В. Г. Попов, Н. Л. Ярославцев К65 Жидкостные


Рис.100 Карданный подвес камеры ЖРД Рулевые двигатели Рулевые, управляющие или верньерные двигатели - это дополнитель­ные



страница14/14
Дата06.06.2016
Размер2.06 Mb.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14

Рис.100

Карданный подвес камеры ЖРД



Рулевые двигатели

Рулевые, управляющие или верньерные двигатели - это дополнитель­ные двигатели, устанавливаемые на шарнирном или карданном подвесе, как правило, в аэродинамических рулях (стабилизаторах), рис. 101. Рулевые двига­тели могут работать как непрерывно, так и в импульсном режиме; подача топ­лива в рулевые двигатели может осуществляться с помощью основного или вспомогательного ТНА.


Рис. 101

Рулевые двигатели



Рулевые двигатели усложняют схему и конструкцию двигательной ус­тановки, снижая в некоторой степени ее надежность.

163


Поворотные сопла

В конструкдии ЖРД без дожигания генераторного газа для создания управляющих воздействий, могут быть использованы поворотные сопла, рабо­чим телом для которых является генераторный газ, отбираемый от турбины.

Возможны следующие варианты таких сопел.


  1. Один или два выхлопных патрубка турбины оканчиваются соплом, которое крепится к ним с помощью шарнирного или карданного подвеса.

  2. К выхлопному коллектору турбины подсоединяется выхлопной патрубок, с которым соединены трубопроводы с газораспределителями, окан­чивающиеся соплами. При этом минимальное количество сопел для управле­ния ракетой по углам рыскания, тангажа и крена равно шести (по два сопла на каждое направление возможной эволюции ракеты ), рис.102.



Рис.102

Рулевая система двигателя РД- 119: 1 - газораспределитель крена, 2, 5, 6 -электроприводы; 3 - пироклапан; 4 - выхлопной трубо­провод; 7 - газораспределитель рыскания; 8 - газораспределитель тангажа; 9, 11, 13, 14, 15, 18, 19,20-сопла; 10, 12,16,17,21 - кронштейны



Впрыск жидкости или вдув газа в расширяющуюся часть сопла

Для создания сравнительно небольших управляющих воздействий и сил можно вводить рабочее тело в расширяющуюся часть сопла через отвер­стия (сопла), расположенные в стенке сопла, рис.103. Четырехсопел доста­точно, чтобы создавать боковые управляющие силы по тангажу и рысканию. Сопла каждого квадранта вступают в работу после открытия клапана установ-ленного на трубопроводе, который подводит жидкость или газ.

При вводе рабочего тела через сопло газ или пары жидкости поступают в поток продуктов сгорания. На участке сопла перед местом ввода рабочего тела обеспечивается торможение части потока, устанавливается фронт косого скачка и образуется зона повышенного давления. В результате этого истекаю­щая струя продуктов сгорания отклоняется от осевого направления и возникает боковая сила, направленная в сторону сопла, через которое вводится рабочее тело.

В качестве газообразного рабочего тела могут быть использованы:

газы (азот, аргон, гелий и т.д.), обеспечивающие предварительный наддув баков с основными компонентами топлива;

генераторный газ;

продукты сгорания, перепускаемые из камеры сгорания или са­жающейся части сопла.

Рис.103


Газодинамическая система управляющих моментов и сил

Изменение величины тяги отдельных камер многокамерного двигателя

Если изменить величину тяги жестко закрепленных диаметрально рас­положенных двигателей, входящих в состав двигательной установки, то можно создать управляющий момент относительно центра масс ракеты и обеспечить ее разворот в плоскостях тангажа и рыскания.

9.6. Система регулирования величины вектора тяги ЖРД

Величина тяги ЖРД определяется расходом топлива в камеру. Расход, а, следовательно, и тягу можно изменять варьируя:

а) при вытеснительной подаче - давление в баках компонентов топли­
ва;

б) при насосной подаче - частоту вращения вала ТНА;

в) при вытеснительной и насосной подаче - регуляторами расхода, ус­
танавливаемыми на магистралях перед камерой (для вытеснительной подачи) и
управляемыми приводами.

Основными условиями обеспечения устойчивого и плавного горения при снижении тяги двигателя являются одновременное сохранение перепада давления на форсунках и давления продуктов сгорания в камере.

Условие поддержания постоянства перепада давления на форсунках при работе двигателя с изменяющейся тягой осуществляется варьированием: числа форсунок, через которые компоненты топлива впрыскива­ются в камеру сгорания; площади проходного сечения форсунки: плотности компонентов топлива (путем их насыщения газом); коэффициента соотношения компонентов топлива km.

Если различная величина тяги ЖРД с насосной системой подачи обес­печивается изменением частоты вращения насосов компонентов топлива, то турбина ТНА должна иметь систему, управляющую её мощностью. Нашли применение температурный, расходный и смешанный способы изменения мощности турбины ТНА.

Температурный способ применяется для двухкомпонентных ЖГТ; он
состоит в изменении температуры генераторного газа, подаваемого на турбину,
для чего на одной из магистралей питания газогенератора устанавливают регу­
лятор расхода с электро - или гидроприводом, позволяющим увеличивать или
уменьшать расход одного из компонентов в ЖГГ, а, следовательно, и коэффи­
циент соотношения km для газогенератора.

Расходный способ состоит в изменении расхода газа через турбину при поддержании его постоянной температуры, что обеспечивается постанов­кой на подающих магистралях ЖГТ регуляторов расхода со специальными ста­билизаторами, поддерживающими неизменным величину km.

При смешанном способе изменения мощности турбины одновременно изменяются и турбина и расход газа, подаваемого в камеру.

9.7. Основные направления совершенствования ЖРД

1. Применение перспективных жидких ракетных топлив.

а) повышение плотности компонентов (жидкий кислород и водород в «шугообразном» состоянии; кислород и водород в состоянии, соответствую­щем их тройной точке; углеводородные горючие из отходов и побочных про­дуктов нефтехимического производства);

б) повышение энергетических характеристик теплив (использование топлив на основе фтора, металлосодержащих горючих, трехкомпонентных топлив).

2. Разработка новых схем ЖРД и ДУ.

А) ЖРД с кольцевой камерой и соплом с центральным тел

б) двухтопливные ЖРД (один окислитель и два горючих, последова­


тельно подаваемые в камеру ЖРД, например, « (О2)ж + керосин » и « (О2)ж +
2)ж>>);

в) ЖРД линейной конструкции, в которых камера и сопло имеют пря­


моугольное сечение.

3. Уменьшение габаритных размеров.

А) переход на повышенные значения давления в камере;

б) использование рациональных компоновок двигателя;

в) усовершенствование конструкции агрегатов (использование камер с
центральным телом и т.д.).

4. Снижение массы ДУ.

а) использование конструкционных и композиционных материалов по­
вышенной прочности;

б) использование передовых технологий производства;

в) интенсификация методов охлаждения камеры сгорания.


  1. Обеспечение простоты и удобства эксплуатации, снижение време­ни подготовительных работ при запуске.

  2. Повышение уровня надежности, ресурса и безопасности работы

ДУ.

а) обеспечение эксплуатационной технологичности конструкции:

б) резервирование работы наиболее ответственных агрегатов;

в) испытание материалов, систем и агрегатов с имитацией эксплуата­


ционных условий;

в) использование перспективных стратегий технического обслужива­ния и ремонта.

7. Снижение стоимости и времени конструкторско-технологической
стадии создания ДУ

а) унификация основных узлов и агрегатов;

б) разработка систем, обеспечивающих спуск нижних ступеней раке­
тоносителей.

Литература



  1. Болгарский А.В. Рабочие процессы в ЖРД. М: Высшая школа. 1990. 282 с.

  2. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. М.: Машиностроение, 1968. 395 с.

  3. Володин В.А., Ткаченко Ю.Н. Конструкция и проектирование ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1984, 273 с.

  4. Козлов А.А., Новиков В.Н., Соловьев Е.В. Системы питания и управления ЖРДУ. М.: 1988. 286 с.

  5. Овсянников Б.В., Боровский Б.И. Теория и расчёт агрегатов питания ЖРД. М.: Машиностроение, 1979, 343 с.

  6. Ракеты - носители / под ред. Осипова СО. М.: Воениздат, 1981, 314 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Принцип работы реактивного двигателя. Основные понятия и
определения .........

  1. Принцип создания реактивной силы

  2. Классификация ракетных двигателей (РД) 4

  3. Тяга ракетного двигателя 6

  4. Мощностные параметры ракетных двигателей 8

  5. Удельные параметры ракетных двигателей, 8

2. Формула Циолковского и её практическое применение 10

  1. Идеальная скорость и массовые характеристики ракеты 10

  2. Относительные массовые характеристики субракет 11

  3. Формула Циолковского 12

3. Рабочий процесс в химических ракетных двигателях 13

  1. Аэродинамический нагрев в полете 13

  2. Реакции химически активных газов 15

  3. Потери в химических ракетных двигателях 16

  4. Скорость истечения газов из сопла ракетного двигателя 17

  5. Оценка эффективности процессов в химических ракетных двигателях 19

4 Характеристики ракетного двигателя 20

  1. Дроссельная характеристика ракетного двигателя 20

  2. Высотная характеристика ракетного двигателя 23

  3. Режимы работы сопла 24

4.4. Влияние высотности сопла на протекание высотной

характеристики 25



5. Общие сведения о ЖРД 26

  1. Системы космических летательных аппартов

  2. Классификация и схемы ЖРД 29

  3. Общие сведения о жидкостных ракетных топливах (ЖРТ). Классификация ЖРТ 33

  4. Требования, предъявляемые к ЖРТ 37

  5. Перспективные ЖРТ 41

6. Основные конструктивные элементы камер ЖРД.
Топливные баки 45

  1. Особенности условий работы и конструкции камеры ЖРД.... 45

  2. Особенности проведения прочностного расчета камер ЖРД... 49

  3. Требования, предъявляемые к камерам ЖРД 50

  4. Выбор материала для камер ЖРД 51

  5. Формы камер ЖРД 52

  6. Головки камер ЖРД и их конструкция 57

  7. Конструктивные особенности выполнения систем охлаждения камер сгорания 60

  8. Потери в соплах ракетных двигателей 68

  9. Схемы сопел ЖРД 69

6.10. Кольцевые сопла 73

б.11. Требования, предъявляемые к распиливающему устройству

ЖРД 75


6.12. Типы топливных форсунок 78

6.13. Способы размещения топливных форсунок на плоских

головках камеры ЖРД 86

6.14. Назначение, схемы и конструктивные особенности

топливных баков 88

7. Система охлаждения камер ЖРД 91


  1. Физическая картина теплообмена в камере ЖРД 91

  2. Распределение плотности теплового потока по длине

камеры ЖРД 93

7.3. Классификация систем охлаждения ЖРД. Внешнее


охлаждение 94

7.3. Требования, предъявляемые к внешнему (наружному)

охлаждению 95


  1. Внутреннее охлаждение 96

  2. Система теплозащитных покрытий (ТЗП) 98

8. Система подачи компонентов топлив 104

8.1. Турбонасосная система (ТНС) подачи компонентов

топлива 104



  1. Компоновочные схемы ТНА 104

  2. Устройство центробежного насоса 106

  3. Крыльчатки насосов 107

  4. Уплотнения крыльчаток 109

  5. Основные параметры насосов 109

  6. Характеристики насосов . 112

  7. Кавитация 117

  8. Предвключенные насосы , 121




  1. Зависимость мощности и к.п.д. насоса от его объёмной производительности ' 122

  1. Турбина ТНА . 123

  2. Классификация турбин 130

  3. Основные параметры турбины 135

  4. Требования, предъявляемые к газогенераторам 136

  5. Классификация газогенераторов 137

9. Системы управления ЖРД 145

  1. Система запуска ЖРД 145

  2. Параметры, влияющие на запуск ЖРД 148

  3. Способы воспламенения горючих смесей 150

  4. Остановка двигателя 159

  5. Система управления направлением вектора тяги 160

  6. Система регулирования величины вектора тяги ЖРД 166

9.7. Основные направления совершенствования ЖРД 166

Литература 168

В. Г. Попов H.Л Ярославцев

ЖИДКОСТНЫЕ РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ



Под редакцией Н.Л. Ярославцева

Лицензия ЛР 20447 от 17.04.97
Каталог: book
book -> Психология смысла природа, строение и динамика смысловой реальности
book -> А. А. Леонтьев Язык, речь, речевая деятельность просвещение 1969
book -> Издательство московского университета
book -> Основы парящего полета
book -> Авиакомпания эмирейтс
book -> Военная психология: методология, теория, практика Учебно-методическое пособие
book -> -
book -> Эргономичные алгоритмы На ошибках мы горим! Мне сказал Алеха. Непонятный алгоритм Это очень плохо
book -> Краткий обзор развития автожира 5 Глава Теория ротора 6


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница