Атлас. Атлас конструкций жрд. Описания. Часть I
 Скачать 0.87 Mb.
|
428 кг. |
| тяга, тс: | |
| – в пустоте | 7,440 |
| топливо: | |
| – окислитель | ЖК |
| – горючее | Т-1 |
| секундный расход, кг/с: | |
| – окислителя | 15,734 |
| – горючего | 6,571 |
| весовое соотношение компонентов топлива | 2,4 |
| коэффициент избытка окислителя | 0,714 |
| давление газов, ата: | |
| – в камере сгорания | 69,5 |
| – в выходном сечении сопла | 0,074 |
| удельная тяга, сек: | |
| – в пустоте | 333,6 |
| относительная расходонапряжённость сечения у головки, г/(с·см2·ата) | 1,26 |
| объём камеры сгорания до критического сечения, л | 6,5 |
| литровая тяга в пустоте, кгс/л | 1144,6 |
| масса камеры, кг | 36,5 |
Камера представляет собой паяно-сварную конструкцию и состоит из камеры сгорания с форсуночной головкой и сопла (лист 50).
Форсуночная головка
Форсуночная головка состоит из корпуса (4), выполненного в виде силового кольца с днищем, являющимся средним днищем головки, сферического наружного днища (2) с фланцем, внутреннего (огневого) днища (1), дефлектора (5) и форсунок (3).
Полость окислителя образована средним и наружным днищами. Окислитель подводится в полость через отверстие во фланце. К внутреннему торцу фланца приварен решетчатый экран, обеспечивающий равномерный подвод окислителя ко всем форсункам.
Полость горючего образована средним и огневым днищами.Полость горючего разделена на две части дефлектором (5). Зазор между дефлектором и огневым днищем определяется высотой распорных втулок, устанавливаемых на форсунках (см.место I).
Горючее поступает из межрубашечного пространства камеры в полость горючего головки под дефлектор через овальные радиальные пазы в кольце корпуса (защищенные сетчатым фильтром), охлаждает огневое днище и проходит в полость над дефлектором к входным каналам форсунок.
Наличие дефлектора позволяет создать необходимую скорость движения горючего и обеспечить надежный отвод тепла от огневого днища головки. Для прохода горючего в дефлекторе имеется центральное отверстие и 42 отверстия (диаметром 3,1 мм), расположенных по двум концентрическим окружностям (см. вид по стрелке А, сеч. СС).
Форсунки центробежные, двухкомпонентные (место I), располагаются по концентрическим окружностям. Всего на головке размещается 91 форсунка.
Основные геометрические параметры и расходы форсунок,установленных в ядре потока и на периферии, одинаковы (см.рис. 3-2). Различие заключается в длине участка l и требованиях, предъявляемых при проливке форсунок к равномерности распыла компонентов топлива.
Рисунок 3-2
Неравномерность распыла окислителя у всех форсунок должна быть не более 50%. Неравномерность распыла горючего у форсунок ядра не должна превышать 70%, а у форсунок, расположенных у стенки камеры сгорания,–30%. Подбор рациональных длин l, обеспечивающих устойчивый рабочий' процесс в камере сгорания, производится экспериментально.
Герметичность и прочность соединения деталей головки и форсунок достигается их пайкой в один пакет серебряным припоем.
На головке установлен штуцер, соединенный каналом с полостью горючего (сеч. ЛЛ). К штуцеру подсоединяется пневмореле системы автоматического управления двигателем.
Цилиндрическая часть камеры сгорания и входной участок сопла
Внутренние стенки (10) и (21) вылолнены из прочной нержавеющей стали толщиной 1 мм. Наружные оболочки (12) и (23) – из пластичной нержавеющей стали толщиной 1,5 мм.
Переходные кольца (9) и (24), приваренные по торцам наружных оболочек, обеспечивают получение прочных швов при соединении частей камеры.
К торцам внутренних стенок приварены переходные кольца (8) и (25). Кольцо (8), выполненное из той же стали, что и внутренняя стенка, но большей толщины, позволяет получить надежный сварной шов с корпусом головки. Кольцо (25) с фрезерованными по наружной поверхности ребрами выполнено из пластичной нержавеющей стали для получения надежного сварного соединения стальной и бронзовой внутренних стенок.
Оболочки соединены между собой пайкой через гофрированные проставки с косыми гофрами (11) и прямым гофром (22) и по вершинам ребер кольца (25).
В конце цилиндрической части камеры установлен пояс завесы.
Пояс завесы
Пояс завесы (место II) выполнен в виде двух фасонных колец: кольца (16) и кольца завесы (15) с накладкой (18), состоящей из двух половин.
Ширина кольцевой щели определяется высотой зубчатой насечки, выполненной на переднем торце кольца завесы.
Горючее в пояс охлаждения проводится по двум угольникам через втулки (19) и попадает в полость коллектора, расположенную под накладкой.
Полость коллектора сообщается 60-ю равномерно расположенными тангенциальными каналами с полостью кольца завесы (место II, сеч. Т-Т).
Таким образом, горючее, получив закрутку в тангенциальных каналах, из полости кольца завесы равномерно распределяется по наклонным каналам, образованным зубчатой накаткой (см. вид Ф) и выходит на стенку камеры в виде пелены. Для сохранения пелены на начальном участке предусмотрены бурт на кольце (16) и скос на кольце завесы (15).
Горючее, проходящее по тракту наружного охлаждения, огибает пояс завесы под коллектором (20), который подкреплен гофрированной проставкой (17).
Сопло
Сопло спрофилировано методом характеристик с так называемой угловой точкой и конструктивно выполнено в виде трех частей: входного участка (описан выше), вставки в области критического сечения и закритической части.
Вставка области критического сечения сопла
Область сопла, характеризующаяся повышенными тепловыми нагрузками, возникающими при течении газового потока, выполнена из теплопроводного материала.
Внутренняя стенка (28) имеет фрезерованные ребра (см.сеч. ГГ и РР). Наружная оболочка (29) с приваренными к ней переходными кольцами (27) и (30) соединяется с внутренней пайкой твердым серебряным припоем по вершинам ребер.
Закритическая часть внутренней стенки вставки развальцовывается после надевания наружной оболочки (перед пайкой).
Закритическая часть сопла
Закритическая часть сопла имеет два различных по конструкции участка. На участке длиной 280 мм, прилегающем к области критического сечения, внутренняя стенка (34) (СТ = 1 мм) соединяется с наружной (36) (НАР = 1 мм) пайкой через три гофрированных проставки (35). Ближняя к критическому сечению проставка выполнена с косыми гофрами..
Переходные кольца (33) и (32) аналогичны кольцам (24) и (25) и имеют такое же назначение.
На втором участке внутренняя стенка (34) снабжена наружной гофрированной оболочкой (37) (сопло с «открытым гофром»). Для соединения с сопряженными участками сопла гофрированная оболочка имеет отбортовку по торцам (см.место III).
У среза сопла для увеличения жесткости и удобства подвода горючего в межрубашечное пространство поставлена наружная оболочка (38). Оболочка (38) соединена с внутренней стенкой пайкой через гофрированную проставку и сваркой через замыкающее кольцо (40).
К наружной оболочке (38) приваривается кольцевой коллектор (39), снабженный двумя патрубками для подвода горючего ж охлаждающий тракт камеры. В средней части оболочки (38), расположенной под коллектором, выполнены наклонные прорези, сообщающие полость коллектора с межрубашечньш пространством.
Соединение частей
Соединение частей сопла осуществляется путем сварки внутренних оболочек встык и наружных оболочек через соединительные кольца (26) и (31), каждое из которых состоит из двух полуколец.
Соединение цилиндрической части камеры с головкой осуществляется сваркой встык внутренней стенки с силовым кольцом корпуса головки и наружной оболочки с корпусом головки через цилиндрическую накладку (б), состоящую из четырех частей.
Образовавшаяся полость между корпусом головки (4) и цилиндрической накладкой (6) является кольцевым коллектором головки.
Кольцо (7), состоящее из четырех частей, и гофрированная проставка под ним, состоящая из нескольких частей, устанавливаются после выполнения сварного шва внутренних стенок с целью создания надежного охлаждения сварного шва и начального участка камеры сгорания.
При сборке этого узла при помощи точечной сварки частя гофрированной проставки крепятся к внутренней стенке, а части кольца (7) – к накладке (6).
На цилиндрической накладке (6) установлены патрубок со штуцером (сеч. ЖЖ), два переходника (сеч. ЕЕ) и два угольника (сеч. ДД).
Патрубок сообщается с полостью коллектора и служит для подвода сжатого воздуха, которым продуваются полость горючего перед запуском двигателя во избежание попадания окислителя в полости горючего (так же как и итуцер сеч. ИИ),
Два переходника предназначены для постановки в них запальников. Переходники приварены к бобышкам на цилиндрическом кольце корпуса головки и сообщаются с внутрикамерной полостью.
Угольники служат для отвода части горючего из полости коллектора головки в пояс завесы.
Система охлаждения
Система охлаждения камеры смешанная. Наружное охлаждение осуществляется горючим, проходящим по межрубашечному тракту. Внутреннее – горючим, поступающим через кольцо завесы на внутреннюю поверхность докритической части сопла. Расход горючего на завесу составляет 3,27% от расхода топлива через камеру.
Горючее, подводимое через два патрубка в коллектор (39) у среза сопла, поступает в межрубашечное пространство через наклонные прорези в оболочке (38) и проходит по каналам,образованным гофрированной проставкой с наружной и внутренней оболочками.
В районе стыковки оболочки (38) с гофрированной оболочкой (37) потоки соединяются и вся жидкость поступает в каналы,образованные внутренней стенкой и гофрированной наружной оболочкой (сеч. ММ и КК). В месте III охлаждающая жидкость вновь распределяется по наружным и внутренним каналам.
В области критического сечения горючее проходит по оребренным каналам (сеч. НН, РР, ГГ) и далее обтекает пояс завесы по наружному тракту. Для обеспечения попадания горючего из обоих трактов гофрированной проставки (22) в область узла завесы имеется кольцевая прорезь в проставке (место II, сеч. ПП). Такая же кольцевая прорезь имеется в проставке (17). После прохождения узла завесы горючее охлаждает цилиндрическую часть камеры и попадает в полость коллектора головки.
Из полости коллектора головки основная часть горючего поступает под дефлектор, охлаждает огневое днище и через форсунки подается в камеру сгорания. Меньшая часть горючего, отбираемая из коллектора головки, проходит фильтры (41) и попадает в пояс завесы на внутреннее охлаждение стенок.
Эксперименты подтвердили надежность работы цилиндрической части камеры без специально организованного внутреннего охлаждения. Это объясняется тем, что при расчетном равномерном распределении компонентов, благодаря влиянию стенки, в пристеночном слое образуется газ с пониженным соотношением компонентов. Теплообмен при этом эквивалентен теплообмену, рассчитанному для варианта с внутренним охлаждением, организованным поясом завесы у головки с расходом горючего на завесу 1%.
На разных участках охлаждающего тракта камеры каналы гофрированных проставок имеют различный наклон по отношению к образующей. Угол наклона выбирается из условия создания необходимой скорости охладителя, обеспечивающей надежное охлаждение стенки на данном участке.
При работе камеры на номинальном режиме подогрев керосина в охлаждающем тракте камеры сгорания и сопла составляет t = 110°C. Скорость горючего в критическом сечении WОХЛ = 27 м/с. Температуры стенки в критическом сечении со стороны газа TСТ.Г. = 717°K и со стороны жидкости TСТ.Ж. = 648°K
Узлы крепления
К цилиндрической части камеры приварены четыре штампованных кронштейна (13) с приваренными к ним бобышками (14) для крепления камеры к раме двигателя. Крепление осуществляется болтами.
Материалы
В таблице 3-1 приведены основные материалы, применяемые для изготовления деталей камеры.
Таблица 3-1
| Наименование деталей | Материал |
| корпус головки, фланец, форсунки, внутренняя стенка камеры сгорания, кольца завесы | Ст. Х18Н9Т |
| наружное днище, дефлектор, внутренняя стенка закритической части сопла, гофрированные проставки и наружная гофрированная оболочка, коллектор для подвода охлаждающей жидкости | Ст. Х18Н10Т |
| огневое днище | медь М1-ХК-М |
| внутренняя стенка области критического сечения | бронза БрХ0,8 |
| наружная оболочка камеры сгорания и сопла, соединительные полукольца, переходные оребренные кольца внутренних стенок, кронштейны | Ст. 1Х21Н5Т |
| припои: | |
| – для деталей головки и форсунок, бронзовой вставки (в области критического сечения) | ПСр37,5 |
| – для узлов камеры сгорания и сопла | Г70НХ |
Воспламенение компонентов
Воспламенение компонентов осуществляется от пирозапальников, установленных у головки камеры сгорания.
При запуске двигателя жидкий кислород, охлаждая магистрали, испаряется.
За счет испарившегося кислорода давление в камере при наличии заглушки в критическом сечении несколько повышается и запуск двигателя в высотных условиях облегчается. Продувка по линиям горючего головки и пояса завесы (см. сеч. ЖЖ и ИИ) не допускает попадания окислителя в полости горючего. После поступления в камеру горючего продувка выключается и происходит воспламенение смеси компонентов топлива от запальников. Заглушка выбивается давлением газов и двигатель выходит на режим предварительной, а затем и главной ступени.