Введение

Годы исследования космоса были периодом, в течение которого наука и техника развивались с небывалой быстротой. История не знала таких примеров, чтобы для достижения научной цели были привлечены столь огромные коллективы людей, столь большие финансовые средства. Это наступление на космос, в основном, со стороны СССР и США, завершилось серией поразительных достижений:

• первым запуском ИСЗ и полетом человека в космос (Ю. А. Гагарин);

• посадкой автоматических станций на Луне, Венере, Марсе (Луноход и др.);

• высадкой экспедиции с людьми на Луну (США);

• созданием длительных орбитальных станций на орбите Земли («Салют», «Мир», МКС);

• созданием систем космической связи и телевещания, систем обеспечения навигации и спасения, систем метеонаблюдения, разведки недр и др.

Следует отметить, что стремительное развитие ракетно-космической техники (РКТ) было вызвано, в первую очередь, гонкой вооружений за счет противостояния двух систем: капитализма и социализма.

В число космических держав в настоящее время входят кроме России и США страны Европейского сообщества, Япония, Китая и Индии, которые уже опережают Россию по расходам в РКТ. Есть конкретные планы развития космонавтики у Израиля, Ю. Кореи, Бразилии, Казахстана и ряда других стран.

Если рассматривать создание РКТ, то ~ 60 % затрат приходится на экспериментальную отработку – испытания техники. Это связано с тем, что нельзя произвести вначале полный расчет и выполнить проект ракеты и двигателя, многие данные для их расчета и проектирования получают экспериментальным путем при испытаниях опытных образцов. Ракетно-космический комплекс (РКК) – это сложная техническая система, состоит из тысяч узлов и надежность такой системы также подтверждается испытаниями. Испытания ракетных двигателей и ракет являются дорогостоящими, опасными и связаны с применением сложной испытательной техники.

1. Особенности и области применения ракетных двигателей

1.1. Принципы устройства тепловых двигателей

Тепловые двигатели на химическом топливе отличаются большим многообразием в зависимости от области применения и особенностей эксплуатации. Однако всем им присущи процессы при высоких температурах, сопровождаемые физико-химическими превращениями с образованием продуктов сгорания, пространственными течениями рабочих тел. Фундамент теории тепловых двигателей образуют техническая и химическая термодинамика, химическая кинетика, газовая динамика и молекулярно-кинетическая теория газов и жидкости.

Несмотря на большое разнообразие тепловых двигателей можно выделить три типа: поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), воздушно-реактивные (ВРД) и ракетные (РД) двигатели, приведенные на рис.1.1 и 1.2. В принципах их функционирования можно найти много общего, поскольку все они преобразуют энергию химических связей топлива в механическую или кинетическую форму энергии с помощью организации процессов горения и расширения.

Р еактивный принцип действия - используется сила реакции газового потока.

R – сила тяги; W – скорость истечения газов из сопла камеры

Рис.1.1

Т епловые двигатели