УСТРОЙСТВА СОЗДАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ УСИЛИЙ

В ракетах и ракетных двигателях на твердом топливе наибольшее распространение получили следующие устройства и способы создания управляющих усилий.

1. Поворотные сопловые системы, к ним относятся: одно или четыре поворотных сопла (между камерой и соплом – разъем с уплотнением , см.рис.1.1), блок верньерных (управляющих) двигателей.

2. Сопловые насадки, а именно: поворотная выходная секция сопла, кольцевой сферический руль – дефлектор (рис.110) и выдвижной управляющий щиток.

3. Струйные органы изменения направления тяги: впрыск жидкости или вдув газа в закритическую часть сопла (рис. 1.11).

4. Газовые рули (четыре или три).

5. Неподвижные рулевые сопла (например, для управления по крену).

Основная задача этих устройств – создание управляющих корректирующих моментов по трем осям ракеты: тангажу, рысканию и крену. Нагрузка на органы управления неравномерна по траектории полета частности, высокие требования к органам управления предъявляются на атмосферном участке полета, на участках разделения ступеней.

Создание боковых сил P сопровождаются изменениями осевой тяги и затратами энергии на работу рулевого привода, управляющего положением устройств.

Рис. 1.10 Схема обтекания дефлектора:

1 – точка отрыва потока; 2 – косой скачок; 3 – скачок уплотнения; 4 – граница потенциального течения.

Боковая управляющая сила, осевая тяга и нагрузка на привод изменяются в зависимости от положения сопла и насадка, от расхода вещества во вторичной струе.

Сравнение эффективности различных устройств можно провести по результатам баллистического анализа ракеты. В табл. 1.20 приведены соответствующие данные по ряду устройств для мощной транспортно-космической ракеты при одинаковом уровне потребных управляющих сил.

Характеристики газового руля (c , с , шарнирный момент) и других устройств уточняются агрегатными и огневыми стендовыми испытаниями с учетом конкретной компоновки и взаимодействия материалов с продуктами сгорания твердого топлива.

Боковая сила, возникающая при вдуве (впрыске) газа(жидкости) в закритическую часть сопла, складывается из реактивной силы этой струи и равнодействующей силы давления на стенку сопла в области взаимодействия струи с основным потоком в сопле.

Источником газа для вдува может быть автономный ГГ или ГГ, сообщающийся с предсопловым объемом РДТТ (рис. 1.12). В этих случаях топливо ГГ выбирается так, чтобы не подвергать клапаны системы вдува чрезмерным тепловым нагрузкам и почти исключить конденсированную фазу в продуктах сгорания (налипание которой приводит к увеличению шарнирного момента при перемещении клапана). Газ для питания системы вдува может так же отбираться из предсоплового объема РДТТ.

Рис. 1.11 Схема взаимодействия основного потока и вдуваемой в сопло струи газа (а) и профили возмущений давления (б):

1 – передняя граница отрывной области; 2 – линия растекания; 3 – отверстие вдува; 4 – линия отрыва потока из-за повышения давления при присоединении вдуваемой струи к стенке.

Таблица 1.20