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. Четырех сопел достаточно, чтобы создавать боковые управляющие силы по тангажу и рысканию. Сопла каждого квадранта вступают в работу после открытия клапана, установленного 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 топлива;
б) при насосной подаче – частоту вращения вала ТНА;
в) при вытеснительной и насосной подаче – регуляторами расхода, устанавливаемыми 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 ЖГГ; он состоит в изменении температуры генераторного газа, подаваемого на турбину, для чего на одной из магистралей питания газогенератора устанавливают регулятор расхода с электро - или гидроприводом, позволяющим увеличивать или уменьшать расход одного из компонентов в ЖГГ, а, следовательно, и коэффициент соотношения km для газогенератора.
Расходный способ состоит в изменении расхода газа через турбину при поддержании его постоянной температуры, что обеспечивается постановкой на подающих магистралях ЖГГ 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.
6.5. 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 топлив (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 телом;
б) двухтопливные ЖРД (один окислитель и два горючих, последовательно подаваемые в камеру ЖРД, например, « (О2)ж + керосин » и « (О2)ж + (Н2)ж »);
в) ЖРД линейной конструкции, в которых камера и сопло имеют прямоугольное 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 повышенной прочности;
б) использование передовых технологий производства;
в) интенсификация методов охлаждения камеры сгорания.
5. Обеспечение простоты и удобства эксплуатации, снижение времени подготовительных работ при запуске.
6. 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 эксплуатационных 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 ракетоносителей.
Литература
- Болгарский А.В.Рабочие процессы в ЖРД. М: Высшая
школа. 1990. 282 с.
- Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. М.:
Машиностроение, 1968. 395 с.
- Володин В.А., Ткаченко Ю.Н. Конструкция и проектирование
ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1984, 273 с.
- Козлов А.А., Новиков В.Н., Соловьев Е.В. Системы питания и управления ЖРДУ. М.: 1988. 286 с.
- Овсянников Б.В., Боровский Б.И. Теория и расчёт агрегатов
питания ЖРД. М.: Машиностроение, 1979, 343 с.
- Ракеты – носители / под ред. Осипова С.О. М.: Воениздат, 1981,
314 с.
Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 1955;