ТехнпрЖРДВОРОБЕЙ1-124. Ббк 27 4 в 75 Федеральная программа поддержки книгоиздания России
 Скачать 3.5 Mb.
|
Глава 1. Общие сведения о ЖРД1.1. Классификация ЖРДЖРД является ракетным двигателем, использующим химическое топливо, которое является одновременно источником энергии и рабочим телом для получения тяги. Характерная особенность ЖРД по сравнению с другими РД — высокие удельные расходы топлива (массовый расход топлива, приходящийся на единицу развиваемой, тяги), что объясняется необходимостью иметь на борту аппарата горючее и окислитель. ЖРД можно классифицировать по назначению, условиям эксплуатации, способам подачи топлива в камеру двигателя, по числу и виду применяемых компонентов топлива в двигателе. По назначению различаются ЖРД: маршевые (носители космических ЛА, баллистических ЛА, маневренных беспилотных и пилотируемых ЛА); комбинированные (ЖРД + ВРД и ЖРД + ПВРД); вспомогательные (стартовые — для форсирования взлета и для создания искусственных перегрузок ЛА); двигатели систем управления (рулевые ЖРД, обеспечивающие управление вектором тяги и точную ориентацию продольной оси ЛА относительно трассы полета). По условиям эксплуатации ЖРД подразделяются на следующие виды: однократного включения (для баллистических ракет, ракет-носителей, маневренных беспилотных ЛА, используемых в атмосферной зоне Земли); однократного повторного включения (стартовые ускорители взлета ЛА, позволяющие осуществлять многократный запуск при минимальном эрозионном и коррозионном воздействии вытекающих из сопла двигателя продуктов сгорания на конструкцию ЛА и взлетно-посадочную площадку); многократного включения (двигатели третьей ступени для точного вывода на орбиту космических аппаратов); многократного использования (повторное использование после полета, дефектации и ремонта, т.е. они должны быть ремонтопригодными и изготовленными по агрегатно-блочному принципу). По способам подачи топлива в камеру ЖРД подразделяются на двигатели: с вытеснительной подачей топлива из баков в камеру — для двигателей малых тяг; с подачей топлива в камеру с помощью турбонасосного агрегата (ТНА) — в основном для двигателей больших тяг с дожиганием продуктов газогенерации в камере ЖРД после их использования в турбине для привода насосов и без дожигания. По числу и виду применяемых компонентов топлива (их агрегатному состоянию и свойствам, условиям хранения и воспламеняемости) ЖРД классифицируют следующим образом: однокомпонентные, применяемые чаще всего для питания камер двигателей и газогенераторов в условиях повышенных требований к надежности их процессов функционирования (например, использование гидразина как монотоплива); двухкомпонентные (применяемые в большинстве ЖРД), которые подразделяются на высококипящие, или стабильные, и на низкокипящие, или криогенные. Важное значение имеет плотность компонентов, коррозионная активность по отношению к конструкционным материалам, токсичность, чувствительность к удару (взрывоопасность). Например, азотная кислота (HNO3), четырехокись азота (N2O4), аммиак (NH3), перекись водорода (Н2О2), хлорная кислота (НClO4) агрессивны и токсичны; несимметричный диметилгидразин (СН3)2N2Н2 и гидразин (N2Н4) токсичны; перекись водорода и хлорная кислота взрывоопасны. Все вышеуказанное необходимо учитывать при создании ЖРД. ЖРД используется в основном для ракет, космических аппаратов и самолетов. Ракеты с ЖРД предназначены для следующих целей. Ракеты «Земля—Земля» используются для переноса полезного груза с одного места поверхности Земли в другое. К ним относятся ракеты, стартующие с корабля, из-под воды и т. п. С помощью ракет «Земля—космос» доставляют полезный груз с поверхности Земли на орбитальные (космические) траектории. Для поражения воздушных целей используют ракеты «Земля-воздух», «вода—воздух» или «воздух—воздух», а для поражения с воздуха целей, расположенных на поверхности Земли или под водой, — ракеты «воздух—Земля» или «воздух—вода». На самолетах ЖРД устанавливают в качестве ускорителя, обеспечивающего кратковременное увеличение тяги. Космические ракеты обычно состоят из нескольких ступеней, работающих последовательно одна за другой. На рис. 1.1 изображена трехступенчатая ракета-носитель космического корабля «Восток», первая ступень которой состоит из четырех блоков, расположенных вокруг центрального блока (вторая ступень) в плоскости стабилизации. На каждом из четырех блоков установлен четырех камерный ЖРД РД-107 с тягой в пустоте 10006,2 кН, с двумя рулевыми качающими камерами (рис. 1.2), работающий на жидком, кислороде и керосине. Конструкция двигателя РД-108 второй ступени аналогична конструкции РД-107, но она имеет четыре рулевые камеры и больший ресурс, так как РД-108 запускается при старте ракеты одновременно с двигателем первой ступени. Тяга его в пустоте 918,0 кН. На двухступенчатой ракете-носителе «Космос» установлены два ЖРД: РД-214 (первая ступень) с тягой в пустоте 726,0 кН, работающий на высококипящем азотнокислом окислителе и продуктах переработки керосина; РД-219 (вторая ступень) с тягой в пустоте 108,0 кН, работающий на жидком кислороде и несимметричном диметилгидразине (рис. 1.3, а и б).  Рис. 1.1. Трехступенчатая ракета-носитель космического корабля «Восток»: а — общий вид; б — первая и вторая ступени  Рис. 1.2. Четырех камерный ЖРД РД-107  Рис. 1.3. Четырех камерные ЖРД: а — РД-214; б — РД-219 |