книги из ГПНТБ / Мошкин, Е. К. Развитие отечественного ракетного двигателестроения

Довоенный период деятельности РНИИ характеризу­ ется сосредоточием в его стенах едва ли не всех имев­ шихся в стране творческих работников ■— специалистов в области ракетной техники. В нем были развиты основы теории ракет и двигателей, созданы действующие образ­ цы их, получившие впоследствии практическое примене­ ние и'развитие. РНИИ внес значительный вклад в самые различные области ракетной техники, заложив тем са­ мым надежный фундамент советской ракетной науки.

лись азотная кислота и керосин. Обобщая опыт работы ГДЛ, конструкторы пришли к выводу, что необходимо увеличить надежность запуска двигателя при произволь­ ном положении сопла, применяя химическое и пиротех­ ническое зажигание, обеспечить быстрый выход на ре­ жим доработкой системы питания топливом, еще больше увеличить ресурс работы двигателя п повысить удельный импульс за счет улучшения смесеобразования. Для уменьшения веса двигательной установки необходимо было снизить давление подачи путем улучшения гидрав­ лических характеристик при сохранении прежнего дав­ ления в камере.

•С такими исходными предпосылками в 1934—1935 гг. разработали в РНИИ. серию двигателей от ОРМ-53 до ОРМ-63.

В двигателе ОРМ-53 ряд элементов конструкции по сравнению с ОРМ-52 был улучшен. ОРМ-54 имел на­ ружное проточное охлаждение сопла окислителем с по­ вышенной высотой спирального оребрения; форсуночная головка и камера сгорания по прежнему защищались изнутри от действия высоких тепловых потоков топлив­ ной пленкой (паровой завесой).

Восьмифорсуночный двигатель повышенной тяги ОРМ-57 имел диаметр критического сечения оопла 40 мм, а выходного —• 100 мм при угле раствора сопла 20°. Разъ­ емный алюминиевый вкладыш сопла состоял из шести

180

частей. Этот двигатель был спроектирован, но не Изготов­ лялся. Первым отечественным двухкамерным двигате­ лем был ОРМ-58, рассчитанный на тягу 600 кгс.

Обобщив опыт проектирования двигателей от ОРМ-53 до ОРМ-62, выбрали наилучшие конструктивные решения и создали двигатель ОРМ-63.

ОРМ-63 был полностью охлаждаемый эксперимен­ тальный двигатель, развивающий тягу 300 кгс. Он про­ ходил поэлементную технологическую отработку в про­ изводстве с целью освоения ряда новых технологических операций: роликовой электросварки компенсатора, штам­ пованного из листа нержавеющей стали, с соплом и его рубашкой, стыковой электросварки по критическому се­ чению сопла, высокотемпературной герметичной пайки различных соединений тугоплавким припоем и т. д. Осо­ бое внимание было обращено на качество изготовления деталей, испытание агрегатов и качество сборки двига­ теля.

В камере сгорания ОРМ-63 использовались мембран­ ные гидравлически управляемые шнековые форсунки. Гофрированные мембраны штамповались из листовой не­ ржавеющей стали.

Двигатели ОРМ-64 — ОРМ-70

В начале 1936 г. были разработаны тактико-техниче­ ские требования на двигатель, предназначенный для ра­ кетоплана РП-318 и крылатой автоматически управляе­ мой ракеты 212. Двигатель должен был развивать тягу 150—160 кгс при продолжительности работы в течение одного пуска не менее 75 с и удельном импульсе не ме­ нее 180 с; вес его ограничивался 10 кг. Разброс величи­ ны средней тяги при отдельных пусках двигателей в пе­ риод установившейся работы не должен был превышать ±3 кгс; разность между значениями средней тяги и наи­ большей и наименьшей тягой при одном пуске двигате­ ля в период установившейся работы — не более ± 3 кгс; давление подачи топлива — не более 35 ат. Двигатель должен нормально работать в горизонтальном и верти­ кальном положении, а также при дросселировании вход­ ного давления с 35 до 12 ат путем изменения расхода топлива. Особое внимание уделялось обеспечению высо­ кой надежности запуска и работы. В соответствии с эти­ ми требованиями в 1936 г. были спроектированы, пост-

181

Двигатель ОРМ-64

роены и испытаны ОРМ-64 как экспериментальный и ОРМ-65 как основной вариант двигателя.

ОРМ-64—экспериментальный двигатель с тягой 150 кгс, аналогичен по устройству двигателю ОРМ-52; четырехфорсуиочный, имел камеру сгорания объемом 2,23 л. Диаметр критического сечения сопла— 20 мм, диаметр выходного сечения — 40 мм, угол уширения сопла — 20°.

При испытаниях двигателя ОРМ-64 на стенде в вер­ тикальном (соплом вниз) и горизонтальном положениях были достигнуты заданные тактико-техническими требо­ ваниями характеристики, включая вес, который состав­ лял 10 кг. При давлении в камере сгорания 22,5 ат и дав-

182

лении подачи 27,5 ат двигатель обеспечивай удельный импульс 216 с.

Камера сгорания в сумме проработала 502 с без де­ фектов; пуски происходили безударно, двигатель рабо­ тал на режиме устойчиво, без колебаний. При длитель­ ности непрерывной работы двигателя, доходившей до 120 с, цилиндрическая часть камеры сгорания в связи с интенсивным процессом сгорания топлива накалялась до желтого свечения. Это происходило потому, что камера сгорания наружного охлаждения не имела, и охлажде­ ние стенок камеры сгорания осуществлялось только за счет опрыскивания ее внутренней поверхности компонен­ тами топлива. В последующих конструкциях ОРМ. для большей надежности цилиндрическая часть камеры сго­ рания охлаждалась извне потоком азотной кислоты. На основании анализа результатов этих испытаний был раз­ работан основной вариант двигателя — ОРМ-65, успеш­ но прошедший доводочные и официальные стендовые ис­ пытания в 1936 г. так же в вертикальном (соплом вниз) и горизонтальном положениях. Двигатель ОРМ-65івсвое время был наиболее отработанным и совершенным.

Основные данные, полученные на испытаниях в 1936 г., сущест­ венно превышали заданные тактико-технические требования, кроме веса, и были следующие.

Тяга у земли на максимальном режиме—-175 кгс, на номиналь­ ном режиме— 155 кгс и на минимальном режиме — 50 кгс; удель­ ный импульс па максимальном режиме— 195 с, на номинальном ре­ жиме в среднем за все время работы на установившемся режиме— 215 с; давление в камере на максимальном режиме — 25 ат, на номи­ нальном режиме — 23 ат и на минимальном режиме — 8 ат; расход

Камера сгорания ОРМ-65 объемом 2,01 л состояла из трех стальных основных частей: форсуночной головки, камеры-сопла и рубашки, взаимоуплотняемых асбесто­ вой прокладкой. Головка камеры, предназначенная для подготовки топлива к горению, с внутренним пленочным охлаждением имела рабочую температуру поверхности в 300—400° С. Камера-сопло представляла собой цилиндри­ ческую часть камеры сгорания, изготовленную заодно с соплом, она оснащалась наружным проточным охлажде­ нием; для усиления теплоотдачи на камере-сопле на двух участках имелось винтовое оребрение. Перепад давления по тракту охлаждения — 3,5 ат при работе па номиналь­ ном режиме,

183

Разрез двигателя ОРМ-65

184

Внешний вид двигателя ОРМ-65

185

Необходимый зарубашечный зазор ііа сопле обеспечи­ вался установкой двух алюминиевых профилированных вкладышей.

ки (при этом свинец вытекал в кольцевой зазор между рубашкой II камерой-соплом) п в то же время обеспечи­ вал герметичность уплотнения. После каждого испытания прижимное кольцо следовало подтягивать для восстанов­ ления герметичности.

Компоненты топлива впрыскивались в камеру сгора­ ния через форсунки центробежного типа (три форсунки окислителя и три форсунки горючего — чередующиеся через 60°). Форсунки окислителя были установлены в го­ ловной части камеры под углом 60° к оси и направлены в сторону, противоположную соплу. Форсунки горючего устанавливались на головке нормально к ее оси.

Зажигательное устройство состояло ® основном из свечи-токоприемника, патронника с электрозапалом и зажигательной пиротехнической (нитратно-металличе­ ской) шашки.

При замыкании цепи проволочка, имеющаяся в элект­ розапале, перегорая, поджигала навеску бездымного по­ роха в патроннике. Раскаленные пороховые газы, выходя через каналы патронника, воспламеняли шашку. Зажи­ гательная шашка, горящая с торца, имела цилиндриче­ скую форму 24 мм в диаметре и 40 мм длиной с цент­ ральным внутренним каналом, бронированным дюралю­ миниевой трубкой. Подача компонентов производилась только после надежного воспламенения зажигательной шашки.

Это достигалось тем, что в цепь зажигания парал­ лельно с контрольной лампочкой, установленной на пуль­ те управления, или автоматом пуска был включен шунт малого сопротивления, пропущенный через поперечное сверление в шашке. При перегорании шунта лампочка загорается в полный накал, что служит сигналом для от­ крытия топливных клапанов при ручном пуске, либо приводится в действие автомат пуска. Расстояние шунта от торца шашки с воспламеняемым составом подобрано так, чтобы его перегорание происходило через ~4 с, когда шашка достаточна разгорится.

186

Двигатель ОРМ-65 на крылатой ракете 212 с пороховым ракетным ускорителем

конструкции С. П. Королева — 8 пусков (29 апреля— 9 сентября 1937 г. и 2 октября — 8 октября 1938 г.), на ра­ кетоплане РП-318 конструкции С. П. Королева— 21 пуск (16 декабря 1937 г.— 11 января 1938 г.).

При первом наземном огневом испытании на ракето­ плане РП-318 (16 декабря 1937 г.) двигатель ОРМ-65 № 1 проработал в течение 92,5 с; в последующие 26 дней было проведено еще 20 подобных пусков. Число пусков в день доходило до пяти (например, 11 января 1938 г.).

Двигатель ОРМ-65 №' 2 испытывался на РП-318 и 212 16 раз; на шестом пуске он проработал на ракетоплане РП-318 при наземных испытаниях 11 марта 1938 г. не­

187

пляра двигателя были произведены в летных испытаниях на крылатой ракете 212-—29 января 1939 г. Согласно ак­ там летных испытаний запуск и работа двигателя ОРМ-65 были удовлетворительными.-

Продолжая традиции ГДЛ, конструкторы ОРМ соз­ давали образцы двигателей, отличавшиеся исключитель­ ной надежностью.

150 кгс, был спроектирован и изготовлен в 1936 г.; стен­ довые испытания проводились в 1937—1938 гг. ОРМ-66 отличался от ОРМ-65 уменьшенными весом (6,9 кг) и га­ баритами, увеличенным объемом камеры сгорания и на­ личием сварного компенсатора удлинения сопла.

Увеличение объема камеры сгорания и облегчение го­ ловки привело к тому, что, начиная с 15-й секунды рабо­ ты на номинальном режиме головка начинала светиться вследствие перегрева, и на 25-й секунде двигатель при­ ходилось выключать. В связи с этим головка двигателя ОРМ-66 была доработана путем введения оребрения и наружного проточного охлаждения горючим.

ОРМ-67 — экспериментальный двигатель с тягой 150 кгс, разработанный и изготовленный в 1937 г. В дви­ гателе использовано облегченное зажигательное устрой­ ство; центральный электрод токоприемника имел канал, служащий для замера давления в камере сгорания. В от­ личие от ОРМ-66 конструкция двигателя ОРАЙ-67 пол­ ностью разборная; герметизация в местах сочленения головки, камеры-сопла и их рубашек осуществлялась с помощью асбестовых прокладок. Материал головки и ка­ меры-сопла— сталь ЭЯЗС, рубашек — дюралюминий. Вес двигателя около 5 кг.

ОРМ-68 (1937 г.) отличался от ОРМ-67 тем, что го­ ловка, камера-сопло и их рубашки были изготовлены из дюралюминия, в результате чего вес конструкции умень­ шился до 3,5 кг. Двигатели ОРМ-67 и ОРМ-68 прошли лишь гидравлические испытания и отработку нового за­ жигательного устройства в начале 1938 г.

Двигатель ОРМ-69 был разработан в 1938 г. и отли­ чался от ОРМ-68 большим оребрением головки, охлаж­ даемой горючим, и усовершенствованным зажигательным устройством, изготовленным и прошедшим доводочные испытания в начале 1938 г.

188

ВидА