Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1989 г. (1241535), страница 73
Текст из файла (страница 73)
В последнем случае отдельные РДТТ могут соединяться между собой специальными газоводами для выравнивания давления и уменьшения разнотяговости. Твердое ракетное топливо (ТРТ) помещается в камере в виде одного или нескольких блоков, называемых зарядом. Отдельные поверхности заряда для защиты от горения покрыты специальным составом — бронирующим покрытием. Масса образующихся при горении продуктов сгорания зависит от плотности топлива, площади поверхности, по которой происходит горение, и скорости горения. Корпус РДТТ часто является и корпусом летательного аппарата.
Для изготовления корпуса применяют металлические и неметаллические материалы, их сочетания. Корпус может иметь внешние теплозащитные покрытия. Камера РДТТ, предназначенная для создания силы тяги, имеет переднее и заднее (сопловое) днища. Сопловой блок, состоящий из одного или нескольких сопел, может составлять одно целое с задним днищем либо соединяться с ним различными способами. В бессопловых РДТТ (рис. 29.3) сопловой блок отсутствует, роль стенок сопла выполняет горящая поверхность канала заряда, Заряд, размещаемый внутри камеры, может быть либо свободно вложен в камеру, либо прочно скреплен с ее стенками.
В первом случае для фиксации заряда предусматривают различные удерживающие устройства (днафрагмы, решетки). Воспламенение топлива осуществляется специальным в о си л а м е н и т е л е м. Воспламенители имеют разнообразное конструкторское исполнение и размещаются со стороны переднего или соплового днища. В настоящее время наибольшее распространение в качестве воспламенителей зарядов РДТТ получили пиротехнические устройства (рис.
29.4). Заряд воспламенителя в виде набора гранул, таблеток, блоков и др. изготавливают из специаль- 325 299, Схема ракетного двигателя на твердом топливе: / — Пронирующне покрытия; / — корпус: 3 — ТЗП; 4 — сопло; 5 — соплопой вкладыш; 6 — топливо: / — восплзменитель 29.2. Типичный сферический РДТТ: / — восплзменитель; / — топливный зврнд; 3 — корпус; 4 — ТЗП; 5 — сопло: 6— узел крепления двигателя ных пиротехнических составов (иногда из черного пороха) и помещают в корпус воспламенителя либо свободно, либо с применением резиновых прокладок для уменьшения образования пороховой «пыли». В РДТТ жидкие охладители, как правило, не применяются. Поэтому поверхности камеры двигателя, омываемые продуктами сгорания, частично или полностью покрыты теплозащитными покрытиями.
В качестве последних применяют неметаллические или тугоплавкие металлические материалы, их сочетания. Сопло РДТТ нередко имеет сложную конструкцию. Типичным является наличие в минимальном сечении специального соплового 29.3. Схемы Пессопловых РДТТ: / корпус; 3 — заряд трт 326 29.4. Воепламеннтель РДТТ.' ! — пиропатрон; 2 — пиротехнические зарин; Ю вЂ” оплетка корпуса вкладыша из материалов, стойких к воздействию продуктов сгорания или имеющих определенную (программироваиную) скорость уноса. Сопло может быть частично погружено (утоплено) в камеру сгорания. Регулирование параметров рабочего процесса в РДТТ, как правило, не предусматривается; иногда может быть применена система регулирования давления в камере сгорания и тяги.
Возможности управления величиной тяги РДТТ по сравнению с ЖРД более ограничены. Обеспечение требуемого закона Р (т) тяги осуществляется подбором конструкции заряда твердого топлива. 29.2. ЗАРЯДЫ В РДТТ Прессованием или отливкой топлива в специальную изложницу или непосредственно в корпус изготавливают заряды различной конфигурации. Варьируя конфигурацию заряда и бронируемые поверхности, стремятся получить требуемый закон изменения площади поверхности горения, а следовательно, секундного расхода и тяги по времени, разместить возможно большую массу топлива в объеме камеры сгорания при учете ряда ограничений по физико-химическим и механическим свойствам заряда твердого топлива. Примеры некоторых форм зарядов РДТТ приведены на рис.
29.5 и 29.6. Условно все заряды можно разделить иа два типа: с горением по торцу и с горением по боковым поверхностям. В первом случае бронируется боковая поверхность заряда (см. рис. 29.5, а); во втором — горение идет по внешней или внутренней поверхности 327 Изменения поверхности горения и свободного объема камеры сгорания во времени определяются скоростью горения и геометрией заряда.
В зависимости от характера изменения поверхности горения по времени различают три основных типа зарядов. 1. Заряды, обеспечивающие п р о г р е с с и в н о е г орен и е, т. е. дающие увеличивающуюся по времени поверхность горения. При постоянной площади минимального сечения сопла это соответствует возрастанию давления в камере сгорания по времени (рис. 29.7, кривая а). Простейшим примером такого заряда является цилиндрическая канальная шашка, горящая по внутренней поверхности (см.
рис. 29.5, кривая б). 2. Заряды, обеспечивающие р е г р е с с и в н о е г о р ен и е, т. е. дающие уменьшающуюся по времени поверхность горения. Это соответствует снижению давления в камере сгорания по времени (см. рис. 29.7, кривая б). Примером такого заряда может служить цилиндрическая шашка, горящая по наружной поверхности.
3, Заряды, обеспечивающие нейтральное горение, т. е. дающие постоянную или приблизительно постоянную поверхность горения по времени. При постоянной площади минимального сечения сопла давление в камере сгорания остается постоян- 328 ® ИНй Ф ИНй ® ЯИК 4р ~ЕНуа ©,4Ейй (ф ~ © -йЕВ6 29,8 Примеры зарядов твердого топлива а гарнщий с торин. б нллиилрическин с горением но внутренней поверхности: в — теле. скопическнй: е — звеэнообрвзный; д — кале.
саобрвэный. г — трубчвто-щелевой; м - с античной ныемкой или по обеим одновременно. Возможно одновременное горение по торцам и боковым поверхностям, Основной характеристикой процесса горения является его скорость. Для количественной оценки скорости горения используют скорость перемещения отдельных точек поверхности горения по нормали. Ее определяют по формуле и = б(е/Ж, (29.1) где де — толщина сгоревшего слоя (свода) за время б(т. При известной скорости и поверхности горения бй можно вычислить массовый секундный расход (газообразование): т = баир,.
~я т 29.6. Пример формы зарида РДТТ 29.7. Диаграмма тига — времй дли различных типов зарядов ным по времени (см. рис. 29.7, кривая в). Это имеет место, например, при торцевом горении, при горении забронированной с торцов цилиндрической полой шашки по наружной и внутренней поверхности. Для обеспечения горения, близкого к нейтральному, применяют заряды с бронированной внешней поверхностью и сложной формой поперечного или продольного сечения: щелевые, звездообразные, колесообразные и др. (см. рис. 29.5, г ...Ж). Возможно и не монотонное изменение поверхности горения, а с экстремумом, а также скачкообразное, в зависимости от того, какое изменение давления (а следовательно, и тяги) по времени необходимо обеспечить.
29.3. ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ МОМЕНТОВ И СИЛ Для управляемого движения летательного аппарата в РДТТ необходима система создания управляющих моментов и сил (УМС), называемая также системой управления вектором тяги (СУВТ). Графитовые газовые рули (рис.
29.8, а), располагаемые в выходном сечении сопла в потоке продуктов сгорания, находят применение на ракетах тактического назначения. Постоянное Пребывание рулей в потоке приводит к заметным (! ... !,5 %) потерям тяги даже при нейтральном положении газовых рулей; стойкость рулей ограничена.
Кольцевой руль в форме цилиндра, усеченного конуса или части сферы (см. рис, 29.8, б), шарнирно укрепляемый вблизи 29.8. Некоторые схемы устройств длн создания управляющих моментов и сил: а — гввовме рули; б — кольцевой руль; е — сопло со скошенным врещввщнмск нвсвдком 329 29.9. Схемы поворотных сопел среза сопла, для создания управляющей силы вводится одним краем в поток и лишь в таком положении оказывает возмущающее воздействие. В нейтральном положении кольцевой руль находится вне потока и не о создает потерь тяги; стойкость кольцевого руля обеспечить легче.
Кольцевые рули применялись иа баллистических ракетах. Широкое распространение в кав честве средства управления баллистическими ракетами и стартовыми ускорителями ракет-носителей получили поворотные сопла (рис. 29.9). Эту систему создания УМС отличают относительно малые потери тяги как в нейтральном,так и в отклоненном положении сопла. Возможно применение конструкций (чаще для верхних ступеней ракет), когда поворачивается не все сопло, а лишь концевой участок (раструб) расширяющейся части сопла (сопло с качающимся раструбом, см. рис. 29.9, в). Главной проблемой при разработке поворотных и качающихся сопел является создание надежных соединений поворотной части сопла (или всего сопла) с неподвижными частями корпуса или сопла. Другим применяемым на ЛА с РДТТ способом создания управляющих сил является газодинамический способ.
При вдуве газа или впрыске жидкости в расширяющуюся часть сопла возникает ударная волна (см. гл. ХХХ)П), вызывающая ассимметричное повышение давления на части поверхности сопла. Боковая сила образуется за счет собственно реактивной струи, истекающей через форсунку в стенке сопла, и боковой компоненты равнодействующих сил давления, приложенных к поверхности за ударной волной.
Хотя впрыск жидкости, как показывают многочисленные эксперименты, менее эффективен по сравнению со вдувом газа, с конструктивной точки зрения проще решаются вопросы ее регулируемой подачи. По оценкам зарубежных специалистов, система УМС с впрыском жидкости оказывается более тяжелой, чем система с поворотными соплами, однако она проще в отработке. Чаще систему УМС с впрыском жидкости применяют на двигателях верхних ступеней ракет, так как требуемые управляюшие усилия в этих случаях меньше, по сравнению с первыми ступенями. 330 29.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
