Primul eșantion al motorului nostru cu rachete lichide (LRE), care rulează pe kerosen și peroxid de hidrogen înalt concentrat, este asamblat și pregătit pentru testarea la standul MAI.
Totul a început cu aproximativ un an în urmă prin crearea modelelor 3D și eliberarea documentației de proiectare.
Recomandări realizate de noi în mai multe antreprenori, inclusiv partenerul nostru principal pentru prelucrarea metalelor "ArtMehu". Toate lucrările pe cameră au fost duplicate, iar fabricarea de duze în general a fost încredințată mai multor furnizori. Din nefericire, aici ne confruntăm cu toată complexitatea proceselor de producție, ar părea, simple produse metalice.
În special, o mulțime de efort trebuiau folosite pentru jeturile centrifuge pentru a pulveriza combustibil în cameră. Pe modelul 3D din secțiune sunt vizibile ca niște cilindri albastre cu piulițe la capăt. Și așa arată în metal (una dintre duze este arătată cu o piuliță deșurubată, un creion este dat pentru scală).
Am scris deja despre testele duzei. Ca urmare, s-au ales șapte zeci de duze. Prin ele, kerosenul va intra în celulă. Kerosen Duze ele însele sunt integrate în partea superioară a camerei, care este gazeificator oxidant - zona în care peroxidul de hidrogen trece prin catalizator solid și se descompun în vapori de apă și oxigen. Apoi, amestecul de gaz rezultat va intra, de asemenea, în camera LRE.
Pentru a înțelege de ce fabricarea duzei a cauzat astfel de dificultăți, trebuie să ne uităm înăuntru - în interiorul canalului de jeturi există un vârtej de șurub. Aceasta înseamnă că kerosenul care intră în duza nu curge ușor, ci se răsucește. Vârtejul cu șurub are multe detalii mici și, pe cât de precis este posibil să-și mențină dimensiunile, lățimea golurilor depinde, prin care kerosenul va curge și va fi pulverizat în cameră. Gama de rezultate posibile - de la "prin lichidul de duză nu curge deloc" pentru a "pulveriza uniform în toate direcțiile". Rezultatul ideal - kerosenul este pulverizat cu un con în jos. Aproximativ ca în fotografia de mai jos.
Prin urmare, obținerea unei duze ideale depinde nu numai de calitatea și integritatea producătorului, ci și de echipamentul folosit și, în final, de abilitățile motorii fine ale specialistului. Mai multe serii de teste ale injectoarelor terminate sub presiuni diferite ne-au permis să alegem acelea ale căror conuri de pulverizare este aproape de ideal. În fotografie există un vârtej care nu a trecut selecția.
Să vedem cum arată motorul nostru în metal. Aici este capacul LRE cu liniile pentru consumul de peroxid și kerosen.
Dacă ridicați capacul, puteți vedea că peroxidul este pompat printr-un tub lung și o kerosen pe o scurtă. Și kerosenul este distribuit pe șapte găuri.
Un gazeificator este conectat la partea inferioară a capacului. Să privim din partea camerei.
Ceea ce vedem din acest punct este partea inferioară a detaliului, de fapt partea superioară și va fi atașată la capacul LPRE. Din cele șapte găuri de kerosen injectoare se toarnă în camera, și de a opta (din stânga numai situată asimetric) la catalizator peroxid țâșnească. Mai exact, nu se toarnă direct, ci printr-o placă specială cu micro-găuri care distribuie fluxul în mod egal.
În următoarea fotografie, această placă și injectorii pentru kerosen au fost deja introduse în gazeificator.
Aproape întregul volum liber al gazeificatorului va fi ocupat de un catalizator solid prin care va curge peroxidul de hidrogen. Kerosenul va merge de-a lungul duzele, nu amestecând cu peroxidul.
În următoarea fotografie vedem că gazul a fost deja închis cu un capac pe partea laterală a camerei de ardere.
Șapte găuri (niște piulițe speciale din fotografia de mai sus) vor curge kerosen și prin găurile mici va fi un gaz abur fierbinte, adică deja descompus în oxigen și peroxid de vapori de apă.
Acum să vedem unde vor curge. Și vor curge în camera de combustie, care este un cilindru gol, unde kerosenul se aprinde în oxigen, se încălzește în catalizator și continuă să ardă.
Gazele încălzite vor curge în duză, ceea ce va accelera la viteze mari. Din diferite unghiuri. O porțiune largă (înclinată) a duzei este numită subcritică, apoi are loc o secțiune critică, iar partea care se extinde este supercritică.
Ca rezultat, motorul asamblat arată astfel.
Vom produce cel puțin o copie a LPRE din oțel inoxidabil, apoi vom continua să producem LRE de la Inconel.
Cititorul atenți va întreba și de ce avem nevoie de fitinguri pe părțile laterale ale motorului? LPRE-ul nostru are un văl - lichidul este injectat de-a lungul pereților camerei, astfel încât camera să nu se supraîncălzească. În zbor, peroxidul sau kerosenul (vom verifica din rezultatele testului) din tancurile de rachetă va curge în văl. În timpul testelor de foc pe stand, kerosen, peroxid, apă sau nimic nu pot fi injectate în văl (pentru teste scurte). Pentru aceste voaluri se fac aceste accesorii. În plus, există două perdele: una pentru răcirea camerei, cealaltă pentru partea subcritică a duzei și secțiunea critică.
Dacă sunteți un inginer sau doriți doar să aflați mai multe despre caracteristicile și dispozitivul motorului de rachetă cu lichid, atunci o notă de inginerie este special pentru dvs.
Motorul funcționează pe componente stabile cu punct de fierbere ridicat de combustibil. împingere calculată la nivelul mării - 100 kN, într-un vid - 120 kg, calculată axial impuls specific la nivelul mării - 1840 m / s, în vid - 2200 m / s, greutatea specifică calculată - 0,040 kg / kg. Caracteristicile reale ale motorului vor fi rafinate în timpul încercărilor.
Motorul este o singură cameră, constă dintr-o cameră, un set de unități ale sistemului de automatizare, ansambluri și părți ale ansamblului general.
Motorul este atașat direct la elementele de susținere ale suportului prin flanșa din partea de sus a camerei.
Setări de bază ale aparatului foto
- la nivelul mării - 100,0
impuls de împingere specific, m / s:
- la nivelul mării - 1840
debit secundar, kg / s:
greutatea componentelor de combustibil (О: Г) - 8,43: 1
raportul excesiv de oxidant - 1,00
presiune gaz, bar:
- în camera de ardere - 16
- în secțiunea de evacuare a duzelor - 0,7
Greutate, kg - 4,0
diametrul interior al motorului, mm:
- partea cilindrică - 80,0
- în zona distanței duzei - 44.3
Camera este o structură prefabricată și constă dintr-un cap de duze cu un gazificator de oxidare integrat în ea, o cameră de ardere cilindrică și o duză de formă. Elementele camerei au flanșe și sunt conectate împreună prin șuruburi.
Pe cap se află 88 de injectori cu jet de oxizon și unul cu 7 injectori de combustibil centrifugal. Duzele sunt aranjate în cercuri concentrice. Fiecare injector de combustibil este înconjurat de zece jeturi de oxidanți, jeturile de oxidanți rămași sunt situate în spațiul capului.
Răcirea camera interioară, în două etape, efectuată cu lichid (combustibil sau oxidant, alegerea va fi făcută pe rezultatele testelor de banc) care intră în camera cavității prin două zone perdele - înalte și joase. curea perdea superioară este făcută la începutul porțiunii cilindrice a camerei și se răcește porțiunea cilindrică a camerei, în partea de jos - este format la începutul porțiunii subcritică a duzei și asigură o răcire subcritică a duzei și suprafața secțiunii critice.
Motorul utilizează auto-aprinderea componentelor combustibilului. În timpul pornirii motorului, oxidantul intră în camera de combustie. Când oxidantul se descompune în gazeificator, temperatura acestuia se ridică la 900 K, ceea ce este semnificativ mai mare decât temperatura de autoaprindere a combustibilului TS-1 într-o atmosferă de aer (500 K). Combustibilul furnizat camerei în atmosfera oxidantului fierbinte se aprinde spontan, iar ulterior procesul de combustie devine auto-susținut.
Oxidatorul de gaze funcționează pe principiul descompunerii catalitice a peroxidului de hidrogen înalt concentrat în prezența unui catalizator solid. Descompunerea rezultată a gazului de vapori peroxid de hidrogen (un amestec de vapori de apă și oxigen gazos) este un oxidant și intră în camera de ardere.
Principalii parametri ai generatorului de gaz
- peroxid de hidrogen stabilizat (concentrație în greutate),% - 85 ± 0,5
consumul de peroxid de hidrogen, kg / s - 0,476
încărcare specifică (kg / s peroxid de hidrogen) / (kg de catalizator) - 3,0
timpul de funcționare continuă, nu mai puțin de, s - 150
parametrii gazului la ieșirea gazeificatorului:
- temperatura, K - 900
Gazeificatorul este integrat în proiectarea capului duzei. Sticla sa, fundul interior și cel central formează cavitatea gazeificatorului. Boturile sunt conectate între ele prin injectoarele de combustibil. Distanța dintre funduri este reglată de înălțimea geamului. Volumul dintre injectoarele de combustibil este umplut cu un catalizator solid.
Trimiteți-le prietenilor: