12.2. Жидкостные генераторы газа

Наибольшее применение нашли двухкомпонентные ЖГГ. Конструкции их создают в соответствии с основным требованием: обеспечение равномерного температурного поля газа в сечении входа в турбину. В двигателях без дожигания для работы ЖГГ за главными топливными клапанами отбирают 2…4% общего расхода компонентов. В двигателях с дожиганием ЖГГ являются одним из наиболее нагруженных элементов ввиду высокого давления в них. Устройство их аналогично основным камерам и содержит смесительную головку и камеру.

ЖГГ с дожиганием имеют окислительную или восстановительную схемы. В кислородоводородных ДУ более эффективно использование двух ЖГГ - отдельно для ТНА кислорода и для ТНА водорода. Восстановительный газ имеет меньшую химическую активность и меньшую молярную массу газа. Но существует опасность взрыва из-за большого содержания газообразного водорода. Применение двух ЖГГ облегчает создание высоких давлений и облегчает регулирование двигателя.

Равномерное соотношение компонентов топлива обеспечивается большим числом двухкомпонентных форсунок - в каждой через центральное отверстие подается кислород, а через периферийное кольцо - водород. Большое число близкорасположенных форсунок обеспечивает сгорание топлива на малом расстоянии от днища камеры.

Однокомпонентные ЖГГ применялись в 1940 - 1960 гг, в них обычно разлагалась перекись водорода в присутствии катализатора.

4. Схемные и конструктивные решения жидкостных ракетных двигателей малой тяги

ЛЕКЦИЯ 13

13.1. Движение космических летательных аппаратов

Согласно требованиям Международной авиационной федерации (ФАИ) следует считать полет космическим, если высота его составляет не менее 100 км.

Для космических полетов применяют специальные космические летательные аппараты (КЛА): космические корабли, орбитальные и межпланетные автоматические аппараты, пилотируемые станции и т.д.

Условно траекторию полета КЛА в общем случае можно разбить на следующие участки: выведение на орбиту, орбитальный полет, торможение, спуск в атмосфере и посадка.

Очевидно, что КЛА должен быть оснащен двигательной установкой (ДУ), которая обеспечивала бы не только движение аппарата по заданной траектории полета, но и управление движение аппарата на всех участках этой траектории, в частности, его ориентацию, стабилизацию, проведение маневров по стыковке и расстыковке с другими аппаратами и т.д.

От успешной работы этой ДУ зависит эффективность КЛА и эффективность выполнения всей программы полета. Вот почему создание ДУ для управления движением КЛА – одна из основных задач, решаемых при проектировании аппарата.

Характер движения КЛА зависит от участка траектории, на которой он находится, и от программы полета.

Различают два вида движения КЛА по траектории:

• движение при отсутствии больших внешних воздействий с выключенными маршевыми двигателями (орбитальное движение, которое занимает большее время полета);

• движение при наличии больших внешних воздействий и при работающих маршевых двигателях (выведение на орбиту, коррекция траектории, торможение, посадка, занимающие значительно меньше времени полета).

Рассмотрим движение первого вида – орбитальный полет.

У этого движения есть две главные особенности:

1) независимость движения КЛА от его углового положения относительно центра масс.

Однако независимость движения по траектории КЛА от его поворотов вокруг его центра масс вовсе не означает, что аппарат не нуждается в управлении угловым положением. В большинстве случаев при выполнении полета КЛА должен быть определенным образом ориентирован в пространстве. Так, в зависимости от назначения аппарата, его необходимо ориентировать относительно соответствующих небесных тел при астрономических наблюдениях: относительно Земли, например, при фотографировании; относительно Солнца для аппаратов, снабженных солнечными батареями и т.д.

2) практически полное отсутствие аэродинамических сил, так как плотность окружающей среды ничтожно мала.

Вследствие этого, из-за отсутствия аэродинамического демпфирующего и восстанавливающего момента, любое возмущение, действующее на аппарат, вызывает его вращение до тех пор, пока к нему не будет приложен противоположный по направлению вращающий момент.

Источником возмущающих моментов, нарушающих угловое положение аппарата в пространстве, являются моменты от сил давления солнечного света, моменты от взаимодействия токонесущих контуров бортовых систем с внешним магнитным полем, гравитационные моменты и т.д.

Таким образом, мы приходим к необходимости иметь специальные системы управления угловым положением КЛА на участке орбитального полета.

При движении второго вида также необходимы системы управления КЛА. С их помощью решаются задачи:

• компенсации возмущений, возникающих при отделении КЛА от ракеты-носителя;

• компенсации возмущающих моментов от аэродинамических, гравитационных и других сил для стабилизации заданного положения в пространстве;

• угловые и линейные перемещения аппарата при стыковке и расстыковке;

• торможения при спуске аппарата, а также целый ряд других примыкающих задач.