Материал: Шевелюк, М. И. Теоретические основы проектирования жидкостных ракетных двигателей учебное пособие для высших учебных заведений

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

478 Гл. 10. Проектирование и расчет систем топливоподачи ЖРД

Вытеснительную систе му топливоподачи с газо вым, пороховым и жидко стным аккумуляторами давления иногда соответ ственно называют газо баллонной, газопороховой и газогенераторной систе мой топливоподачи.

Нагнетательная систе ма топливоподачи ЖРД может иметь:

1) механический при вод насосов от основно

го двигателя боевого

аппарата (подобно не которым самолетным

Фиг. 10.3. Принци пиальная схема вы теснительной систе мы топливоподачи ЖРД с ЖАД.

1—баллон для сжато го воздуха, 2—редук тор давления возду ха; 3 и 4—баки для

вспомогательных ком понентов топлива,

5 — газогенератор,

6—бак для основного окислителя, 7—бак для основного горю чего, 8—отсечные (контрольные) клапа ны или рвущиеся мембраны, 9—камера

двигателя.

Фшг. 10. 4. Принципиаль ная схема турбонасосной системы топливоподачи ЖРД с перекисеводород ным парогазогенератором (с твердым и жидким катализаторами перекиси

водорода).

/—баллон сжатого газа, 2—редуктор давления, 3—бак для водного раствора пер манганата натрия, 4—бак для водного раствора пере киси водорода, 5—реактор перекиси водорода с жидким катализатором. 6—реактор перекиси водорода с твер дым катализатором, 7—бак для горючего. 8—бак для окислителя. 9—центробежный насос горючего. 10—парога зовая турбина. 11—центро бежный насос окислителя,

12—камера двигателя.

ЖРД — ускорителям ма невра),

2) автономный привод насосов в виде парогазо вой турбины или другого типа двигателя.

Топливоподачу центро

бежными или винтовыми

насосами с приводом от турбины принято назы вать турбонасосной систе мой топливоподачи.

В качестве рабочего тела для питания турби ны ТНА принципиально

могут быть использо

ваны:

1) парогаз, получае мый в результате разло

жения 80—82|%-ной пере

киси водорода в парогазо-

генераторе	«холодного»
типа (фиг. 10.4);
2) газ,	получаемый
в результате		сгорания
основных	или	вспомога

тельных компонентов топ

лива	в парогазогенерато-
ре	«горячего»	типа
(фиг.	10.5);

j? 1. Основные типы систем топливоподачи ЖРД

479

3)газ, отбираемый из камеры сгорания двигателя (фиг. 10.6

4)пороховой газ, получаемый в результате медленного горе

ния порохового заряда в специальной камере;

5)сжатый газ, находящийся на борту боевого аппарата в спе

циальном баллоне.

В любой вытеснительной системе топливоподачи ЖРД топлив ные баки находятся под давлением, несколько превышающим дав ление в камере сгорания. В турбонасосной же системе топливные баки почти разгружены от давления газа (в баках давление газа

Фиг. 10. 5. Принципиальная схема турбонасосной системы топливоподачи с газогенератором «горячего» типа. ■

1—насос для подачи окислителя, 2—газогенератор, 3—насос для подачи воды в реактор, 4—парогазовая турбина, 5—насос для подачи горючего, 6—камера двигателя.

обычно не превышает 2—3,5 кг/см2), в результате чего вес их отно сительно небольшой.

Продукты сгорания топлива в парогазогенераторе и отбираемые непосредственно из камеры сгорания перед поступлением в турби ну должны охлаждаться до безопасно допустимой для лопаток тур бины температуры (500—850° С).

Одной из важных проблем, с которой приходится сталкиваться при применении турбонасосной системы подачи, является кавита ция в центробежных насосах. Для обеспечения бескавитационной

работы насосов при достаточно большом числе оборотов необходимо

создавать перед ними подпор, причем чем больше будет этот под пор, тем более быстроходные можно применять насосы, тем мень ше будут вес и габариты ТНА.

По принципу действия современные системы теплопередачи

ЖРД делятся на системы одноразового действия, часто без регу лирования расхода топлива (тяги) и применяемые в двигателях снарядов и воздушных торпед, и многоразового действия, в боль шинстве случаев с регулированием расхода топлива и обычно при меняемые в маршевых авиационных двигателях.

Наиболее важной характеристикой любой системы топливо

подачи ЖРД является ее удельный вес, определяемый как

■480 Гл. 10. Проектирование и расчет систем топливоподачи ЖРД

отношение общего веса	системы Gcn к объему топливных баков
VE, т. е.
Тс.п = “ кг\л.		(10.1)
	гб
Общий вес системы	топливоподачи также можно	относить
и к весу запаса топлива в баках:
	кг,	(10.2)

где ут— удельный вес топлива в баках в кг/л.

К системе топливоподачи любого типа предъявляются следующие основные требова ния:

1)простота, компактность и малый вес кон струкции;

2)равномерность подачи рабочих компо нентов к месту их потребления и легкость управления двигателем;

3)высокая экономичность и надежность

работы; 4) дешевизна изготовления и удобство экс

плуатации.

Так как иногда двигатель должен менять развиваемую им тягу по ступеням и периоди чески включаться в работу и выключаться, то

Фиг. 10.6. Принципи				в этом случае дополнительно требуется, чтобы
альная схема турбона				система топливоподачи	обеспечивала • строго
сосной системы топли-				определенный закон изменения тяги, надежное
воподачи ЖРД с от7
бором газа из камеры				включение двигателя в	работу и	выключение
сгорания двигателя			и	его, когда это требуется по условиям эксплуа
■ охлаждением		его	до	тации.
определенной		темпе		Различные схемы систем топливоподачи по-
ратуры	добавлением
некоторого количества				разному изменяют свои весовые и экономиче
горючего.				ские характеристики при изменении давления в
/—бак горючего.		2—бак		камере сгорания и тяги	(секундного расхода
окислителя. 3—насос го				компонентов топлива) двигателя, времени его
рючего,	4—газовая тур
ля, 6—газовый стартер				работы (запаса компонентов в баках) и соот
бина, 5—насос окислите				ветственно имеют различные оптимальные зна
турбины. 7—камера сме
шения горячего		газа	с	чения параметров и области наиболее эффек
добавочным горючим, 8—
камера	двигателя.			тивного применения, связанные с назначением
				летательного аппарата.
Области и границы целесообразного применения той или иной
схемы	системы топливоподачи ЖРД и ее				отдельных	агрегатов
до сего	времени точно не установлены.

На выбор типа системы топливоподачи и ее отдельных элемен тов в первую очередь влияет удельный вес, а во вторую — сравни

§ 1. Основные типы систем,	топливоподачи ЖРД	481
тельная конструктивная сложность,	стоимость и экономичность

работы.

При проектировании двигателя соответствующий тип системы

топливоподачи и конструктивные особенности ее отдельных эле ментов обычно обусловливаются назначением, величиной тяги, про должительностью и режимом работы двигателя, а также весовы

ми, технологическими, экономическими, эксплуатационными и дру гими соображениями. В связи с этим целесообразно кратко рас смотреть основные достоинства и недостатки существующих схем систем топливоподачи ЖРД.

Достоинствами вытеснительной системы топливоподачи с ГАД, ЖАД и ПАД являются:

1)простота и дешевизна конструкции;

2)небольшие габариты и удельный вес, если двигатель имеет

малую тягу и небольшую продолжительность работы;

3)стабильность подачи компонентов топлива в камеру сгора ния, если газовый аккумулятор снабжен редуктором давления или пороховой аккумулятор — высокочувствительным клапаном сброса излишнего давления пороховых газов, и т. п.

Основные недостатки этих систем топливоподачи:

1)большой удельный вес топливных баков ввиду необходимо сти выполнять их более прочными для работы под значительным давлением газа, особенно в случаях использования горячих газов

(при наличии в системе ПАД или ЖАД);

2) большой удельный вес аккумулятора давления со сжатым

внем газом (в случае применения ГАД);

3)большие потери .тепла от горячих газов в окружающую сре ду (в случаях применения ПАД или ЖАД), что увеличивает удель

ный вес потребного порохового заряда или топлива для газообра зования;

4)скорость горения пороха зависит от температуры окружаю щей среды, в связи с чем поверхность его горения приходится опре делять исходя из скорости сгорания при возможно более низкой температуре окружающей среды, что связано с необходимостью установки на аккумуляторе клапана сброса давления и потерей

части энергии пороха;

5)при увеличении времени работы двигателя вес этих систем

топливоподачи резко увеличивается, что делает их непригодными для двигателей с большой тягой и значительной продолжительно

стью работы.

Если сжатый газ перед поступлением в топливные баки подо гревать, то можно уменьшить его весовой запас в баллоне системы во столько раз, во сколько раз будет повышена температура.

Вследствие отмеченных особенностей вытеснительная система топливоподачи применима только для двигателей малых и средних тяг с небольшой продолжительностью работы. Эта система с ГАД применяется также в стационарных экспериментальных установ

31 371

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/124647

Смотрите также:

«Характеристика объектов коммерческой деятельности в торговле»
05_линейная регрессия
1253
1310
1846
2448
2448
25.05.20 г. Расчёт срока окупаемости
3_Pravookhranitelnye_organy_otveta_na_65_vopro
3244