6.4. Выбор материала для камеры жрд

Материал камеры двигателя должен быть по возможности более проч­ным, легким и обладать хорошими пластическими свойствами. Для материала внутренней оболочки желательно сочетание высокой теплопроводности и удовлетворительных прочностных свойств при высоких температурах, однако, как правило, жаропрочные сплавы имеют плохую теплопроводность. Для внешней оболочки теплопроводность большого значения не имеет и поэтому МПЧ главным требованием к материалу является его высокая прочность и воз­можно меньшая плотность. В некоторых случаях, при высокотеплопроводных скреплениях, температура наружной оболочки может достигать 300-400°С и тогда материал должен обладать достаточно хорошей жаропрочностью.

Кроме того, в зависимости от типа конструкции и применяемых ком-понентов, материал должен удовлетворять условиям свариваемости, кислото-стойкости и не являться катализатором.

Основные рекомендации по выбору конструкционных материалов при производстве камер ЖРД представлены ниже:

1. Сталь 12Х18НЮТ применяется для внутренних оболочек цилинд­рической и сужающейся части камер при температуре газа менее 3000 К, атакже для внутренней оболочки расширяющихся частей сопел.

2. Сталь 12Х18Н9Т в настоящее время не рекомендуется для внутрен­них оболочек камер из-за склонности к межкристаллической коррозии.

3. Сталь 1X21Н5Т целесообразно применять для выполнения силовых колецкамер, т.к. она не требует термообработки после сварки.

Кроме того, сталь 1X21Н5Т хорошо сваривается с бронзой, и поэтому может использоваться в качестве промежуточного кольца при сварке внутрен­них оболочек из стали 12Х18Н1ОТ и бронзы типа БрХ-08. Сталь 1Х21Н5Т ре­комендуется также для изготовления наружных оболочек расширяющихся час­тей сопел. Эта сталь при температуре пайки обладает высокой пластичностью, что обеспечивает хороший контакт со связями и высокое качество пайки узлов сложной формы.

4. Сталь Х16Н4БА используется для изготовления наружной оболочки цилиндрической и сужающейся частей камеры двигателя, т.к. при температуре более 500 К она обладает высокими механическими характеристиками.

5. Титановые сплавы применяются для изготовления наружной и внут­ренней оболочек расширяющейся части сопел, работающих в восстановитель­ной среде. Для окислительной среды титановые сплавы применять не рекомен­дуется, т.к. они могут возгораться из-за растрескивания окисной плёнки.

6. Медные сплавы используются для изготовления внутреннего днища и внутренних оболочек цилиндрической части камеры и суживающейся части сопла в двигателях с высоким давлением в камере (более 10 Мпа).

6.5. Формы камер жрд

Камера двигателя является главным агрегатом ракетной двигательной установки.

Различают изобарические и скоростные камеры сгорания. Камеры сго­рания с приблизительно постоянным по длине давлением иногда называются изобарическими камерами. К ним следует относить камеры,у которыхF_K/F_*>3

Отношение F_K/F_*, называют обычно безразмерной площадью камеры сгорания. Если значение F_K/F_* < 3, то при сгорании в камере скорость потока

значительно возрастает по её длине, в то время как давление, согласно уравне­нию закона сохранения энергии, падает. Такие камеры сгорания уже нельзя относить к изобарическим; их называют скоростными. В пределеF_K/F_*=1 камеры двигателя носят название полутеплового сопла.

Известны следующие основные формы камер сгорания ЖРД рис.31.

1.Цилиндрическая.

2.Шарообразная (или грушевидная).

3.Коническая.

4.Кольцевая (торовая, цилиндрическая).

Рассмотрим особенности каждой из этих форм.

В настоящее время наиболее распространены цилиндрические каме­ры сгорания. Они применяются для камер двигателей всех тяг.

Основным достоинством цилиндрической камеры сгорания по сравне­нию с камерами сгорания других форм является простота ее конструкции и из­готовления а, следовательно, малая стоимость. Кроме того, она имеет меньший габаритный диаметр.

Рис.31