5. Системы подачи топлива.

Для подачи компонентов топлива из баков в камеру сгорания ЖРД приме­няют газовытеснительные и насосные системы подачи топлива (рис. 9).

Рис. 9 Принципиальные схемы систем подачи топлива:

а – с ВАД; б – с ВАД с подогревом; в – с ПАД; г – с ЖАД; д – с ТНА:

1 – камера сгорания; 2 – бак с окислителем; 3 – бак с горючим; 4 – воздуш­ный аккумулятор давления; 5 – газогенератор; 6 – топливо для газогенератора; 7 – камера подогрева; 8 – редуктор; 9 – ТНА.

Газовытеснительные системы подачи основаны на принципе вытеснения топлива из баков сжатым газом. По типу источника сжатого газа (аккумуля­тора давления) различают:

а) баллонную систему подачи с воздушным (или газовым) аккумулятором давления (ВАД);

б) систему с пороховым аккумулятором давления (ПАД);

в) систему с жидкостным аккумулятором давления (ЖАД).

В насосных системах подачи компоненты топлива нагнетаются из баков в камеру сгорания с помощью насосов, приводимых во вращение газовой тур­биной.

Наиболее простой и надежной системой подачи является баллонная (рис. 9.а), в которой газ находится в баллонах при давлениях 250–350 ат. и поступает через газовый редуктор в бак при давлении, необходимом для вытеснения то­плива из баков в камеру сгорания (обычно р_б = 25–45 ат.).

В качестве рабочего тела для баллонных систем подачи применяется сжа­тый воздух, азот и гелий.

Недостатком баллонных систем подачи является их большой вес. Некото­рого уменьшения веса можно добиться подогревом газа перед его подачей в баки с помощью специальных горелок (рис. 9.б).

В системах с пороховым аккумулятором давления вытеснение компонен­тов топлива из баков осуществляется продуктами сгорания пороховых шашек, установленных в корпусе ПАД. В весовом отношении применение ПАД чрез­вычайно выгодно. Однако из-за высокой температуры пороховых газов требу­ется применить термоизоляцию корпуса ПАД и баков. Недостатком ПАД яв­ляется та же то, что пороховые газы, содержащие Н и СО, догорают в среде окислителя, что вызывает повышение рабочего давления в баке и усложняет работу двигательной установки.

В системах с жидкостными аккумуляторами давления для вытеснения топ­лива из баков используют продукты сгорания жидких компонентов, сжигае­мых в специальных газогенераторах (рис. 9.г). Применяющиеся для газогене­рации компоненты топлива подбираются так, чтобы для баков окислителя был избыток окислителя, а для баков горючего – избыток горючего. Это исключает догорание газов внутри баков. С этой целью для каждого бака делается само­стоятельный блок подачи.

Общим недостатком всех газовытеснительных систем подачи является вы­сокое давление наддува баков, в результате чего толщина стенок и вес баков получаются весьма большими.

Наиболее легкими и экономичными системами подачи являются турбона­сосные системы (рис. 9.д), в которых высокие давления в камерах сгорания обеспечиваются с помощью насосов, приводимых в действие газовой турби­ной.

Турбонасосный агрегат (ТНА) состоит обычно из центробежных насосов, каждый из которых подает в двигатель свой компонент, и турбины, поса­женной на один вал с насосами.

В качестве топлив для выработки газа применяются либо жидкие одно­компонентные топлива (перекись водорода, изопропилнитрат и др.), либо двухкомпонентные, обычно используемые с большим избытком горючего, что позволяет снизить температуру газов до 700 – 900 ⁰С и создать неагрессивную восстановительную среду на лопатках турбины.

Для обеспечения беспрерывной бескавитационной подачи топлива из баков в двигатель перед насосами необходимо создавать подпор топлива, который достигается путем наддува мешков в баках сжатым газом. Давление на входе в насосы 2–6 ат.