Глава 3. Проектирование двигателя

3. 1. Техническое задание на проектирование двигателя

Процесс создания ракетного двигателя начинается с раз­работки технического задания (ТЗ) и завершается передачей отработанного двигателя в серийное производство.

Этот процесс включает в себя разработку и согласование ТЗ на двигатель, эскизное проектирование двигателя и раз­работку документации, стендовую отработку двигателя и его агрегатов, летно-конструкторские и зачетные испытания дви­гательной установки в составе ракеты, подготовку к серий­ному производству двигателя.

Поскольку большинство задач, возникающих в ходе созда­ния двигателя, как правило, не имеют однозначного решения, то проектные расчеты выполняются в нескольких вариантах. Сопоставление этих вариантов позволяет получить оптималь­ное решение.

Двигатель определяющим образом влияет на такие пара­метры ракеты, как стартовый вес, надежность и т. д. Поэто­му уже в начальной стадии проектирования ракеты - при ориентировочной оценке ее основных данных, а затем при разработке ее эскизного проекта необходимо знать основные параметры и характеристики будущей двигательной установ­ки: удельный импульс, тягу, габаритные размеры и т. д. Эти параметры устанавливаются в результате предэскизных про­работок и расчетов, выполняемых специалистами по двига­телю в тесном контакте со специалистами по ракете.

Как правило, двигатель разрабатывается для вполне оп­ределенного изделия, хотя в некоторых случаях существующий двигатель (иногда с небольшими переделками) используется на вновь создаваемом объекте.

Техническое задание на двигательную установку содержит все общие требования к ракете, сформулированные примени­тельно к двигательной установке (надежность, условия экс­плуатации, хранения и т.п.), и конкретные требования по энергетическим, габаритным, весовым и конструктивным па­раметрам двигателя.

В ТЗ на двигатель указываются следующие основные тре­бования.

1. Назначение двигателя и его состав.

2. Компоненты топлива: их наименование, номера техни­ческих условий на них, расчетные удельные веса при рабочей температуре.

41

3. Характеристики условий эксплуатации:

• диапазон изменения температуры и давления окружаю­щей среды, а также компонентов топлива;

• величины продольных и поперечных перегрузок;

• условия транспортировки;

• условия длительного хранения.

4. Количественные характеристики надежности: величина ожидаемой надежности при заданной доверительной вероят­ности.

5. Основные параметры двигателя:

а) Компоновочная схема двигательной установки и ее основные особенности:

• число камер (автономных двигателей) двигательной установки;

• тип системы топливоподачи;

• способ крепления двигателя к изделию (наличие рамы в случае поворотных камер — угол поворота);

• система регулирования двигателя в полете;

• способ запуска (источник запуска, количество запус­ков);

• способ выключения (в одну или две ступени, необхо­димость дренажа и продувки);

• параметры агрегатов наддува баков (при газогенераторном наддуве);

• тип органов управления полетом ракеты и их параметры.

б) Тяговые характеристики двигателя:

• тяга на номинальном режиме и пределы ее изменения

• давление в камере и диапазон регулирования его в полете;

• величины предельных отклонений тяги отдельных камер от номинальной в многокамерном двигателе;

• удельный импульс на номинальном и дроссельном режимах;

• соотношение компонентов топлива и диапазон регулирования его в полете.

в) Характеристики запуска и выключения:

• время выхода на режим номинальной тяги;

• время спада тяги;

• величина импульса последействия.

42

г) Предельные весовые и габаритные характеристики дви­гателя:

• вес (сухой и залитый) двигателя;

• длина;

• ширина или диаметр.

д) Характеристики вспомогательных источников энергии и силовых устройств.

6. Руководящие документы по разработке документации.

Кроме перечисленных могут включаться и другие требования, определяемые спецификой разрабатываемого объекта.

На основании ТЗ разрабатывается эскизный проект. Он имеет целью выбор и обоснование оптимальных параметров, схемных и конструктивных решений, а также реальности тре­бований технического задания.

В ходе эскизного проектирования выполняются все необ­ходимые расчеты (тепловые, гидравлические, газодинамиче­ские, прочностные) агрегатов и узлов двигателя, ведется конструктивная разработка их и компоновка двигательной установки, разрабатываются основные вопросы технологии производства и методы контроля.