АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
«СОВМЕСТНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ КРК «БАЙТЕРЕК»
(филиал)
Сарапулов В. Н.
Методическое пособие
на тему: «Камеры и газогенераторы ЖРД »
Одобрено Ред. Советом
протокол №___________
от «___»_________2010 г.
Байконур
2010 г.
Аннотация
Учебно-методическое пособие предназначено для помощи молодым специалистам АО «СП «Байтерек» в углублении знаний при освоении своих функциональных обязанностей.
В работе рассматривается принцип конструктивного построения камер и газогенераторов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД): общие сведения о камерах, устройство камер, особенности эксплуатации камер ЖРД ,
назначение и характеристики газогенераторов.
Учебно-методическое пособие позволяет получить представление о конструкции камер ракетных двигателей ЖРД.
Содержание
Аннотация 2
Содержание 3
Принятые сокращения 4
1. Камеры и газогенераторы ЖРД 5
1.1 Общие сведения о камерах 5
1.2 Устройство камер 7
1.3 особенности эксплуатации камер ЖРД 17
1.4 Назначение и характеристика газогенераторов 18
Контрольные вопросы 19
Литература 20
Принятые сокращения
ЖРД – жидкостной ракетный двигатель
КТ – компонент топлива
КРТ – компонент ракетного топлива
РДТТ – ракетный двигатель твердого топлива
ТНА – турбонасосный агрегат
1 Камеры и газогенераторы жрд
1.1 Общие сведения о камерах
Камера является одним из основных элементов ЖРД, который в значительной мере определяет массу, энергетические характеристики и надежность работы двигателя. В камере происходит преобразование химической энергии компонентов топлива в тепловую энергию продуктов сгорания топлива, а затем в кинетическую энергию истекающих из камеры газов. Истекающие газы, взаимодействуя со стенкой камеры, создают реактивную силу, которая и определяет тягу двигателя.
Для того, чтобы обеспечить этот процесс, камера должна иметь соответствующие блоки, которые называются функциональными. В каждой камере есть три функциональных блока: смесительная головка, камера сгорания и сверхзвуковое сопло. Функциональные блоки показаны на рисунке 1.
Рисунок 1 – Камера
1 – смесительная головка; 2 – камера сгорания; 3 – сопло
Смесительная головка 1 обеспечивает подготовку топливной смеси (рас-
пыл, дробление, смешение и испарение окислителя и горючего) при подаче
ее в камеру сгорания 2.
В камере сгорания смесь сгорает, образуются продукты сгорания. Продукты сгорания представляют собой газ, имеющий высокую температуру (до 4000 К) и давление (до 25 МПа). Из камеры сгорания высокотемпературные газы поступают в сопло камеры 3.
Сопло имеет специальную форму. Его называют соплом Лаваля по имени французского ученого, который впервые его предложил и рассчитал. Форма сопла обеспечивает с минимальными потерями разгон газовой струи от дозвуковой скорости на входе в сопло до сверхзвуковой на выходе. Для этого площадь поперечного сечения сопла в начале уменьшается, а затем увеличивается.
Самое минимальное по площади поперечное сечение сопла называется критическим. До критического сечения скорость газа дозвуковая, в критическом свечении скорость равна местной скорости звука, а после критического сечения - сверхзвуковая. Одновременно с ростом скорости газового потока происходит снижению его температуры и давления,
При работе камеры материал ее конструкции нагревается тепловыми потоками от газа, а также испытывает значительные механические нагрузки от сил давления. Для того, чтобы обеспечить в этих условиях надежную работу камеры, предусматривают соответствующую конструкцию узлов, технологию их изготовления, подбирают жаропрочные и жаростойкие материалы. Для снижения температуры нагреваемых элементов конструкции их охлаждают.
На заводе камера изготавливается в виде отдельных технологических блоков, которые при сборке соединяются между собой через соединительные кольца при помощи сварки и образуют единую конструкцию. Количество технологических блоков может быть больше, чем функционалъных.