Основные узлы и агрегаты ЖРД

ЖРД в общем случае состоит из камер, турбонасосных агрегатов, га­зогенераторов, агрегатов автоматики, агрегатов системы управляющих моментов и сил, рамы, трубопроводов и вспомогательных узлов и агре­гатов.

К основным узлам и агрегатам ЖРД относятся камера, газогенератор, агрегаты подачи (турбонасосный агрегат), топливные магистрали (трубо­проводы) и агрегаты автоматики.

Камерой жидкостного ракетного двигателя называют агрегат ЖРД, в котором компоненты топлива или продукты газогенерации в резуль­тате химических реакций преобразуются в продукты, создающие при истечении реактивную силу. Камера ЖРД состоит из камеры сгорания и сопла. В камере сгорания камеры ЖРД температура продуктов сгорания может достигать 4000 К, а давление — 20 МПа и более.

В состав ЖРД с насосной подачей входит турбонасосный агрегат. Турбонасосным агрегатом жидкостного ракетного двигателя называют агрегат ЖРД, предназначенный для насосной подачи топлива в камеру и га­зогенератор. ТНА обычно состоит из насосов (окислителя и горючего) и приводящих их в действие турбин. В ряде случаев в ЖРД имеют два ТНА (окислителя и горючего), т.е. каждый насос приводится своей тур­биной. Кроме основных ТНА в состав ЖРД включают в ряде случаев бустерные ТНА, устанавливаемые на входе в основные ТНА и предназначенные для повышения давления на входе в насосы основных ТНА.

Газогенератором (ГГ) жидкостного ракетного двигателя (ЖГГ) на­зывают агрегат ЖРД, в котором основное или вспомогательное топливо в результате экзотермических химических реакций преобразуется в гене­раторный газ. Если в ЖРД два ТНА, то ЖГГ может быть два или один. ЖГГ, вырабатывающие газ для привода турбин ТНА, называют основны­ми в отличие от вспомогательных ЖГГ, которые могут использоваться, например, для наддува топливных баков.

В составе ЖРД с вытеснительной подачей нет агрегатов подачи (они входят в состав ДУ).

Топливные магистрали соединяют между собой основные узлы и агрегаты: насосы с камерой и ЖГГ, ЖГГ с турбиной и т.д. Часть магистра­ли от стыка с трубопроводом ступени, подводящим компонент топлива к ЖРД, до входа в насос называют узлом подвода. Трубопровод, соеди­няющий турбину ЖРД с дожиганием со смесительной головкой камеры, называют газоводом.

Магистрали ДУ с вытеснительной подачей подводят компоненты топ­лива из баков непосредственно в камеру. Если камера погружена в топ­ливные баки, то магистрали можно сократить и даже исключить вовсе, т.е. компоненты топлива могут поступать из баков непосредственно в камеру при открытии клапанов, установленных на ней. Трубопроводы магистралей могут быть как полностью жесткими, так и содержать гибкие участки (сильфоны, шланги).

В состав топливных магистралей и трубопроводов могут входить фильтры, предназначенные для исключения попадания посторонних частиц в агрегаты, перед которыми они размещены.

Агрегатом автоматики ЖРД называют установленное в ЖРД устройство, обеспечивающее управление, регулирование или обслуживание ЖРД. Указанные устройства могут быть механическими, гидравлически­ми, пневматическими, электрическими, пиротехническими и т.д.

Агрегаты автоматики устанавливаются либо непосредственно на камере, ЖГГ и ТНА, либо в топливных магистралях, трубопроводах и т.д.

К агрегатам автоматики ЖРД относятся клапаны, регуляторы, сигнализаторы (реле) давления и электронагреватели. В состав клапанов и регу­ляторов могут входит электро-, гидро- или пневмоприводы. В двигателях с вытеснительной подачей основные клапаны устанавливают непосредст­венно на смесительной головке камеры. В ЖРД с ТНА клапанов сущест­венно больше; их размещают, в частности, также на входе в ЖГГ.

Клапаны предназначены для обеспечения прохождения компонента топлива или управляющего газа дальше по магистрали в камеру, ЖГГ и другие узлы при их включении или для прекращения подачи компонен­та или газа при закрытии.

Регуляторами называют агрегаты, обеспечивающие изменение тяги (регуляторы тяги) и поддержание постоянного давления в камере сгорания (регуляторы давления).

Электронагреватели предназначены для поддержания заданного температурного режима, в частности для исключения замерзания высококипящих компонентов топлива (например, гидразина).

Кроме основных узлов и агрегатов в состав ЖРД могут входить уз­лы, обеспечивающие:

зажигание топлива в камере и ЖГГ (если топлива не самовоспламе­няющиеся); различают пиротехнические, электроискровые и комбиниро­ванные воспламенители;

запуск турбины ТНА (пусковые твердотопливные ГГ, бачки с пуско­выми компонентами топлива, газовые баллоны);

продувку определенных полостей двигателя инертным газом (азо­том или гелием) при запуске и выключении двигателя (баллон с проду­вочным газом, трубопроводы и клапаны);

создание управляющих моментов и сил (шарнирный или карданный подвес основной камеры или двигателя в целом и др.);

наддув топливных баков (баллоны со сжатым гелием, редукторы давления газа, теплообменники для испарения и подогрева небольшой части основных компонентов топлива и подачи их в газовую подушку соответствующего бака и т.д.);

устойчивую работу ДУ (демпферы колебаний, устанавливаемые в топливных магистралях);

измерение требуемых параметров двигателя, необходимое как для работы систем регулирования и управления (датчики систем регулирова­ния и управления, электрокабели), так и для оценки работы основных узлов и агрегатов двигателя (телеметрические датчики, телеметрические

кабели);

защиту агрегатов двигателя от тепловых потоков, исходящих от ре­активной струи камеры (жесткие термозащитные экраны, мягкие тепло­изоляционные чехлы и т.д.);

передачу тяги от двигателя к элементам ЛА и крепление различных агрегатов (рама двигателя, рама ТНА и т.д.)

Вопросы для самоконтроля

1. Какие составные элементы необходимы для создания реактивной силы?

Дата добавления: 2014-01-20