Вывод и анализ формулы тяги РД.

Воспользуемся теоремой импульсов - импульс силы равен измене­нию количества движения:

 

- масса израсходованного топлива, W – скорость газового потока

 

Р=ṁ W_э – тяга ракетного двигателя в пустоте, W – эффективная скорость истечения

 

 

 

 

 

 

 

Р=ṁ W_э

 

3. Принципиальные пневмогидравлические схемы ЖРДУ. Вытеснительная система питания. Достоинства и недостатки. Область применения.

Работа камеры жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) обеспечивается пневмогидравлической системой (ПГС) двигательной установки. Под ПГС понимается совокупность пневмогидравлических устройств и магистралей, обеспечивающих хранение топливных компонентов и газа на борту летательных аппаратов (ЛА), их подачу во время работы двигателя под определенным давлением и с определенным расходом в камере сгорания (КС) и газогенераторе (ГГ) двигателя, запуск и останов двигателя, а также выполнение некоторых других операций, определяемых назначением и спецификой эксплуатации ЛА. В свою очередь ПГС состоит из ряда систем, среди которых по функциональному назначению можно выделить следующие основные системы:

-Подачи топлива;

-Наддува топливных баков;

-Запуска;

-Останова;

-Регулирования;

-Некоторые вспомогательные – заправки, блокировки, продувки, аварийного слива и др.

При небольшой тяге двигателя (и, следовательно, небольшом расходе топлива) турбонасосный агрегат становится слишком «тяжеловесным» элементом, ухудшающим весовые характеристики двигательной установки. Альтернативой насосной топливной системе служит вытеснительная, при которой поступление топлива в камеру сгорания обеспечивается давленнием наддува в топливных баках, создаваемое сжатым газом, чаще всего азотом, который негорюч, неядовит, не является окислителем и сравнительно дёшев в производстве. Для наддува баков с жидким водородом употребляется гелий, так как другие газы при температуре жидкого водорода конденсируются и превращаются в жидкости.

При рассмотрении функционирования двигателя с вытеснительной системой подачи топлива из схемы на рис. 1 исключается ТНА, а компоненты топлива поступают из баков прямо на главные клапаны ЖРД (9) и (10). Давление в топливных баках при вытеснительной подаче должно быть выше, чем в камере сгорания, баки — прочнее (и тяжелее), чем в случае насосной топливной системы. На практике давление в камере сгорания двигателя с вытеснительной подачей топлива ограничивается величинами 10 — 15 ат. Обычно такие двигатели имеют сравнительно небольшую тягу (в пределах 10 т). Преимуществами вытеснительной системы является простота конструкции и скорость реакции двигателя на команду пуска, особенно, в случае использования самовоспламеняющихся компонентов топлива. Такие двигатели служат для выполнения маневров космических аппаратов в космическом пространстве

 

 

Достоинства:

- Самый высокий удельный импульс

- Управляемость по тяге: регулируя расход топлива, можно изменять величину тяги в большом диапазоне и полностью прекращать работу двигателя с последующим повторным запуском.

-выгодно использовать для больших РН: экономия массы баков в отличии от ТРД.

Недостатки:

- ЖРД и ракета на его основе значительно более сложно устроены, и более дорогостоящи

- Компоненты жидкого топлива в невесомости неуправляемо перемещаются в пространстве баков. Для их осаждения необходимо применять специальные меры, например, включать вспомогательные двигатели, работающие на твёрдом топливе или на газе.

- В настоящее время для химических ракетных двигателей (в том числе и для ЖРД) достигнут предел энергетических возможностей топлива, и поэтому теоретически не предвидится возможность существенного увеличения их удельного импульса

 

1.Газобаллонная система подачи топлива.

Одним из наиболее простейших способов подачи компонентов топлива является вытеснение их из топливных баков нейтральным газом (азотом) или воздухом высокого давления (рис.6). Газ высокого давления (250-300 атм.), заключенный в баллоне 1, поступает в газовый редуктор давления 2, где его давление снижается до необходимой величины. Из редуктора газ поступает в топливные баки 3. Под действием давления газа компоненты топлива вытесняются из баков и по трубопроводам поступают в камеру сгорания двигателя 5, разрывая при запуске установленные на трубопроводе мембраны 4.

Давление подачи должно быть больше давления газа в камере сгорания на величину гидравлических потерь на линии подачи топлива (бак – камера сгорания).

Основной недостаток баллонной системы состоит в том, что в ней баки находятся под давлением подачи компонентов, вследствие чего вес баков, которые должны быть очень прочными, получается очень большим. Кроме того, баллон со сжатым газом также имеет вес и объем газа, вытесняющего компоненты.

Если емкости для компонентов велики, то вес баков, баллонов и запаса газа достигает таких больших величин, что использовать эту систему становится невозможным. Поэтому газобаллонная подача применяется в ЖРД с небольшой тягой и малой продолжительностью работы, которые в основном используются в качестве стартовых ускорителей.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: