Маршевый двигатель
Cтраница 2
ЖРД; его создание относится к 1960 - м гг. Более 160 экземпляров этого ЖРД использовались в различных полетах, главным образом в качестве маршевого двигателя второй ступени ракеты-носителя Атлас-Центавр, в программе изучения Луны космическими аппаратами Сервейтор и в запусках автоматических межпланетных станций. Другой интересной особенностью этого двигателя является большая степень расширения сопла ( е 40 для модификации RL - 10A - 3), требующая полуторной длины охлаждающего тракта. В этом варианте жидкий водород через коллектор, размещенный между критическим сечением и срезом сопла, поступает в охлаждающий тракт и течет к срезу сопла, а после этого - в обратном направлении, к смесительной головке. [16]
Крылатая ракета морского базирования Томагавк ( США): а - тактический ( противокорабельный) вариант; б - стратегический вариант; / - система наведения; 2 - обычная боевая головка; Зяб - баки с горючим; 4 - стартовый двигатель; 3 - маршевый двигатель; 7 - корпус ракеты; 8 - ядерная боевая головка. [17]
Крылатая ракета морского базирования Томагавк ( США): а - тактический ( противокорабельный) вариант; 6 - стратегический вариант; / - система наведения; 2 - обычная боевая головка; 3 и 6 - баки с горючим; 4 - стартовый двигатель; у - маршевый двигатель; 7 - корпус ракеты; 8 - ядерная боевая головка. [18]
Дублирование электрических цепей дополнено пневматической системой останова двигателя, что обеспечивает безопасность при отказе. Маршевый двигатель ВКС Спейс Шаттл - первый американский ЖРД с встроенной электронной системой управления на базе ЭВМ. На рис. 164, а видно, что выход на режим осуществлялся плавно и укладывался в поле допуска. [19]
В действительности существует большое различие между этими двумя ситуациями. Ракетное топливо для маршевых двигателей современных ракет представляет собой смесь окислителя, жидкого кислорода и восстановителя, например керосина. [20]
В поворотных системах весь двигатель, сопло или выхлопные патрубки турбины установлены в подшипниках и могут поворачиваться в пределах какого-то угла с изменением направления вектора тяги. Это наиболее распространенный способ управления ( маршевые двигатели Н-1 и F-1 ракет-носителей семейства Сатурн, маршевый двигатель ВКС Спейс Шаттл SSME, RL-10, ЖРД с центральным телом), так как характеризуется минимальными потерями удельного импульса. Газовые рули и дефлекторы изменяют направление движения газового потока на выходе из сопла. Они доказали свою высокую надежность, но подвержены сильной эрозии и их применение приводит к потерям осевой тяги. Вторичный впрыск рабочего тела ( газа или жидкости) через стенку расширяющейся части сопла в основной поток продуктов сгорания приводит к возникновению косых скачков уплотнения, вызывающих изменение направления истечения части газа. Вспомогательные управляющие сопла постепенно эволюционировали к ЖРД малой тяги, которые также используются для управления космическим аппаратом и регулирования скорости полета при выключенном маршевом двигателе. [21]
 |
Система регулирования вектора тяги ТТУ ракеты-носителя Ти. [22] |
Два РДТТ, запускаемые вместе с маршевыми двигателями космического летательного аппарата многоразового использования Спейс Шаттл, отделяются после сгорания ( номинально через 122с) на высоте около 50 км. После ремонтно-восстановительных работ корпус ускорителя транспортируют обратно в космический центр, заливают новым зарядом ТРТ и подготавливают к повторному запуску. [23]
Ракетный двигатель твердого топлива ( РДТТ) является вторым ( после ЖРД) основным вариантом современного ракетного двигателя. РДТТ используется как в качестве стартового ускорителя, так и в качестве маршевого двигателя для баллистических или крылатых, ракет. [24]
В поворотных системах весь двигатель, сопло или выхлопные патрубки турбины установлены в подшипниках и могут поворачиваться в пределах какого-то угла с изменением направления вектора тяги. Это наиболее распространенный способ управления ( маршевые двигатели Н-1 и F-1 ракет-носителей семейства Сатурн, маршевый двигатель ВКС Спейс Шаттл SSME, RL-10, ЖРД с центральным телом), так как характеризуется минимальными потерями удельного импульса. Газовые рули и дефлекторы изменяют направление движения газового потока на выходе из сопла. Они доказали свою высокую надежность, но подвержены сильной эрозии и их применение приводит к потерям осевой тяги. Вторичный впрыск рабочего тела ( газа или жидкости) через стенку расширяющейся части сопла в основной поток продуктов сгорания приводит к возникновению косых скачков уплотнения, вызывающих изменение направления истечения части газа. Вспомогательные управляющие сопла постепенно эволюционировали к ЖРД малой тяги, которые также используются для управления космическим аппаратом и регулирования скорости полета при выключенном маршевом двигателе. [25]
Для управления полетом требуется изменять величину и направление вектора тяги ракетного двигателя. Изменение тяги по величине, или регулирование тяги, бывает желательным в разных пределах - от нескольких процентов для маршевых двигателей ускорителя до 1: 10 при посадке на Луну или другие планеты ( Рейнджер, лунный модуль КК Аполлон, ЖРД RL-10) и до 1: 100 при встрече и стыковке космических аппаратов. Управление вектором тяги позволяет изменять положение космического аппарата, создавая моменты по углам тангажа, рыскания и крена. Моменты, создаваемые по углу тангажа, поднимают или опускают нос аппарата, по углу рыскания поворачивают аппарат влево или вправо, по углу крена вызывают поворот относительно его продольной оси. В общем случае вектор тяги проходит через центр масс космического аппарата и направлен вдоль его оси, поэтому управление по каналам тангажа и рыскания можно осуществлять угловы. [26]
Идея использования водорода в качестве топлива для поршневых ДВС не нова. В конце 20 - х, начале 30 - х гг. текущего столетия в Германии и Англии были начаты разработки водородных маршевых двигателей для аэростатов и подводных лодок. Однако в связи с техническими трудностями по организации рабочего процесса, обусловленными моторными свойствами водорода, а также в связи с отсутствием эффективных и безопасных способов его аккумулирования эти работы были приостановлены. [27]
СПД, сломощью которого на протяжении последних десятилетий осуществляется коррекция орбит спутников и в ближайшем будущем предполагается их использование в качестве маршевого двигателя для длительных космических полетов Несмотря на разработку основ теории физических процессов [8], в ПУ данного типа остается целый ряд яв лений, которые еще предстоит детально изучить. [28]
ЖРД, применяемые в космической технике, по своему назначению можно разделить на три категории: для выведения на орбиту, для межорбитального перехода и для управления положением на орбите. Из маршевых ЖРД, используемых для выведения, будут рассмотрены только кислородо-водородные - от двигателей небольших тяг ( RL-10, НМ-7 и LE-5) до маршевого двигателя ВКС Спейс Шаттл с последующим сравнением их параметров. Мощные двигатели стартовых ступеней ракет-носителей типа F-1 неоднократно описывались в литературе и здесь рассматриваться не будут. Ожидается, что на ракетах-носителях следующего поколения вместо них будут использоваться ЖРД, подобные тем, схемы которых рассмотрены в гл. [29]
Двигатели этих агрегатов работают интенсивно и при переездах, и при работе на скважине. Подъемники на полуприцепах содержат те же механизмы, но для их транспортировки требуется седельный тягач. Однако маршевые двигатели этих подъемников работают только на скважине и, следовательно, служат значительно дольше. [30]
Страницы: 1 2 3