ТехнпрЖРДВОРОБЕЙ1-124. Ббк 27 4 в 75 Федеральная программа поддержки книгоиздания России
 Скачать 3.5 Mb.
|
1.2. Общие требования к ЖРДВ связи с высокими силовыми и температурными нагрузками на агрегаты и сложной схемой их взаимодействия первым (основным) требованием к ЖРД является абсолютная надежность процесса его функционирования. Для изготовления агрегатов необходимо применять высокопрочные и жаростойкие материалы. Второе требование — минимизация массы топлива и сухой массы ЖРД, обеспечиваемая за счет использования тонкостенных конструкций. Соединение деталей следует выполнять наиболее совершенными технологическими процессами (с применением современных методов сварки, пайки, склеивания), чтобы прочность соединения (при минимальной массе) была не ниже прочности основного материала. Особое внимание уделяется очистке деталей от технологических загрязнений, отделке рабочих поверхностей деталей, обеспечению точности размеров и взаимного расположения поверхностей и деталей. Все это достигается высокой культурой производства и четким соблюдением производственной и технологической дисциплины. Третьим требованием к ЖРД является обеспечение независимости его от условий внешней среды (температуры окружающей среды, состояния невесомости, космического и ядерного облучения). Четвертое требование к ЖРД — устойчивость динамических процессов по отношению к колебательной границе. Пятым требованием является радиационная безопасность. К требованиям экономического характера относятся: возможно меньшая стоимость разработки; меньшее время разработки (время от начала разработки до начала летных испытаний или эксплуатации); наименьший риск в смысле неудачи разработки, который возможен в тех случаях, когда в конструкцию закладываются технические решения, не прошедшие достаточную проверку; возможно меньшее загрязнение окружающей среды; возможно меньшие габаритные размеры, особенно по длине, простота, дешевизна и безопасность перевозки, хранения и предполетного обслуживания, а также неуязвимость при эксплуатации, т. е. нечувствительность к внешним воздействиям, например к загрязнению компонентов топлива, к различным ошибкам обслуживающего персонала и т. д.; относительная простота схемы и реализующей ее конструкции и технологичность. Процессы изготовления (штамповки, литья, механической и физико-химической обработки) деталей, а также процессы сварки, пайки, сборки узлов, агрегатов и двигателя в целом и контроль их качества должны быть достаточно простыми и доступными. Кроме того, указанные процессы должны обеспечивать возможность автоматизации, а конструкция узлов и агрегатов должна позволять использование неразрушающих методов контроля на любых этапах сборки и сдачи заказчику. Общие требования к турбонасосным агрегатам (ТНА) — надежное обеспечение беспрерывной подачи необходимого количества компонентов в камеру сгорания под заданным давлением с возможно более высоким КПД; минимальные габариты и масса, а следовательно, максимально возможная угловая скорость; минимальная стоимость изготовления; обеспечение устойчивой работы двигателя на всех его режимах. Требования к насосам: приспособленность к работе с агрессивными жидкостями; отсутствие трения между деталями насоса, которое при работе на окислителях приводит к местному нагреву внутренних частей насоса, возгоранию и даже взрыву насоса (если в этих насосах имеются трущиеся пары, то насосы могут оказаться непригодными для ЖРД); антикавитационные свойства, т. е. работоспособность при малых давлениях на входе; такая характеристика (зависимость создаваемого напора от расхода жидкости), которая обеспечивала бы устойчивую работу системы питания как на основных, так и на переходных режимах работы двигателя; способность перекачивать компонент с некоторым содержанием газа и пара. 1.3. Основные узлы и агрегаты ЖРДК основным узлам к агрегатам ЖРД относятся камера, система подачи компонентов (горючего и окислителя) из топливных баков в камеру сгорания, газогенератор, топливные магистрали и агрегаты автоматики. Камера ЖРД состоит из камеры сгорания и сопла. В камере сгорания температура продуктов сгорания может достигать 4000 К, а давление — более 20 МПа. Подача компонентов в двигателях больших тяг осуществляется турбонасосными агрегатами, а небольших — путем вытеснения компонентов из баков сжатым газом. ТНА обычно состоит из насосов (горючего и окислителя) и приводящей их в действие турбины. В газогенераторе основное или вспомогательное топливо в результате экзотермических химических реакций преобразуется в генераторный газ. Топливные магистрали соединяют основные узлы и агрегаты: насосы с камерой и газогенератором, газогенератор 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 (форсуночной) головкой камеры, называют газопроводом. Трубопроводы магистралей могут быть полностью жесткими или 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. Агрегаты автоматики, обеспечивающие управление, регулирование или обслуживание ЖРД, могут быть механическими, гидравлическими, пневматическими, электрическими, пиротехническими и т. д. К агрегатам автоматики ЖРД относятся клапаны, регуляторы, сигнализаторы (реле) давления и электронагреватели. Клапаны предназначены для обеспечения прохождения компонента топлива или управляющего газа дальше по магистрали в камеру, газогенератор и другие узлы при их включении или для прекращения подачи компонента или газа при закрытии. Регуляторы обеспечивают изменение тяги (регуляторы тяги) и поддержание постоянного давления в камере сгорания (регуляторы давления). Электронагреватели поддерживают заданный температурный режим. Кроме основных узлов и агрегатов, в состав ЖРД могут входить узлы, которые обеспечивают: — зажигание топлива в камере и газогенераторе (ГГ), если топлива несамовоспламеняющиеся; 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); — 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 двигателя (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); — передачу тяги от двигателя к элементам ЛА и крепление различных агрегатов (рама двигателя, рама ТНА и т.д.). |