11

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

филиал “Восход”

Кафедра КиИЛА Колодяжная И. Н.

Методические указания

по выполнению лабораторной работы

на тему : “Захваты, тахометры”

по курсу :“Механические испытания”

Утверждено на заседании кафедры

протокол № __________

от «___» ___________2003 г.

Байконур 2003 год

Методические указания предназначены для помощи студентам специальности 1309 в выполнении лабораторной работы по курсу “Основы устройства комплексов ЛА”.

В комплекс ЛА входит как сам ЛА так и система наземного оборудования по обслуживанию подготовки и запуска ЛА, а также технический и стартовый комплекс.

В состав ЛА входит ряд систем, одной из которых является двигательная установка, в общем случае состоящая из двигателя и топливной системы, которая обеспечивает движение ЛА по различным траекториям полета на различных высотах и создается для определенного ЛА. Двигательная установка является сложным агрегатом, состоящим из ряда блоков и элементов, объединенных функциональными связями.

В пособии рассмотрены некоторые теоретические вопросы о системах подачи топлива и рассмотрена на примере конкретного двигателя работа вытеснительной системы топливоподачи.

В конце методических указаний приведены вопросы, на которые студент должен найти ответ при выполнении лабораторной работы

Содержание

Введение	5
Общая характеристика систем топливоподачи	6
Основные требования, предъявляемые к системам подачи компонентов топлива	6
Турбонасосная система подачи топлива	7
1.3. Вытеснительная система подачи топлива	8
Описание двигательной установки	11
Работа двигателя	13
Контрольные вопросы	14
Литература	15

Основные обозначения:

ДУ – двигательная установка;

КС – камера сгорания;

ЖРД – жидкостный ракетный двигатель;

ГГ – газогенератор;

ТНА – турбонасосный агрегат;

ПАД – пороховой аккумулятор давления;

ЖАД – жидкостный аккумулятор давления;

ВАД – воздушный аккумулятор давления;

ДП – дистанционный переключатель;

КА – космический аппарат;

КК – космический корабль;

ДД – датчик давления;

ДБО – датчик бака окислителя;

ДБГ – датчик бака горючего;

ДШБ – датчик шарбаллона;

Ред – редуктор.

Введение

Приступая к выполнению лабораторной работы, студент должен внимательно изучить теорию, изложенную в методических указаниях, а также ознакомиться с двигательной установкой.

При выполнении работы сначала надо разобрать преимущества работы всех типов систем топливоподачи, а затем перейти к схеме работы двигателя конструкции А.М. Исаева.

Студент должен уметь найти на установке все узлы и детали, которые указаны на принципиальной схеме работы ДУ, и разобраться с их работой.

После изучения схемы и самой ДУ лабораторную работу необходимо защитить по вопросам, которые имеются в указаниях. Лабораторная работа носит исследовательский характер и поможет студентам специальности 1309 лучше усвоить теоретический курс, читаемый по дисциплине “Основы устройства комплексов ЛА”.

Цель лабораторной работы: изучить способы подачи компонентов топлива, устройство и функциональную схему ЖРД с вытеснительной системой подачи компонентов топлива.

1. Общая характеристика систем топливоподачи

Одним из характерных признаков, отличающих конструкцию ЖРД, является способ подачи компонентов топлива.

Совокупность элементов ракеты, обеспечивающая не только подачу компонентов топлива из баков, но и их определенную дозировку, называется системой топливоподачи.

Система топливоподачи включает следующие элементы:

• баки для горючего, окислителя и других вспомогательных компонентов;

• агрегат для повышения давления компонентов топлива и подачи их к месту использования /в камеру сгорания/;

• Трубопроводы, электро-, пневмо- и пироарматура и автоматика, топливозаборники баков, заправочные и сливные устройства, отсечные, обратные и другие клапаны, вентили, реле давления, электропневмоклапаны, электропироклапаны, редукторы давления, разрывные мембраны, дроссельные шайбы, регуляторы расхода и давления и др. элементы.

1. Основные требования, предъявляемые к системам подачи компонентов топлива

Системы подачи топлива должны:

• надежно обеспечивать беспрерывную подачу необходимого количества компонентов топлива к месту применения /основной КС или КС ГГ/ под заданным давлением с возможно более высоким КПД /высокой экономичностью/;

• иметь минимальные габаритные размеры, массу и максимальную простоту устройства;

• обеспечивать устойчивую работу двигателя на всех режимах;

• обеспечивать надежную работу элементов системы в агрессивной среде и длительное хранение агрессивных жидкостей, какими являются высоко кипящие и низко кипящие /криогенные/ окислители /азотная кислота и ее производные, перекись водорода, жидкий фтор, жидкий кислород и т.п.;

• обеспечить заданный закон изменения величины тяги двигателя в определенных пределах;

• быть удобными в эксплуатации и дешевыми в изготовлении.

Основным элементом системы подачи топлива, определяющим ее тип, является, устройство повышения давления компонентов топлива до необходимой величины с целью доставки их к месту применения в ЖРД, в связи с этим различают вытеснительную и турбонасосную системы подачи компонентов топлива.

К системам топливоподачи относятся:

• система питания или просто система подачи, обеспечивающая подачу компонентов топлива при заданном давлении из баков в камеру сгорания двигателя;

• система наддува, создающая в топливных баках давление, необходимое для устойчивости конструкции топливных баков и безкавитационной работы топливных насосов. При вытеснительных системах питания система наддува не отделяется от систем подачи (они образуют единую систему);

• система регулирования, обеспечивающая требуемую точность поддержания параметров работы двигательной установки при возможных внешних возмущениях и при регулировании двигателя.

2. Турбонасосные системы подачи топлива

Для подачи топлива используют кинетическую энергию газов, преобразованную во вращательное движение колеса газовой турбины, которая свою мощность передает центробежным насосам, с помощью последних и образуется необходимое давление для доставки, впрыска компонентов топлива в камеру сгорания. Данная система включает в себя следующие основные агрегаты:

• газогенератор для выработки рабочего тела газовой турбины;

• газовой турбины для преобразования энергии рабочего тела во вращательное движение колеса;

• центробежных насосов для создания напора компонентов топлива.

Газовая турбина, насосы и передаточные звенья /редуктор и др. элементы передачи мощности/ обычно монтируются, в один агрегат, называемый турбонасосным агрегатом. /ТНА/.

Турбонасосные системы подачи применяются на ДУ ракет-носителей для доставки полезных грузов на дальние расстояния или для вывода объектов на космические орбиты и трассы, где требуется высокая /свыше 20 т./ тяга и большая продолжительность работы двигателей, т.к. в этих случаях турбонасосная система подачи оказывается легче других систем (см. рис. 1. д).