Există o varietate destul de mare de scheme pentru dispozitivul LPRE, cu unitatea principiului principal al funcționării lor. Luați în considerare dispozitivul și principiul LPRE pe exemplul unui motor bicomponent cu alimentare cu combustibil de pompare, cel mai des întâlnit, al cărui sistem a devenit clasic. Alte tipuri de LRE (cu excepția celor cu trei componente) sunt versiuni simplificate ale examinării și, în descrierea acestora, este suficient să se indice simplificările.
În Fig. 1 prezintă o reprezentare schematică a unui motor cu rachetă cu lichid.
Propulsori - combustibil (1) și oxidant (2) sunt alimentate din rezervoarele de pe pompe centrifuge (3, 4) acționat de turbina cu gaz (5). Sub presiune înaltă componente combustibile direcționată către capul duzei (12), - nodul care găzduiește duza prin care componentele sunt injectate în camera de ardere (13) sunt amestecate și arse pentru a forma încălzită la un fluid de lucru gazos la temperatură ridicată, care se extinde în duză, efectuează muncă și transformă energia internă a gazului în energia cinetică a mișcării sale direcționale. Prin duza (14), fluxurile de gaze la viteză mare, informând forța de tracțiune cu jet de motor.
Ansamblul turbo-pompă (TNA) al motorului cu rachetă al rachetei V-2 din secțiune. Rotorul turbinei este în mijloc. Rotoarele pompelor de pe fiecare parte a acesteia
Sistemul motor cu combustibil include toate elementele care servesc pentru alimentarea combustibilului în camera de ardere - rezervoarele de combustibil, conducte, o unitate de turbopompe (TPU) - un ansamblu de pompe și turbine montate pe un singur ax, capul duzei și supapele de reglare a alimentării cu combustibil .
Sursa de alimentare a pompelor permite crearea unei presiuni înalte în camera motorului, de la zeci de atmosfere la 250 atm (LRE 11D520 LV Zenit). Presiunea înaltă asigură un grad mai mare de extindere a fluidului de lucru, care este o condiție prealabilă pentru obținerea unei valori de impuls specifice. În plus, cu o presiune ridicată în camera de combustie, este obținută cea mai bună valoare a tracțiunii motorului - raportul dintre împingere și greutatea motorului. Cu cât este mai mare valoarea acestui indice, cu atât mai mici sunt dimensiunile și masa motorului (la aceeași împingere) și cu atât este mai mare gradul de perfecțiune. Avantajele sistemului de pompare sunt deosebit de evidente în LRE de înaltă presiune, de exemplu în sistemele de propulsie ale vehiculelor de lansare.
În figura 1, gazele de evacuare din turbina THA sunt alimentate prin capul duzei în camera de combustie împreună cu componentele combustibilului (11). Un astfel de motor este denumit motor cu buclă închisă (altfel - cu un ciclu închis), în care tot consumul de combustibil, inclusiv cel utilizat în unitatea TNA, trece prin camera de combustie a LPRE. Presiunea la ieșirea turbinei într-un astfel de motor trebuie să fie în mod evident mai mare decât în camera de combustie a LPRE, iar la intrarea în generatorul de gaze (6) care alimentează turbina este chiar mai mare. Pentru a îndeplini aceste cerințe, aceleași componente de combustibil (sub presiune înaltă) sunt utilizate pentru a conduce turbina, pe care funcționează LPRE (cu un raport diferit de componente, de obicei cu exces de combustibil, pentru a reduce sarcina termică a turbinei).
O alternativă la un ciclu închis este un ciclu deschis, în care evacuarea turbinei este produsă direct în mediu printr-o conductă de ramificație. Punerea în aplicare a ciclului deschis este punct de vedere tehnic mai ușor, deoarece activitatea nu este conectat cu camera de lucru a turbinei extensor, iar în acest caz, ANF poate avea chiar propriul lor sistem de combustibil independent, care simplifică procedura de pornire în întregul sistem de propulsie. Dar sistemele cu ciclu închis au valori impulsive specifice ușor mai bune și acest lucru îi determină pe designeri să depășească dificultățile tehnice ale implementării lor, în special pentru motoarele cu rachete mari, care sunt în mod special cerute pentru acest indicator.
În circuitul din Fig. 1 THA pompează ambele componente, ceea ce este permis în cazurile în care componentele au densități comensurabile. Pentru majoritatea lichidelor utilizate ca componente de combustibil pentru rachete, densitatea variază în intervalul de 1 ± 0,5 g / cm³, ceea ce permite folosirea unității turbo pentru ambele pompe. Excepția este hidrogenul lichid, care la o temperatură de 20 ° K are o densitate de 0,071 g / cm3. Pentru un astfel de fluid ușor necesită o pompă cu caracteristici complet diferite, inclusiv, cu o viteză mult mai mare de rotație. Prin urmare, dacă hidrogenul este utilizat drept combustibil, pentru fiecare componentă este furnizat un TNA independent.
La forța de tracțiune redusă a motorului (și deci un consum redus de combustibil) unitatea turbopompe devine prea „neindemanare“ element de agravare a caracteristicilor de greutate ale sistemului de propulsie. Un sistem de combustibil de pompare alternativă servește excludere, în care fluxul de combustibil în camera de ardere este asigurată de creștere a presiunii în rezervoarele de combustibil produs de gaz comprimat, de obicei azot, care nu este inflamabil, non-toxic, nu este un agent de oxidare, și relativ ieftin de fabricat. Pentru tancurile de presurizare cu hidrogen lichid, heliu este utilizat, ca și celelalte gaze la o temperatură de hidrogen lichid este condensat și transformată în lichid.
Când se ia în considerație funcționarea motorului cu un sistem de distribuție a combustibilului deplasat din circuitul din Fig. 1 se elimină TNA, iar componentele combustibilului curg direct din rezervoare către supapele principale LPRE (9) și (10). Presiunea în rezervoarele de combustibil din alimentarea cu deplasare trebuie să fie mai mare decât în camera de combustie, tancurile fiind mai puternice (și mai grele) decât în cazul sistemului de alimentare cu combustibil. În practică, presiunea din camera de combustie a unui motor cu alimentare de alimentare cu deplasare este limitată la valori de 10-15 secunde. În mod tipic, astfel de motoare au o tracțiune relativ mică (în limita a 10 tone). Avantajele sistemului de deplasare sunt simplitatea designului și a vitezei de reacție a motorului la comanda de pornire, în special atunci când se utilizează componente de combustibil auto-aprindere. Astfel de motoare servesc pentru manevrarea navelor spațiale în spațiul cosmic. Sistemul de excludere după mărime a fost utilizat în toate cele trei propulsie lunar Apollo - aeriene (Rod 9760 kG), aterizare (Rod 4760 kG) și decolare (Rod 1 950 kG).
Ansamblul turbo-pompă (TNA) al motorului cu rachetă al rachetei V-2 din secțiune. Rotorul turbinei este în mijloc. Rotoarele pompelor de pe fiecare parte a acesteia
Lansarea LPRE este o operație responsabilă, plină de consecințe grave în cazul unor situații anormale în cursul implementării sale.
Dacă componentele combustibilului se autoinfectează, adică intra într-o reacție de combustie chimică cu contact fizic unul cu celălalt (de exemplu, acidul heptil / acid azotic), inițierea procesului de combustie nu cauzează probleme. Dar, în cazul în care componentele nu sunt astfel, este necesar un inițiator extern de aprindere, a cărui acțiune trebuie să fie precis coordonată cu alimentarea cu componente de combustibil a camerei de ardere. Combinația de combustibil nearsă este un explozibil de mare putere distructivă, iar acumularea în camera amenință un accident grav.
După aprinderea combustibilului, menținerea procesului continuu de combustie are loc prin el însuși: combustibilul care intră din nou în camera de ardere este aprins de temperatura ridicată creată de arderea porțiunilor introduse anterior.
Pentru aprinderea inițială a combustibilului din camera de combustie la lansarea LPRE, se utilizează diferite metode:
Utilizarea componentelor piroforice (de obicei, pe baza de pornire fosfor inflamabile, piroforice prin reacția cu oxigenul), care la începutul pornirii motorului sunt introduse în camera de proces printr-un injector special, suplimentar auxiliar al sistemului de alimentare și după inițierea componentelor principale de ardere alimentate. Sistemul suplimentar de combustibil complică blocul motor, dar permite sa repetat re-start.
Un declanșator electric amplasat în camera de combustie lângă capul de amestecare, care, atunci când este pornit, creează un arc electric sau o serie de descărcări de scânteie de înaltă tensiune. Un astfel de aprindere este o singură dată. După aprinderea combustibilului, arde.
Declanșator pirotehnic. Lângă capul de amestecare din cameră există o mică minge de foc pirotehnică, care este aprinsă de o siguranță electrică.
Motorul de pornire a motorului se potrivește în timp cu aprinderea și cu alimentarea cu combustibil.
Rularea motorului mare rachetă cu sistemul de combustibil pompa este compus din mai multe etape: prima începe și crește TSNA (un proces, de asemenea, poate consta din mai multe faze), apoi au trecut supape principale expander, de obicei, în două sau mai multe etape, cu o tijă cadran gradual de la etapa la pași până la normal.
Pentru motoarele relativ mici, este practic să începeți cu ieșirea din LPRE imediat cu tracțiune 100%, numită "tun".
Fig. 1 Schema unui motor rachetă cu două componente lichide
1 - linia de oxidant
2 - linia de combustibil
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: