CC BY
173
Секция
«ДВИГАТЕЛИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ И КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ»
УДК 621.454.2
ВАРИАНТЫ СИСТЕМЫ ПОДАЧИ ТОПЛИВА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ В УСЛОВИЯХ НЕВЕСОМОСТИ
Я. Ю. Бакулин, В. Ю. Журавлев, М. В. Кубриков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 E-mail: Bakulin.1992@yandex.ru, vz@sibsau.ru, gidroponika@mail.ru
Приведен обзор различных способов подачи компонентов топлива жидкостного ракетного двигателя, работающего в условиях невесомости.
Ключевые слова: ЖРД, система подачи.
VARIANTS OF THE SYSTEM OF FUEL SUPPLY OF LIQUID PROPELLANT ROCKET ENGINE IN CONDITIONS OF WEIGHTLESSNESS
Ya. Y. Bakulin, V. Yu. Zhuravlyov, M. V. Kubrikov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Bakulin.1992@yandex.ru, vz@sibsau.ru, gidroponika@mail.ru
The article gives an overview of various ways of supplying fuel components to a liquid rocket engine operating under zero gravity conditions.
Keywords: LRE, supply system.
Для гарантированного запуска и работы двигателя в условиях невесомости необходимо обеспечить бесперебойную подачу компонента в двигатель в жидкой фазе, для решения данной задачи наиболее часто применяются следующие системы подачи компонентов топлива: турбона-сосная, вытеснительная, капиллярная.
Очень широко применяется турбонасосная система, при которой подача компонентов в камеру сгорания осуществляется с помощью насосов (обычно центробежных), приводимых в действие газовой турбиной. Газ для привода турбины вырабатывается в газогенераторе. Эти системы применяются для ЖРДУ различных тяг с высокими давлениями в камере сгорания. Использование турбонасосного агрегата (ТНА) позволяет применять тонкостенные топливные баки, что дает большой выигрыш в массе ЛА. Главным недостатком такой системы подачи является довольно сложная конструкции ТНА, состоящая из большого количества вращающихся элементов, что снижает надежность системы в целом [1].
В вытеснительной системе подачи топлива для решения задачи разграничения жидкой и газообразной фаз применяются металлические пластически выворачивающиеся разделители, вытесняющие компонент из бака [2].
Выворачивающиеся металлические разделители обеспечивают долговечность конструкции при контакте с химически-активными компонентами топлива, они просты в конструктивном выполнении, технологичны, их весовые характеристики близки к бакам с неметаллическими разделителями.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
Наиболее распространенной схемой при проектировании и реальном изготовлении баков с металлическими выворачивающимися разделителями является схема симметричного выворачивания при положительной деформации параллели. Кинематика процесса свободного выворачивания при положительной деформации параллели представляется как процесс перекатывания тора по поверхности разделителя в относительном движении. Деформируется только область торовой поверхности разделителя [3]. Диафрагму-разделитель можно условно разделить на три зоны. Торовую поверхность называют зоной перекатывания, она делит оставшуюся часть разделителя на две зоны, перемещающиеся параллельно оси деформации в разных направлениях относительно друг друга. Процесс деформации осесимметричен, осесимметричны и связанные с ним перемещения. Поэтому возможно рассматривать процесс деформации в плоскости меридионального сечения, ограниченной осью симметрии [4].
В капиллярной системе подача осуществляется под действием сил поверхностного натяжения, возникающих в капиллярных структурах (фитилях), по которым движутся компоненты топлива. Эта система применяется в ДУ со значительным временем воспламенения в камере сгорания с низким давлением. Двигательные установки с этой системой развивают небольшую тягу и работают в импульсном режиме. Регулирование таких ДУ связано с большими трудностями.
Таким образом, были рассмотрены основные способы подачи компонентов топлива ЖРД в условиях невесомости с указанием достоинств и недостатков различных систем.
Библиографические ссылки
1. Низкотемпературные твёрдотопливные газогенераторы / С. Д. Ваулин, О. В. Валеева, С. Г. Ковин и др. Миасс : Изд-во ГРЦ «КБ им. акад. В. П. Макеева», 1997. 268 с.
2. Алемасов В. Е., Дрегалин А. Ф., Тишин А. П. Теория ракетных двигателей. М. : Машиностроение, 1989. 464 с.
3. Алфутов Я. А. Основы расчета на устойчивость упругих систем. М. : Машиностроение, 1978. 311 с.
4. Григолюк Э. И., Мамай В. И. Нелинейное деформирование тонкостенных конструкций. М. : Наука ; Физматлит. 1997.
© Бакулин Я. Ю., Журавлев В. Ю., Кубриков М. В., 2017
