- •16.3. Схемные и конструктивные решения ракетных двигателей
- •Литература
- •1. Основы теории термических ракетных двигателей
- •1.1. Введение
- •1.2. Краткий исторический экскурс
- •1.3. Классификация реактивных двигателей
- •2.1. Ракетный двигатель как тепловая машина летательного аппарата
- •2.2. Выходные показатели ракетного двигателя
- •2.2.1. Тяга ракетного двигателя
- •2.2.2. Удельные параметры ракетного двигателя
- •2.5. Зависимость начальной массы ракеты от удельного импульса
- •2.2.3. Расходный комплекс камеры
- •2.2.4. Коэффициент тяги
- •2.2.5. Геометрическая степень расширения сопла
- •2.2.6. Удельная масса ракетного двигателя
- •2. Генерация рабочего тела
- •3.1. Оценка эффективности ракетного двигателя
- •3.2. Топлива ракетных двигателей
- •3.3. Жидкие ракетные топлива
- •3.3.1. Коэффициент избытка окислителя
- •3.3.2. Основные характеристики жидких топлив
- •3.3.3. Твердые ракетные топлива
- •Лекция 4
- •4.1. Гибридные топлива
- •4.2. Горение жидких топлив
- •4.3. Горение твердых топлив
- •5.1. Горение гибридных топлив
- •5.2. Термогазодинамика ракетного двигателя
- •5.2.1. Термодинамические расчеты состава и параметров рабочего тела
- •5.2.2. Термогазодинамика потока рабочего тела
- •6.1. Течение газа в соплах
- •6.2. Профилирование камеры жидкостного ракетного двигателя
- •6.2.1. Определение размеров камеры сгорания
- •6.2.2. Профилирование сопла
- •6.2.3. Профилирование сопла ракетного двигателя твердого топлива
- •6.2.4. Потери удельного импульса в ракетных двигателях (в камере жрд и рдтт)
- •6.2.5. Потери удельного импульса в сопле
- •3. Схемные и конструктивные решения жидкостных ракетных двигателей
- •7.1. Тепломассообмен в ракетных двигателях
- •7.1.1. Конвективный теплообмен
- •7.1.2. Массообмен по тракту сопла ракетного двигателя твердого топлива
- •8.1. Радиационный теплообмен в ракетных двигателях
- •8.2. Перенос теплоты в конструкциях ракетных двигателей
- •8.3. Организация тепловой защиты жидкостного ракетного двигателя
- •9.1. Тепловая защита в ракетных двигателях твердого топлива
- •10.1. Основные узлы и агрегаты жидкостного ракетного двигателя
- •10.2. Схемы двигательных установок с вытеснительной системой подачи топлива
- •10.3. Схемы жидкостных ракетных двигателей с турбонасосной системой подачи топлива
- •11.1. Турбонасосные агрегаты жидкостных ракетных двигателей
- •11.2. Величины, характеризующие работу насоса
- •12.1. Турбины турбонасосных агрегатов
- •12.1.1. Классификация турбин
- •12.2. Жидкостные генераторы газа
- •4. Схемные и конструктивные решения жидкостных ракетных двигателей малой тяги
- •13.1. Движение космических летательных аппаратов
- •13.2. Управление движением космического летательного аппарата Активные, пассивные и комбинированные системы управления
- •13.3. Функциональная схема системы управления движением кла
- •13.4. Классификация ракетных двигателей систем управления. Управление движением кла с помощью ракетного двигателя
- •13.5. Динамические характеристики жрдмт
- •13.6. Экономичность жрдмт
- •14.1. Основные требования к жрдмт
- •14.2. Общие принципы проектирования жрдмт
- •14.3. Проектирование и расчет параметров и характеристик жрдмт
- •1. Назначение
- •2. Состав
- •3. Основные технические требования
- •4. Номинальные условия работы
- •5. Характеристики ракетного двигателя Статические характеристики жидкостного ракетного двигателя
- •15.1. Дроссельная (расходная) характеристика жрд
- •15.2. Высотная характеристика рд
- •15.2.1. Высотная характеристика двигателя с постоянным соплом
- •15.2.2. Высотная характеристика двухпозиционного (раздвижного) сопла
- •16.1. Неустойчивость процессов в жидкостных ракетных двигателях
- •16.2. Запуск, останов, регулирование и управление жрд
- •6. Схемные и конструктивные решения ракетных двигателей твердого топлива
- •16.3. Схемные и конструктивные решения ракетных двигателей твердого топлива
- •16.4. Корпуса маршевых рдтт с зарядами
- •17.1. Сопла маршевых рдтт и системы создания боковых усилий
- •17.2. Вспомогательные рдтт
10.2. Схемы двигательных установок с вытеснительной системой подачи топлива
Для вытеснения компонентов топлива из баков можно использовать газ высокого давления, продукты сгорания ЖГГ, продукты сгорания ТТГГ. Возможно применение паров жидкости, образующихся в теплообменнике. В современных ДУ для вытеснения компонентов топлива используют заранее запасенный газ высокого давления, тогда легко обеспечить многочисленные циклы работы ДУ. Именно в двигателях многократного включения для управления КА применяют вытеснительную систему подачи топлива. ТТГТ применяют при одноразовом режиме работы и при малом времени работы. ЖГГ могут обеспечить многоцикловый режим работы ДУ, но усложняется конструкция ДУ: на каждом баке свой ЖГГ, требуются дополнительные топливные бачки для запуска самих ЖГГ и пр..
Применительно к двухкомпонентным ДУ с вытеснительной подачей реализованы следующие схемы:
с монотонным падением давления в баках;
с дополнительной общей подачей газа в баки в процессе монотонного падения давления в них;
с дополнительной общей подачей газа в баки в процессе падения давления в каждом из них;
с общим регулированием давления в баках;
с автономным регулированием давления газа в баках.
Рассмотрим самую простую схему ДУ с монотонным падением давления в процессе работы двигателя - рис.10.1 a. Диапазон давления в баках 2,4... 10,0 МПа. Такие ДУ просты, обладают малой сухой массой, нет баллонов высокого давления и редукторов давления.
Рис. 10.1. Схемы ДУ с падением давления газа в баках:
а - с монотонным падением давления газа в баках; б – с дополнительной общей подачей газа в баках в процессе монотонного падения его давления; в - с дополнительной автономной подачей газа в баки, в процессе монотонного падения его давления;
1 - заправочно-дренажный газовый клапан; 2 - топливный бак; 3 -капиллярно-заборное устройство; 4 - заправочно-сливной топливный клапан; 5 - топливный фильтр; 6 - баллон с газом высокого давления; 7, 11 — нормально закрытые пироклапаны; 8 - расходная шайба; 9 - нормально открытый пироклапан; 10 - обратный клапан; 12 - сдвоенный пуско-отсечной клапан; 13 - счетверенный пуско-отсечной клапан камеры; 14 - камера; Ок - окислитель; Г - горючее
Рис. 10.2. Газодинамические контуры камер двигателей с одинаковыми значениями тяг в пустоте и давления в срезе, но разными давлениями в камере сгорания
Рис.10.3. Зависимость удельной массы "сухого" двигателя от тяги
Для ДУ с большой массой топлива (сотни кг) более эффективной является схема с дополнительной подачей газа в баки (рис.10.1.б и в). Такая подача происходит при достижении в одном из баков заданного минимального давления - соединение газовой полости баков с баллоном, содержащим газ высокого давления. Данная схема позволяет обеспечить более полную заправку бака топливом и уменьшить диапазон изменения давления на входе в двигатель. Дополнительная подача газа происходит после срабатывания нормально закрытых клапанов 7 и 11 (эти клапаны предотвращают соприкосновение паров окислителя и горючего до начала дополнительной подачи). После завершения процесса дополнительного наддува подается команда на срабатывание нормально открытых клапанов 9, при этом герметизируется газовая область каждого бака и предотвращается проникновение компонентов топлива в гелиевый баллон высокого давления.