнительный запас основного топлива. Вследствие относительно низкой температуры генераторного газа и малой степени его расширения во вспомогательных соплах использование указанного запаса топлива для создания тяги оказывается малоэффективным. Поэтому для ЖРД с насосной подачей топлива без дожигания характерно некоторое снижение экономичности в связи с затратами рабочего тела на привод ТНА.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
