- •16.3. Схемные и конструктивные решения ракетных двигателей
- •Литература
- •1. Основы теории термических ракетных двигателей
- •1.1. Введение
- •1.2. Краткий исторический экскурс
- •1.3. Классификация реактивных двигателей
- •2.1. Ракетный двигатель как тепловая машина летательного аппарата
- •2.2. Выходные показатели ракетного двигателя
- •2.2.1. Тяга ракетного двигателя
- •2.2.2. Удельные параметры ракетного двигателя
- •2.5. Зависимость начальной массы ракеты от удельного импульса
- •2.2.3. Расходный комплекс камеры
- •2.2.4. Коэффициент тяги
- •2.2.5. Геометрическая степень расширения сопла
- •2.2.6. Удельная масса ракетного двигателя
- •2. Генерация рабочего тела
- •3.1. Оценка эффективности ракетного двигателя
- •3.2. Топлива ракетных двигателей
- •3.3. Жидкие ракетные топлива
- •3.3.1. Коэффициент избытка окислителя
- •3.3.2. Основные характеристики жидких топлив
- •3.3.3. Твердые ракетные топлива
- •Лекция 4
- •4.1. Гибридные топлива
- •4.2. Горение жидких топлив
- •4.3. Горение твердых топлив
- •5.1. Горение гибридных топлив
- •5.2. Термогазодинамика ракетного двигателя
- •5.2.1. Термодинамические расчеты состава и параметров рабочего тела
- •5.2.2. Термогазодинамика потока рабочего тела
- •6.1. Течение газа в соплах
- •6.2. Профилирование камеры жидкостного ракетного двигателя
- •6.2.1. Определение размеров камеры сгорания
- •6.2.2. Профилирование сопла
- •6.2.3. Профилирование сопла ракетного двигателя твердого топлива
- •6.2.4. Потери удельного импульса в ракетных двигателях (в камере жрд и рдтт)
- •6.2.5. Потери удельного импульса в сопле
- •3. Схемные и конструктивные решения жидкостных ракетных двигателей
- •7.1. Тепломассообмен в ракетных двигателях
- •7.1.1. Конвективный теплообмен
- •7.1.2. Массообмен по тракту сопла ракетного двигателя твердого топлива
- •8.1. Радиационный теплообмен в ракетных двигателях
- •8.2. Перенос теплоты в конструкциях ракетных двигателей
- •8.3. Организация тепловой защиты жидкостного ракетного двигателя
- •9.1. Тепловая защита в ракетных двигателях твердого топлива
- •10.1. Основные узлы и агрегаты жидкостного ракетного двигателя
- •10.2. Схемы двигательных установок с вытеснительной системой подачи топлива
- •10.3. Схемы жидкостных ракетных двигателей с турбонасосной системой подачи топлива
- •11.1. Турбонасосные агрегаты жидкостных ракетных двигателей
- •11.2. Величины, характеризующие работу насоса
- •12.1. Турбины турбонасосных агрегатов
- •12.1.1. Классификация турбин
- •12.2. Жидкостные генераторы газа
- •4. Схемные и конструктивные решения жидкостных ракетных двигателей малой тяги
- •13.1. Движение космических летательных аппаратов
- •13.2. Управление движением космического летательного аппарата Активные, пассивные и комбинированные системы управления
- •13.3. Функциональная схема системы управления движением кла
- •13.4. Классификация ракетных двигателей систем управления. Управление движением кла с помощью ракетного двигателя
- •13.5. Динамические характеристики жрдмт
- •13.6. Экономичность жрдмт
- •14.1. Основные требования к жрдмт
- •14.2. Общие принципы проектирования жрдмт
- •14.3. Проектирование и расчет параметров и характеристик жрдмт
- •1. Назначение
- •2. Состав
- •3. Основные технические требования
- •4. Номинальные условия работы
- •5. Характеристики ракетного двигателя Статические характеристики жидкостного ракетного двигателя
- •15.1. Дроссельная (расходная) характеристика жрд
- •15.2. Высотная характеристика рд
- •15.2.1. Высотная характеристика двигателя с постоянным соплом
- •15.2.2. Высотная характеристика двухпозиционного (раздвижного) сопла
- •16.1. Неустойчивость процессов в жидкостных ракетных двигателях
- •16.2. Запуск, останов, регулирование и управление жрд
- •6. Схемные и конструктивные решения ракетных двигателей твердого топлива
- •16.3. Схемные и конструктивные решения ракетных двигателей твердого топлива
- •16.4. Корпуса маршевых рдтт с зарядами
- •17.1. Сопла маршевых рдтт и системы создания боковых усилий
- •17.2. Вспомогательные рдтт
4.1. Гибридные топлива
Гибридным называют топливо, в котором один компонент перед запуском двигателя находится в твердом виде, а другой - в жидком. Твердый компонент размещен в корпусе двигателя (аналогия с РДТТ), жидкий - в отдельном баке. Топлива с жидким окислителем называют топливами прямой схемы, а с жидким горючим - обратной. Эти топлива могут быть самовоспламеняющимися и несамовоспламеняющимися. Требования к гибридным топливам аналогичны требованиям к жидким и твердым топливам, специфичным является условие «несамогорение» твердого компонента при выключении подачи жидкого. Это требование возникает для двигателей многократного включения. Рассмотрим компоненты топлив прямой схемы. В качестве окислителя могут быть использованы все традиционные окислители ЖРД. Наибольшее применение нашел кислород по соображениям высокого значения удельного импульса, а также стоимости и опыта эксплуатации. Однако такой криогенный компонент не подходит к ДУ длительного срока эксплуатации. В качестве твердого горючего могут быть применены полимерные материалы горючих-связующих твердых топлив, но из соображений механических характеристик и возможности изготовления больших зарядов используют полиэтилен, полиметилметакрилат, полиизобутилен.
Полиэтилен, химическая формула , плотность , имеет высокие механические свойства. Полиметилметакрилат (ПММА), химическая формула ( ), известен как «оргстекло», обладает высокой прочностью, малой эластичностью. Энергетические характеристики гибридных топлив прямой схемы приведены в таблице 4.7.
Таблица 4.7
Топливо |
Доля горючего |
Доля окислителя |
|
|
|
+ ПЭ |
0,267 |
0,733 |
3191 |
3696 |
1072 |
+ ПММА |
0,394 |
0,606 |
3000 |
3562 |
1056 |
По значению удельного импульса пара + ПЭ не уступает паре «кислород + керосин» при несколько большей плотности. Особенно стоит вопрос о выборе компонентов и их соотношения. В зависимости от системы подачи жидкого компонента (вытеснительная или насосная) значение давления в баке определяет массовое совершенство ДУ в целом. При вытеснительной системе подачи необходимо минимизировать массу окислителя, т.е. искать топливо с меньшей долей окислителя.
Топливо обратной схемы представляет собой тройную систему: жидкое горючее и два твердых продукта - окислитель и связующее, объединенных в твердый компонент, называемый «окислитель». В качестве горючего используют керосин Т-1, НДМГ и другие. «Окислитель» представляет собой композицию на основе перхлоратов и полимерного связующего. Энергетические показатели топлива на основе керосина, перхлората нитрония и фторполимерного связующего приведены в таблице 4.8. Данная рецептура не содержит криогенных составляющих и может быть реализована в ДУ многократного включения с большим сроком эксплуатации. Принятое соотношение компонентов учитывает прочностные характеристики твердого «окислителя».
Таблица 4.8
Топливо |
Доля горючего |
Доля окислителя |
Доля связующего |
|
|
|
Керосин + перхлорат нитрония + фторполимер |
0,15 |
0,7225 |
0,1275 |
2822 |
3533 |
1722 |