1.1. Компоновочная схема рдтт

Ракетным двигателем на твердом топливе (РДТТ), называется двигатель прямой реакции, в котором химическая энергия твердого топлива преобразуется сначала в тепловую, а затем в кинетическую энергию продуктов сгорания, отбрасываемых с высокой скоростью в окружающее пространство.

В РДТТ твердое топливо является одновременно источником получения энергии и рабочего тела — продуктов сгорания.

Ракетный двигатель на твердом топливе, рис.1.7., состоит из следующих основных частей: обечайки 7 с теплозащитным покрытием, соплового днища 9 с теплозащитным покрытием, переднего днища 4 с теплозащитным покрытием, заряда твердого топлива 6 с бронировкой 5, деталей крепления заряда в двигателе 8, воспламенительного устройства 3, поворотного сопла 12 с заглушкой 11, соплового вкладыша 13, привода поворота сопла 10, реверсивных сопел с заглушками 1 и датчиков давления 2. Заряд может состоять из одной или нескольких шашек твердого топлива. Частично наружная поверхность заряда может быть бронирована, когда необходимо часть поверхности заряда предохранить от горения, с целью получения заданного закона изменения поверхности горения. Сопло с вкладышем и исполнительным органом управления тягой обычно называют сопловым блоком.

Рис. 1.7. Компоновочная схема РДТТ

Воспламенительное устройство может входить непосредственно в конструкцию РДТТ или быть обособленным. В простейшем случае воспламенительное устройство состоит из навески дымного ружейного пороха (ДРП), иногда в сочетании с навеской крупнозернистого дымного пороха (КЗДП) или пиротехнического состава, заключенной в оболочку из тонкой материи. Навеска воспламенителя поджигается с помощью электрозапала или пиросвечи с пиропатроном. Воспламенительное устройство должно обеспечить воспламенение всей площади горящей поверхности основного заряда.

Система исполнительных органов управления тягой служит для изменения в процессе работы двигателя тяги по величине и направлению для обеспечения полета ракеты по заданной траектории.

Для обеспечения точности попадания ракеты в цель она должна выйти в заданную точку пространства и при этом иметь вполне определенные скорость и направление. В этот момент двигатель должен быть отключен или реверсирован.

Система крепления и фиксирования заряда зависит от назначения РДТТ. Иногда в двигателях с небольшим временем работы заряд опирают на так называемую диафрагму, или колосниковую решетку, расположенную у соплового днища. Заряды, горящие с поверхности канала, закрепляют в камере так, чтобы исключить возможность их случайных перемещений и разрушения.

Узлы крепления двигателя к ракете зависят от ее типа. В многоступенчатой ракете двигатели отдельных ступеней скрепляются друг с другом. Двигатель первой ступени имеет устройство для закрепления на стартовом столе. Двигатель последней ступени скрепляется с приборным отсеком или головной частью ракеты.

1.2. Достоинства и недостатки рдтт

РДТТ обладают следующими основными достоинствами:

1. Простота конструкции и технологии изготовления. Горение топлива в РДТТ происходит в камере, где размещается весь заряд, без поступления каких-либо дополнительных веществ. Продукты сгорания топлива, омывая поверхность горения заряда, истекают через сопловой аппарат в окружающую среду. Поэтому, кроме систем запуска и управления полетом, в РДТТ практически нет никаких трущихся и вращающихся элементов.

2. Простота эксплуатации. Простота конструкции РДТТ предопределяет крайнюю простоту их эксплуатации. Смонтированный на летательном аппарате РДТТ лишь периодически должен подвергаться профилактическому осмотру. Прост и запуск: после «прозванивания» электрической системы воспламенительного устройства включается источник тока, который, накаливая мостик пиропатрона, обеспечивает срабатывание воспламенительного устройства.

3. Постоянная готовность к действию. Благодаря возможности длительного хранения в снаряженном состоянии РДТТ может находиться на стартовой позиции неограниченное время независимо от времени года и атмосферных условий. Требования, предъявляемые к твердым ракетным топливам, обуславливают возможность длительного их хранения в определенном интервале температур. Конструкционные металлические и неметаллические детали РДТТ покрываются антикоррозионными покрытиями и красятся влагоустойчивыми красками. Дымные пороха, применяемые в воспламенительном устройстве, гигроскопичны. Для устранения возможности накопления влаги в них обеспечивается герметичность корпуса воспламенителя.

Все эти мероприятия обеспечивают готовность РДТТ к запуску без проведения каких-либо специальных подготовительных работ.

4. Надежность и безотказность. Надежность действия какой-либо установки равна произведению надежностей отдельных агрегатов, из которых она состоит. Следовательно, чем из большего количества отдельных агрегатов, надежность которых всегда меньше единицы, состоит установка, тем меньше надежность всей установки. Так как РДТТ сравнительно прост по своей конструкции, то и надежность его работы велика.

5. Малые объемы камеры для хранения топлива, обусловленные высокими значениями его плотности (1550-1850 кг/м³).

Основные недостатки РДТТ следующие:

1. Более низкие энергетические характеристики твёрдых ракетных топлив, по сравнению с другими ракетными топливами и, соответственно, более низкий удельный импульс РДТТ.

2. Сложность управления процессом горения твердого ракетного топлива (ТРТ).

3. Трудность осуществления многократного запуска РДТТ.

4. Значительное влияние начальной температуры заряда на скорость горения ТРТ, что определяет необходимость его термостатирования.

5. Более низкая, по сравнению с ЖРД, продолжительность работы.