5.6. Работа турбонасосного агрегата

После срабатывания пиромембранных клапанов на входных магистралях двигателя, под действием гидростатического давления столба жидкости и давления наддува баков компоненты топлива поступают в полости насосов. Из насоса окислителя и второй ступени насоса горючего компоненты поступают и основной газогенератор, а горючее из первой ступени насоса «Г»в камеру сгорания.

Газ, полученный при сгорании компонентов топлива в ГТ, поступает к лопаточному сопловому аппарату турбины. Откуда поступает на рабочее колесо, приводя его во вращение. Отработанный газ, выходя с лопаток турбины, поступает в коллектор, откуда по газоводам проходит в ФГ камеры сгорания.

Принцип работы обоих насосов одинаков. Через входной патрубок компонент топлива поступает в заборники насоса, по которым он подводится к шнекам. Из шнеков компонент поступает в крыльчатку. В каналах крыльчатки жидкость подхватывается лопатками и отбрасывается с большой скоростью к периферии. При этом происходит увеличение давления жидкости. Из крыльчатки жидкость поступает в улитку.

При движении жидкости по диффузору скорость ее движения уменьшается, а давление возрастает. При выключении двигателя происходит отсечка линий питания газогенератора окислителем и горючим. Поступление рабочего тела от газогенератора к турбине прекращается и турбонасосный агрегат останавливается.

6. Газогенераторы, смеситель

6.1. Газогенератор тна

Газогенератор предназначен для создания рабочего тела - газа, необходимого для привода турбины ТНА и наддува бака «О» ракеты через смеситель.

Двухзонный газогенератор (рис. 18) представляет собой неразъемную сварную конструкцию, состоящую из плоской форсуночной головки 1, пояса разбавления и наружной рубашки. Детали наружной рубашки образуют сферическую поверхность.

Соединение деталей и узлов газогенератора осуществлено путем сварки и пайки.

Форсуночная головка (рис. 19) состоит из внутреннего 8, среднего и наружного 4 днищ, приваренных к силовому кольцу 6. Внутреннее и среднее днища образуют полость окислителя, а среднее и наружное - полость горючего. Для уменьшения объема полости горючего в ней имеется заполнитель 3, закрепленный кольцом 1 и крючками 5.

На форсуночной головке расположено 85 форсунок горючего и 288 форсунок окислителя. Схема расположения форсунок - сотовая. Форсунки горючего припаяны к внутреннему и среднему днищам, форсунки окислителя - к внутреннему днищу.

Пояс разбавления (рис. 18) состоит из стенки 5, рубашки 6, дефлектора 7 и 32 распылителей 8 , установленных в два ряда в шахматном порядке. В распылителях имеются отверстия, диаметры, количество и схема расположения которых в распылителях выбраны из условия обеспечения равномерности поля температур газа на выходе из газогенератора. Для обеспечения вибропрочности распылителей второго от ФГ ряда к ним приварена цилиндрическая обечайка 10.

К днищу 2 приварены две проушины 19 и кронштейн 17 для крепления узлов двигателя. На кронштейн 16 устанавливается вибродатчик, на швеллеры 18 -держатели под датчики давления.

Детали наружной рубашки изготовлены из высокопрочной нержавеющей стали, распылители из жаропрочной стали, внутреннее днище - из специальной бронзы с припайкой к нему со стороны окислителя фольги толщиной 0,1 мм из стали Х18Н9. Остальные детали газогенератора изготавливаются из нержавеющей высоколегированной стали.

На периферийную часть внутреннего днища (со стороны огневой полости), на внутренние поверхности колец 6, 9 (рис. 18) и обечайки 10 нанесено жаростойкое циркониевое покрытие с подслоем нихрома для защиты от теплового и эрозионного воздействия горячих газов. На огневую поверхность днища 8 (рис.19) наносится покрытие из пористого хрома.

Работа газогенератора. Горючее подается через фланец 2 (рис. 19) на форсуночную головку, откуда через форсунки - во внутреннюю полость газогенератора. Окислитель подводится в ГГ через два фланца 3 (рис. 18). Около 70% окислителя проходит в форсуночную головку и распыливается форсунками, остальная часть окислителя проходит по каналам, образованным рубашкой 6 и оребренной стенкой 5, охлаждая последнюю. Далее окислитель через отверстия в рубашке 6 поступает в полость Р и через отверстия в распылителях впрыскивается во внутреннюю полость газогенератора против потока газа. Заданное распределение расходов между форсуночной головкой и поясом разбавления обеспечивается подбором проходного сечения между рубашкой 6 и стенкой 5.

Указанная схема обеспечивает протекание процесса образования окислительного газа в газогенераторе в двух зонах. Около форсуночной головки происходит смешение и сгорание компонентов топлива с образованием газа повышенной температуры (первая зона). В зоне распылителей продукты сгорания, поступившие из первой зоны, разбавляются окислителем для снижения температуры их до требуемого уровня (вторая зона). С целью улучшения условий охлаждения стенок ГГ расходы через расположенные в периферийной зоне форсунки окислителя 10 (рис. 19) и форсунки горючего подобраны таким образом, чтобы температура пристеночного слоя была ниже, чем температура «ядра».