| На рисунке показана типичная схема двигательной установки с ЖРД на монотопливе. Топливо хранится в эластичном мешке, размещенном в баке, и поступает в камеру под давлением газообразных азота или гелия, Катализатор разложения топлива находится в самой камере. Управление подачей топлива в камеру производится при помощи быстродействующего электроклапана соленоидного типа. Первыми нашли применение вспомогательные ЖРД" работающие на перекиси водорода. Создание таких ЖРД было относительно простым делом, поскольку перекись водорода уже применялась до этого в ракетных двигательных установках как монотопливо и как источник получения газа для привода турбонасосных агрегатов. Кроме того, в США, например, были испытаны ЖРД для реактивных систем управления экспериментальными самолетами-ракетопланами. |
| Характерная черта работы А.М. Исаева и коллектива ОКБ-2 - стремление создавать надежные ЖРД и ДУ. Выбирались наиболее рациональные решения принципиального характера, агрегаты проектировались и отрабатывались с параметрами, на 10…15 % превышавшими требования технического задания (ТЗ). Уже первые образцы изделий испытывались с максимально возможным воспроизведением натурных условий их работы, проводились многократные доработки, а ЖРД зачастую испытывался по несколько раз до окончательного разрушения. Так, например, при испытании кислородно-водородного ЖРД 11Д56 по ошибке оператора двигатель не задросселировали, а вывели на "сверхфорсированный" режим, и он нормально отработал в течение 100 с при уровне тяги, составлявшем 140 % номинального. |
| Безгенераторный ЖРД тягой 200 т.с. на углеводородном горючем Первый безгенераторный ЖРД был создан американской фирмой Pratt&Whitney Aircraft в 1958-1963 гг. Он известен как двигатель RL-10 [1]. Этот двигатель оказался "долгожителем" и с 1963 года претерпел массу модификаций [2]. Успешный опыт эксплуатации этого двигателя, простота его схемы и высокое энерго-массовое совершенство порождают интерес к подобной схеме во многих конструкторских организациях разных стран мира: США, Японии, Франции, России. Мы предлагаем новую схему безгенераторного ЖРД. Полученные результаты приведены ниже. 1.Рассмотрена принципиальная возможность реализации новой схемы безгенераторного ЖРД, позволяющей расширить диапазон работоспособности двигателя по тяге до 200 тс; по давлению в камере сгорания - до 25 МПа. В отличие от существующих безгенераторных ЖРД предлагаемая схема ЖРД способна работать на кислороде и любом углеводородном горючем. 2.Проведено сравнение новой схемы ЖРД со схемой с дожиганием окислительного генераторного газа на компонентах кислород + керосин. Показана высокая экономичность и надежность новой схемы ЖРД. 3.Оценена баллистическая эффективность безгенераторной схемы ЖРД на керосине. Показано, что по баллистической эффективности двигатели новой схемы не уступают и даже слегка превосходят двигатели, выполненные по схеме с дожиганием окислительного генераторного газа. 4.По сравнению со схемой ЖРД с дожиганием окислительного генераторного газа повышенная надежность новой схемы безгенераторного ЖРД обусловлена -отсутствием газогенератора и систем, связанных с его запуском и остановом; -низкими температурами рабочего тела турбин (~ 350°К); -минимальными уровнями давлений за насосами окислителя и горючего (на уровне давления в камере сгорания). |
| http://www.astronaut.ru/bookcase/books/salah05/text/09.htm |
| С появлением ЖРД ракеты А-4 обнаружился существенный разрыв между конструктивным уровнем двигателей и уровнем научных знаний об особенностях процессов, характеризующих их работу. Для того чтобы обеспечить возможность стабильной реализации различных типов ЖРД, необходимо было в научном аспекте обобщить опыт их разработки. Кроме того, создание двигателя А-4 автоматически подняло уровень сложности задач, которые должны были решаться при его дальнейшем совершенствовании. Становилось все труднее, а в ряде случаев и невозможно находить пути улучшения двигателей на основе одного только здравого смысла и интуиции исследователей. Другими словами, независимый от научных исследований путь развития ЖРД практически себя исчерпал, и перед учеными в послевоенное время встала задача создания научной основы проектирования ракетных двигателей. |
| Стенды для испытаний ЖРД и их агрегатов В состав комплекса стендов огневых испытаний входят: * стенд N1/2 для огневых испытаний агрегатов ЖРД и энергетических установок с тягой до 1 тс на компонентах: керосин, газообразный метан, газообразный водород, газообразный кислород, воздух (фото 1); * стенд N4 для проведения огневых испытаний кислородно-керосиновых ЖРД с тягой до 30 тс РД0110 для РН «Союз» (фото 2); * стенд N5 для огневых испытаний агрегатов ЖРД с тягой до 10 тс на компонентах: газообразный водород, керосин, жидкий кислород (фото 3); * стенд N9 для огневых испытаний кислородно-керосиновых ЖРД с тягой до 50 тс для РН «Союз-2», «Ангара» (фото 4, 5); * стенд N50 для проведения огневых испытаний ЖРД с тягой до 300 тс и холодных испытаний агрегатов для РН «Протон» и РН МО на компонентах: амил, гептил (фото 6, 7); * стенд N62 для огневых испытаний ЖРД с тягой до 100 тс. (фото 8, 9). В состав комплекса стендов холодных испытаний входят: * 12 гидродинамических стендов, предназначенных для гидродинамических испытаний деталей и сборочных единиц ЖРД (насосов, регуляторов, дросселей, клапанов, расходомеров, форсуночных головок, камер сгорания и т.д.) на воде с регулируемыми расходами до 1100 кг/с и рабочими давлениями до 500 кгс/см2; * 8 прочностных разгонных стендов, предназначенных для проведения технологической отработки и сдаточных испытаний деталей, узлов и агрегатов ЖРД на рабочих средах: воздух, керосин, вода, гелий, жидкие азот и кислород, с рабочими давлениями до 1000 кгс/см2, частотами вращения до 180000 об./мин; * 3 стенда для проведения низкочастотных и высокочастотных исследований динамики и прочности роторов и рабочих колес турбонасосных агрегатов ЖРД с частотой вращения до 120000 об/мин и их балансировки. |
| ГДЛ—ОКБ — советское опытно-конструкторское бюро по разработке жидкостных реактивых двигателей (ЖРД), ведущее свою историю с 15.5.1929, когда в Газодинамической лаборатории (ГДЛ) была организована группа для разработки предложения В. П. Глушко об использовании энергии, освобождающейся при электровзрыве металлов, для создания тяги РД. В начале 30-х гг. был создан ЭРД — первый в мире образец электротермического РД. В 1929 Глушко были начаты изыскания в области ЖРД. В 1930—31 разработаны и изготовлены первые в СССР экспериментальные ЖРД, названные опытными ракетными моторами — ОРМ (это назв, было сохранено и для многих последующих ЖРД). С целью овладения основами конструирования и эксплуатации ЖРД в 1931—32 проведено 100 пусков ОРМ с применением различных низко- и высококипящих топлив. |
| Космичекие жидкостно-ракетные двигатели О ЖРД F-1 |
| Сложившаяся система отработки прочности изделий ракетно – космической техники, в частности конструкций ЖРД, представляет производственный процесс информационного общества, когда продуктом материального и интеллектуального труда многих людей является заключение о прочности изделия. Методы отработки прочности ЖРД традиционно основаны на стендовых огневых и лабораторных испытаниях с проведением теоретических расчетов по отдельным позициям. Этот подход позволил создать ряд конкурентоспособных на мировом рынке российских двигателей для ракет – носителей и космических аппаратов типа 11Д56, КВД-1, 11Д58М и других. Однако превращение ракетной техники в отрасль транспорта, служащую для освоения околоземного пространства, вызывает необходимость изменения сложившейся технологии уже с позиций экономических законов производства. Складывающиеся в настоящее время основные тенденции отработки прочности ЖРД имеют вид: 1. Возрастание удельного веса теоретических работ по отношению к экспериментальным и рациональное использование результатов экспериментов. Отметим при этом, что математической основой теоретических работ является, главным образом, метод конечных элементов. 2. Проведение работ в обеспечение долговечности и многоразовости изделий и требуемых для этого исследований усталостной и термоциклической прочности, трещиностойкости, малоцикловой прочности, в особенности для конструкций из новых, ранее не использовавшихся в производстве материалов. 3. Уточнение существующих норм прочности ЖРД с целью выявления резервов прочности и веса эксплуатируемых и проектируемых изделий. 4. Разработка норм и критериев прочности для элементов конструкций ЖРД из композиционных материалов. 5. Разработка математических моделей деформирования элементов конструкций ЖРД из традиционных и новых, в частности, композиционных материалов при комплексном температурном и силовом нагружении и реализация этих моделей в виде соответствующего программного обеспечения. |
| Космичекие жидкостно-ракетные двигатели КИСЛОРОДНО-ВОДОРОДНЫЕ ЖРД Кислородно-керосиновое топливо, на котором работают описанные выше двигатели РД-107, РД-108, Р-1, широко применяется в космических ракетах. С освоением этого топлива скорость реактивной струи ЖРД достигла и превысила 3000 м/с. Большое значение для дальнейшего развития космонавтики имело создание в середине 60-х годов ЖРД, работающих на кислородно-водородном топливе, которое по удельному импульсу примерно на 30% превосходит кислородно-керосиновое. |
| Жидкостный ракетный двигатель |
