2.УСТРОЙСТВО РДТТ

2.1.Корпус камеры сгорания

Корпус камеры сгорания, или просто корпус РДТТ, состоит из обе­ чайки цилиндрической или другой формы (например, конической) и двух днищ - переднего и заднего (соплового) с сопловым блоком. Корпус РДТТ является основным силовым элементом двигателя и одновременно частью силовой конструкции ракеты: воспринимает давление продуктов сгора­ ния, служит для передачи тяги от двигателя к летательному аппарату, а также воспринимает внешние нагрузки.

Пространство внутри корпуса, в котором размещается заряд ТРТ, где происходит горение топлива и первоначальное формирование потока продуктов сгорания, называется камерой сгорания (КС). Граница между КС и соплом принимается условно. При работе РД в КС создается давле­ ние продуктов сгорания в несколько десятков мегапаскалей, а температура достигает 2000-4000 К.

Проектирование корпусов РДТТ представляет собой сложную зада­ чу, обусловленную необходимостью иметь надежные, технически простые

ине сложные в производстве корпуса из недорогостоящих материалов.

Кматериалам корпуса предъявляются высокие требования:

-высокая удельная прочность на разрыв;

-пластичность;

-химическая стойкость;

-недифицитность и т.п.

Вкачестве материалов корпуса используются стали специальных марок и различные легкие сплавы (Al+Mg, Al+Mn, D16, авиальАВ, титан). Например, первая ступень ракеты «Минитмен» из титанового сплава на 30% легче стального варианта.

В последнее время находят широкое применение армированные пла­ стмассы (стеклопластики, углепластики), а также сложные композиции на их основе. Их состав - армирующий (упрочняющий) наполнитель (стек­ лянное или угольное волокно, ткани из этих волокон) и связующее (эпок­ сидные или фенольные смолы). Наибольшая прочность достигается при соотношении наполнителя к связующему 70/30.

Изготовление таких корпусов производится следующим образом. На оправку под определенным углом наматывают нить, жгут или ткань, про­ питанные связующим. После намотки осуществляют полимеризация свя­ зующего. При этом материал приобретает требуемые механические свой­ ства. Чтобы намотка была равнопрочной выбирают оптимальный угол на­ мотки, обеспечивающий необходимую анизотропность. Для примера, пер­ вая ступень стеклопластикового варианта ракеты Минитмен на 35% де­ шевле и 25% легче стального.

2.2. Воспламенитель

Воспламенительные устройства служат для обеспечения воспламе­ нения поверхности горения основного заряда. Для воспламенения топлива и последующего его горения воспламенитель должен не только нагревать поверхность заряда РДТТ до температуры вспышки, но и обеспечивать не­ обходимую интенсивность теплоподвода, достаточную для возбуждения устойчивого горения заряда. После вспышки необходимость в теплоподводе отпадает.

При воспламенении основного заряда РДТТ вначале на поверхности горения образуются горячие слои, очаги, затем происходит локальное вос­ пламенение в окрестностях этих очагов и, наконец, пламя распространяет­ ся по всей площади горения основного заряда. Правильно подобранное

воспламенительное устройство должно обеспечивать плавное и быстрое нарастание давления в КС РДТТ (кривая 1 на рис. 22).

Рис. 22. Типичные кривые изменения давления в камере сгорания

при воспламенении заряда

Если от воспламенительного устройства к поверхности горения ос­ новного заряда будет передано недостаточное количество тепла, воспла­ менение не произойдет вовсе или же горение основного заряда будет про­ исходить некоторое время при сравнительно небольшом (нерасчетном) давлении, затем двигатель выйдет на расчетный режим (кривая 2). При недостаточном теплоподводе возможны также случаи, когда двигатель на­ чинает «чихать», т.е. происходит неустановившееся, прерывистое горение (кривая 4).

В тех случаях, когда масса заряда воспламенительного устройства завышена, происходит резкое увеличение давления в камере с характер­ ным для данного случая пиком давления (кривая 2). Это может вызвать растрескивание заряда из-за быстрого нарастания напряжений на поверх­ ности горения или из-за удара свободно-вложенного заряда о диафрагму и как результат - демонтаж двигателя.

Основные требования, предъявляемые к воспламенительному уст­

ройству:

1.Безотказность действия.

2.Надежность воспламенения основного заряда.

3.Минимальные размеры и масса.

4.Плавное нарастание давления в КС РДТТ, не вызывающее появле­ ния в заряде трещин.

5.Минимальное время воспламенение всей площади поверхности горения основного заряда.

6 . Возможность длительного хранения.

Широко используемые в настоящее время воспламенители состоят из трех основных компонентов: инициирующего устройства, передаточно­ го и основного составов. В качестве инициирующих устройств в РДТТ ча­ ще применяют электрозапалы и электрические пиропатроны, которые раз­ личаются между собой оформлением корпуса. В пирозапале корпус вы­ полнен из картона или мягкой меди (рис.22^а); у пиропатрона прочный ме­ таллический корпус с резьбой и уплотняющим буртиком (рис 2 ^6 ). Оба эти

Рис. 23.Конструкция инициирующих устройств:

1 - корпус; 2 - установочная втулка; 3 - инициирующая смесь; 4 - пе­

редаточный состав; 5 - основной состав устройства; 6 - мостик накали­

вания; 7 - выводные концы; 8 - изолятор; 9 - токопроводящий контакт

устройства имеют мостик накаливания, находящийся внутри инициирую­

щего заряда, чувствительного к нагреву (например, из азида свинца). Теп85