Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1989 г. (1241535), страница 35

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 35)

На рис. 16.6 и 16.6 приведены примеры принципиальных пневмогидравлических схем двигательных установок без дожигания генераторного газа. Эти схемы отличаются способом подачи топлива в ЖГГ. В двигателях с дожиганием генераторного г а з а в основной камере (см. рис.

16.7) генераторный газ, пройдя через турбину ТНА, по газоводу направляется в камеру сгорания. В газогенератор поступает обычно весь расход одного из компонентов и часть расхода другого для получения либо восстановительного, либо окнслительного газа. Оставшаяся часть второго компонента в жидкой фазе поступает в камеру сгорания, где и проходит дожкгание. В отличие от двигателя без дожигания, где 16О 16.5.

Схема двигательной установки насосной системой подачи топлива без дожигания генераторного газа (с одно- компонентным ЖГТ):  — бак комионента газогеиераиии; В ЖГГ; (Π— ТНА (остальнме обозначении те же, что н на рнс. (6.3) !6.6. Схема двигательной установки с насосной системой подачи топлива без дожигания генераторного газа (с двухкомпонентным ЖГГ):  — ЖГГ;  — ТНА (остальнме обозначении те ме. что и на рис.

!6.3) оба компонента подаются в камеру сгорания в жидком состоянии (схема организации рабочего процесса в камере типа «жидкость— жидкостьв), в ЖРД с дожиганием камера сгорания работает на газе и жидкости (схема «газ — жидкостьз). Схема с дожиганием генераторного газа в основной камере сгорания энергетически более выгодна, чем схема без дожигания по той причине, что в ЖРД с дожиганием все топливо используется при оптимальном для двигателя соотношении компонентов и высокой степени расширения. В мощных кислородно-водородных ЖРД для получения опти.

мальных частот вращения насосов горючего и окислителя (компоненты существенно различаются по плотности) могут предусматриваться два ТНА и два восстановительных газогенератора. Возможна схема ЖРД, когда в одном из газогенераторов получают восстановительный, а в другом — окислительный газ. В камеру 6 Алемасоа в. е. и лр. 161 16.7. Схема двигательной установки с насосной системой подачи топлива с дончиганием генераторного газа: а — онростартер; 7 — ЖГГ наддува бака горючего; 8 — ЖГГ: и — ТНА; !Р— смеситель (остальнме обо.

аначенин те же, что и на рис. 1«.З) сгорания поступают и сгорают там 7 два газообразных компонента (схема «газ — газ»). Рабочее тело для турбины можно получать также испарением одного 7 из компонентов топлива в тракте охлаждения камеры. Камера такого у ду ЖРД работает по схеме «газ — жидкостьа. Поддержание на входе в насосы 4 в давления компонентов топлива, требуемого для бескавитационной работы насосов, обеспечивается системой наддува баков или преднасосами. Наддув баков обеспечивает плавное изменение давления в них при запуске двигательной установки, устойчивость баков к воздействию внешних и внутренних сил. Работа системы наддува аналогична работе системы вытеснительной системы подачи, и принципиально такими же являются способы получения рабочего тела системы наддува.

Систему наддува не относят к двигательным системам, однако рабочее тело для нее нередко получают с помощью агрегатов двигателя. 16.4. СИСТЕМЫ УПРАВЛЯЮЩИХ МОМЕНТОВ И СИЛ При движении летательного аппарата на него действуют случайные возмущения, в результате чего могут изменяться траектория полета и действующие на аппарат силы — инерционные, аэродинамические и тяга. Поэтому для выполнения программы полета и компенсации случайных возмущений необходимы управление движением и специальная система для создания управляющих сил и моментов.

Важное место в этой системе принадлежит регулированию величины тяги двигателя и изменению ее направления. Количественно такое регулирование можно характеризовать степенью форсирования и глубиной дросселирования тяги: Р,„7Р г„— и максимальной боковой (управляющей) силой Р»,„. Диапазон регулирования Р,„— Р,„складывается из двух составляющих. Первая из них, задаваемая или расчетная величина, определяется характером траектории и при- 162 пятым (номинальным) законом изменения тяги по времени. Вторая составляющая обеспечивает компенсацию действия на аппарат случайных внешних и внутренних факторов; она рассчитывается с учетом статистических данных стендовых и летных испытаний.

Требуемое изменение величины тяги двигателя достигается регулированием секундного расхода топлива. Наличие системы подачи топлива способствовало распространению этого метода регулирования в ЖРД: могут предусматриваться режимы предварительной и конечной ступеней тяги, величина тяги регулируется на траектории. Теоретической основой соотношений между тягой и расходом топлива для регулирования величины тяги является дроссельная характеристика ЖРД (см. гл. ХХН). Для управления угловым положением аппарата в пространстве необходимы управляющие усилия в вертикальной и горизонтальной плоскостях (управление по тангажу и курсу), а также управляющий момент относительно продольной оси аппарата (управление по крену). Система управляющих моментов и сил (УМС) призвана управлять движением аппарата по тангажу, курсу и крену путем создания необходимых усилий (например, составляющих тяги) в плоскостях стабилизации.

При полете в атмосфере зта система может применятья совместно с аэродинамическими органами управления летательным аппаратом. Для сравнительного анализа возможностей различных способов создания управляющих моментов и сил используют такие параметры: боковую силу Р (которая и создает управляющий момент); изменение осевой составлякхцей тяги аР„или удельного импульса а(г в связи с работой системы УМС; усилие (момент), необходимое для привода (йоворота, перемещения н т, п.) исполнительного элемента УМС; массу и габаритные размеры системы.

Применяют также относительные величины: Л1т — б(т117, Рт —.. Рт(Рд„й .= Рт(ЬР„; последний параметр называют коэффициентом качества. Газовые рули, дефлекторы (кольцевые рули) широко применялись в качестве органов управления для ракет различного назначения; исследовались также разнообразные насадки, вдвнгаемые в поток щитки-отражатели. Все эти органы управления создают требуемую силу в основном механическом воздействии на поток продуктов сгорания и в рабочем положении (а газовые рули всегда) под. вержены его воздействию.

Коэффициент качества этой группы средств создания УМС составляет (,5 ... 2,7. Высокие температуры, характерные для продуктов сгорания современных топлив, возможное присутствие в продуктах сгорания конденсированных частиц существенно затрудняют (или исключают) применение газовых рулей дефлекторов и др. в качестве перспективных средств систем УМС, особенно для крупных ракет. Газодинамическое воздействие на поток осуществляют подачей в расширяющуюся часть сопла через группу отдельных отверстий (илн щелей) вторичного рабочего тела (жидкости или газа).

Зтот метод нашел преимущественное применение в РДТТ и подробно рассматривается в гл. ХХХП!. Изменение направления вектора тяги двигателя без существенного воздействия на параметры течения продуктов сгорания можно осуществить поворотом камер основных (маршевых) двигателей или их сопел либо отклонением предназначенных для этих целей специальных рулевых камер (сопел).

Поворот основных камер, т. е. фактически поворот двигателей относительно двух поперечных осей стабилизации, обычно применяют для изменения направления тяги ЖРД в так называемых поворотных ЖРД. Специальные рулевые камеры (двигатели) для управления движением аппарата могут поворачиваться вокруг одной или двух осей (в карданном подвесе). Управляющий момент может создаваться также расеогласованием тяг неподвижно закрепленных основных камер. Рабочим телом вспомогательных рулевых сопел ЖРД обычно служат продукты газогенерацни; принципиально для работы рулевых сопел возможен отбор газов иэ основной камеры.

(еа Следует отметить, что среди всех известных в настоящее время систем УМС нн одна ие имеет решающих преимуществ перед всеми остальными, чтобы ее можно было считать универсальной. В некоторых случаях, например, когда в составе двигательной установки только один двигатель, применение одного способа создания УМС оказывается недостаточным илн неирфектнвным для одновременного управления по тангажу, курсу и крену. Тогда сочетают различные слособы. !й.б.

УПРАВЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ Основными параметрамн, характеризующими режим работы двигателя, являются тяга и удельный импульс, давление, температура гззов в газогенераторе и в камере сгорания, частота вращения турбонасосного агрегата н др. На стационарном режиме работы ЖРД эти параметры остаются постоянными во времени. На неустановившемся (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. 16.8. Характерными примерами переходных процессов, показанных на схеме, являются запуск и останов двигателя. Сохранение основных параметров двигателя в допустимых пределах или изменения этих параметров по заданному закону при действии возмущающих факторов, з также обеспечение запуска, изменения режимов и останова двигателя осуществляется г.

помощью системы управления двигателем. Режим работы двигателя определяется тремя системами: ракетной системой управления, внутридвигательной системон автоматического регулирования и системой предварительной настройки двигателя. К ракетным системам относят систему регулирования кажущейся скорости (РКС) и систему одновременного опорожнения баков (СОБ), при работе которых двигатель является исполнительным органом системы управления ракетой.

Характеристики

Список файлов домашнего задания