3. 3. 2. Выбор количества тна и их конструктивно-компоновочной схемы

Количество ТНА в двигателе выбирается из условий упрощения конструкции и эксплуатации, повышения надежности, снижения веса и стоимости двигателя. Из этих условий в многокамерных двигателях без дожигания целесообразно иметь один ТНА на все камеры. Этим достигается упрощение конструкции и повышение надежности двигателя за счет уменьшения количества агрегатов питания и автоматики, обеспечение синхронности запуска, выключения и идентичности изменения параметров камер в процессе регулирования, уменьшение веса и частично габаритов. Такая схема позво­ляет сравнительно просто решить задачу управления полетом ракеты путем качания камер сгорания. ТНА выполняется двухнасосным с осевой активной турбиной и газогенератором на основных компонентах.

51

В двигателях с дожиганием практически невозможно объединение нескольких камер одним ТНА. Причина этого состоит в том, что для подвода газа к камерам от одного ТНА необходимы газоводы, имеющие по условиям компонов­ки значительную длину. Учитывая высокие давления и темпе­ратуру газа, а также трудности организации охлаждения газоводов последние должны выполняться толстостенными и снабжаться тепловыми компенсаторами. Все это усложняет, а утяжеляет конструкцию, ведет к снижению надежности, а также исключает использование камер для создания управ­ляющих усилий путем их качания. Поэтому выбор схемы с до­жиганием предопределяет и общую конструктивную схему двигателя как однокамерного, автономного.

В двигателях, работающих по схеме с дожиганием «г-г», подача компонентов топлива осуществляется с помощью двух независимых ТНА—горючего и окислителя с самостоятель­ными газогенераторами (окислительным и восстановительным). Это позволяет, в частности, выбрать оптимальные числа оборотов обоих насосов и снизить вес конструкции агрегата подачи. Те же цели преследует применение в водородных ЖРД двух ТНА с питанием турбин от одного газогенератора.

В двигателях с дожиганием «г-ж» один из компонен­тов подается в камеру или газогенератор. Если разность между необходимыми давлениями подачи в камеру и газогенератор существенна, может оказаться целесообразной двухнасосная схема подачи этого компонента. При этом основной насос обеспечивает подачу компонента в камеру, а дополнительный (подкачивающий) насос — подачу небольшой части этого компонента в газогенератор. Таким образом, ТНА двигателей с дожиганием могут быть двухнасосными или трехнасосными.

В ЖРД с дожиганием и окислительным газогенератором двухнасосные ТНА применяются в двигателях малых и сред­них тяг (Р < 1000 кН). В таких двигателях из-за больших гидравлических потерь в рубашке охлаждения разница в потребных напорах по линиям подачи горючего в камеру и газогенератор невелика. Незначительный избыток давления в магистрали камеры гасится специальной шайбой.

С ростом тяги двигателя гидравлические потери в рубаш­ке уменьшаются, поэтому в двигателях больших тяг для снижения потребной мощности ТНА применяется трехнасосная система подачи (рис. 17,а). Третий насос в этом случае ставиться на магистрали подачи горючего в газогенератор.

52

Рис.17 Схемы двигателей с трехнасосным ТНА

В ЖРД с дожиганием с восстановительным газогенератором трехнасосные схемы могут применяться в следующих случаях. В первом случае (рис. 17.б) подкачивающий насос уста­навливается в магистрали горючего между рубашкой камеры и газогенератором. В энергетическом отноше­нии такая схема никакого выигрыша не дает. Подка­чивающий насос необходим для снижения давления в тракте охлаждения камеры с целью обеспечения нужного запаса прочности камеры и осо­бенно сопла при приемлемых толщинах стенок. Во втором случае (рис, 17,в), когда камера сгорания охлаждается окислителем, постановка подкачивающего насоса в магистрали окислителя газогенератора приводит, как и в схеме (рис. 17, а), к некоторому повышению энергетических возмож­ностей этой схемы, по сравнению с двухнасосной.

Выбор двухнасосной или трехнасосной схемы ТНА опреде­ляется параметрами конкретного двигателя и его схемой, при этом критерием целесообразности той или иной схемы ТНА является получение минимального давления и газогенераторе при заданном давлении в камере.

53