LPRE pentru combustibilul unic
Motoarele cu rachete spațiale de acest tip lucrează cu peroxid de hidrogen cu apă scăzută (concentrație de aproximativ 90%) sau hidrazină, descompunând în camera de motoare cu rachete de lichid în prezența unui catalizator; Gazul de temperatură înaltă format în timpul ieșirii din duza creează împingere.
Schema schematică a sistemului de control reactiv cu LPRE pe mono-combustibil:
1, 10 - supape de umplere; 2 - sac elastic; 3 - un rezervor de combustibil; 4, 6, 8 - supape de comandă; 5 - filtrul; 7, 9, 13. 15 - supape de evacuare și de siguranță. "11 - cilindru de gaz de înaltă presiune, reductor de presiune 12, 14 robinet de scurgere, 16 - cameră de combustibil lichid
Figura prezintă o schemă tipică a unui sistem de propulsie cu motor cu propulsor lichid pe mono-combustibil. Combustibilul este stocat într-un sac elastic plasat în rezervor și intră în cameră sub presiunea gazului de azot sau heliu, catalizatorul de descompunere al combustibilului fiind localizat în camera însăși. Alimentarea cu combustibil a camerei este controlată cu ajutorul unei supape electromagnetice de tip solenoid de mare viteză.
Găsită prima utilizare auxiliară LRE „care rulează pe peroxid de hidrogen. Crearea unei astfel LRE era relativ simplu, deoarece peroxidul de hidrogen a fost folosit înainte în propulsia rachetei ca monopropellant și ca o sursă de gaz pentru a conduce ansamblurile turbopompei. Mai departe, în SUA, de exemplu, S-au testat sistemele ZhRD pentru sistemele de control reactiv pentru aeronave experimentate cu rachete.
Camera LPRE, care lucrează la peroxidul de hidrogen:
1 - duză de alimentare mono-combustibil; 2 - cap de pulverizare; 3 - pachet catalitic; 4 - duza jet.
Caracteristicile de greutate și de performanță ale motoarelor cu rachetă cu combustibil lichid care utilizează mono-combustibil sunt în mare parte determinate de caracteristicile catalizatorului de descompunere a combustibilului. În motoarele cu rachete spațiale auxiliare, permanganatul de potasiu și argintul au fost utilizate ca catalizatori. În primul caz, pachetul de catalizator plasat în camera LRE este un amestec de granule dintr-un material purtător impregnat cu hidroxid de mangan-potasiu (Figura din stânga). În cel de-al doilea caz, punga de catalizator este realizată sub forma unui cadru de sârmă placat cu argint, realizat, de obicei, din oțel inoxidabil. LRE cu un astfel de pachet de catalizatori este mai perfect.
Pentru LPRE, funcționând la peroxid de hidrogen 90%, temperatura gazelor din camera de descompunere este de aproximativ 800 ° C, iar impulsul specific este de aproximativ 1400-1600 m / s. Un combustibil cu o concentrație mai mare de peroxid de hidrogen corespunde unor valori mai ridicate ale acestor parametri. Trebuie menționat faptul că, odată cu creșterea concentrației de peroxid de hidrogen, cerințele pentru alegerea materialelor structurale și curățarea elementelor de lucru în contact cu creșterea combustibilului pentru a evita descompunerea spontană. Temperatura relativ scăzută a gazelor formate în timpul descompunerii peroxidului de hidrogen face posibilă producerea camerelor LPRE care funcționează pe acest combustibil din oțel inoxidabil obișnuit (presupunând că acestea sunt răcite prin radiație).
Astfel de motoare (modele Bell) au fost folosite, de exemplu, în 1962-1963. pe nava spațială "Mercur" și sunt folosite din 1963 pe scena rachetei "Centaurus". Pe nava "Mercur" a fost folosit 18 LRE. unite în două sisteme independente de control reactiv - automate și manuale. În sistemul automat au fost utilizate trei tipuri de motoare cu rachete de lichid care funcționează în modul pulsatoriu: cu tracțiune de 0,45, 2,7 și 11 kg. În sistemul manual, care a fost o copie de rezervă, s-au folosit LRE-urile din ultimele două tipuri, dar cu o presiune reglabilă.
Stadiul de rachete "Centaur" utilizează 12 motoare de rachetă auxiliare cu propulsie lichidă, cu câte 2,7 kg fiecare, combinate în 4 unități montate pe periferia scării. Acestea oferă orientarea pasului. sedimentarea combustibilului în rezervor și frânarea treptei în timpul separării navei spațiale.
Peroxidul de hidrogen este utilizat cel mai mult în LRE spațiu auxiliar la mijlocul anilor '60, după care a început să fie treptat înlocuit cu hidrazină bicomponentă și combustibili lichizi, ceea ce permite obținerea unui impuls specific mai mare pentru motor rachetă.
În tranziția de la peroxidul de hidrogen la hidrazină, ritmul specific al LPRE a crescut cu aproximativ 40%. În plus, hidrazina, spre deosebire de peroxidul de hidrogen foarte concentrat, nu este predispusă la descompunerea spontană. Aceste avantaje ale hidrazinei au fost estimate încă din 1958-1959. cand a inceput dezvoltarea de motoare cu rachete de lichide pentru statii automate interplanetare in SUA.
Cu toate acestea, natura descompunerii hidrazinei a fost puțin studiată, ceea ce a provocat dificultăți în dezvoltarea unui catalizator care ar putea descompune în mod activ hidrazina la temperatura camerei și ar rezista la pornirea mai multor motoare. Un astfel de catalizator a apărut în SUA în 1964. Acesta a fost dezvoltat de compania de dezvoltare Shell și a fost numit Shell-405.
Substanța activă a catalizatorului, care asigură descompunerea, este iridiul. Se aplică la granulele poroase ale materialului purtător, care este alumina.
Odată cu apariția acestui catalizator, au fost create și utilizate numeroase exemple de motoare cu rachetă lichidă cu propulsor lichid care lucrează pe hidrazină. Gama de eforturi dezvoltate de acestea este în intervalul de aproximativ 20 g până la 300 kg.
Hidrazină LPRE cu tracțiune de 0,9 kg (SUA)
Temperatura gazului în motorul de descompunere camerei hidrazină este relativ scăzută (aproximativ 1000 ° C), care permite producerea de superaliaje camerei LRE, de numărare (ca în cazul LRE care funcționează pe peroxid de hidrogen) la răcirea lor prin radiație. Cifra din dreapta arată o hidrogină tipică LPRE, dezvoltată de firmă Rocket Research - una dintre cele mai importante firme americane în domeniul creării unor astfel de motoare. Mai jos este prezentat despre sistemul hidraulic LPRE pentru sisteme de control prin satelit, în care aceste motoare sunt utilizate pe scară largă.
Hidrazinanele LPRE sunt utilizate, în special, pe sateliții de comunicare care operează în orbite geosin- cronice. De obicei, acești sateliți sunt stabilizate de rotație și folosesc mai multe perechi expandor cu o împingere de aproximativ 2 kg oferind o viteză unghiulară predeterminată a satelitului (tipic 60.100 rot / min), axa de inversare rotație, precum și securizarea și manevrarea satelitului în planul orbital.
LRE-urile pot funcționa atât în moduri puls, cât și în modul de tracțiune staționară. Un mod tipic de impuls constă în emiterea unei serii de impulsuri de împingere cu o durată de 0,1, cu o pauză între ele de 0,9 s. Seria poate consta din câteva impulsuri, precum și câteva sute de impulsuri. Numărul total al acestora este de câteva zeci de mii. Durata totală de viață a dispozitivului LPRE în modul de acționare staționară atinge câteva ore. LRE-urile sunt proiectate pentru funcționare de mai mulți ani.
Pe satelitul "Skynet-2", de exemplu, se utilizează motorul KAA16-6 al standardului Hamilton cu o forță de 2,3 kg; greutatea lor - 320 g, înălțimea - 17 cm, diametrul - 3 cm (rezervorul de carburant pentru lucrările acestor motoare cu rachete de lichid este de numai 23 kg). Satelitul „Intelsat-3„au fost utilizate LRE firma MEE-4A Thompson-Ramo-Wooldridge cu tracțiune de 1,6 kg; greutatea lor - 245 g inaltime - 11 cm, diametru - 2,5 cm Acest rezervoare de combustibil prin satelit instalate, astfel încât dezvoltarea în timpul rotației forței centrifuge prin satelit asigură o separare a gazului și presurizare combustibil fiabil, care este situat în rezervoarele propriu-zise..
Hydrazina LPRE cu cea mai mică forță este folosită în sistemele de orientare prin satelit stabilizate de-a lungul a trei axe. Propulsia unei astfel de LPRE este mai mică de 50 g; ele sunt proiectate pentru o resursă de până la 450.000 de impulsuri de operare și pot fi operate până la 7 ani. 4 astfel de LRE împreună cu 16 motoare hidrazină împinse în jur de 500 g sunt utilizate, de exemplu, pe un satelit de comunicații "Flitsatcom"; hidrazina este depozitată în rezervoarele de combustibil împreună cu un gaz de impulsionare (azot) și separată de acesta din urmă printr-o diafragmă din material elastomeric. Încălzirea electrică a întregului sistem de propulsie al satelitului este prevăzută pentru menținerea pachetului de catalizatori al LRE la o temperatură de aproximativ 320 ° C. Nevoia de încălzire se datorează faptului că un număr mare de lansări de hidrazină LPRE cu un catalizator rece conduce la distrugerea și pierderea calității.
În concluzie, revizuirea hidradiului LPRE trebuie spus că, în ciuda dezvoltării intensive a acestor motoare, procesul de creare a acestora este în mare parte empiric. Fiecare tip de proiectare a motoarelor cu hidrazină funcționează bine numai într-un mod strict definit și este imposibil să se prevadă modul în care acestea vor îndeplini noile cerințe.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: