ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Двигательная установка ракеты из "Жидкие ракетные топлива" Ракетный двигатель состоит из трех основных частей (рис. 2) головки, камеры сгорания и сопла. [c.7] Головка двигателя предназначена для расположения на ней форсунок, через которые компоненты топлива подаются в камеру сгорания. Форсунки должньи быть расставлены так, чтобы обеспечить требуемый распыл и перемещивание компонентов топлива, поступающих в камеру. Степень распыла и перемешивания компонентов топлива зависит от числа форсунок, а также от их конструкции. Существует много различных конструкций форсунок, но по принципу действия все они могут быть разделены на два типа— центробежные и струйные. [c.7] Струйные форсунки просты ио устройству, они представляют собой сверления в головке двигателя малого размера (диаметром от 0,8 до 2,5 мм). Форсунки располагаются на головке таким образом, чтобы выходящие из них струйки горючего и окислителя сталкивались друг с другом, благодаря чему происходит более тщательное их распыление и смещение. [c.8] Преимуществом струйных форсунок является простота их изготовления. Однако топлива, обладающие высокой вязкостью и большим поверхностным натяжением, при подаче в камеру сгорания через струйные форсунки недостаточно хорошо распыливаются и перемешиваются это приводит к неполному сгоранию топлива и понижению экономичности работы двигателя. [c.8] Центробежные форсунки более сложные по устройству, но они обеспечивают при таком же перепаде давлений, как и в струйных форсунках, лучший распыл топлива, чем струйные форсунки, а благодаря этому и лучшее перемешивание компонентов. Перед выходом в камеру сгорания компонент топлива в центробежной форсунке закручивается, поэтому жидкость выходит из форсунки в виде тонкой пелены, которая легко распадается на мелкие капли. Закрутка топлива в центробежной форсунке производится либо специальным завихрителем (шнеком), вставляемым в форсунку (рис. 3, а), либо таким вводом жидкости в полость форсунки, при котором перед выходом она получает скорость вращения вокруг оси форсунки (рис. 3, б). Последнее достигается вводом жидкости в форсунки не по оси форсунки, а сбоку. Такие форсунки называются тангенци-а.льными центробежными. [c.8] Форсунки окислителя и горючего на головке двигателя расиолагаются относительно друг друга в определенном порядке — шахматном, сотовом, концентрическом (рис. 4). [c.9] В большинстве существующих ЖРД применяются центробежные форсунки, так как они обеспечивают лучшее смесеобразование, чем струйные. Для топлив, компоненты которых при смешении самовоспламеняются, иногда применяются струйные форсунки. [c.9] Камеры сгорания ЖРД изготавливают различной формы — цилиндрические, шаровые, грушевидные и др. [c.9] Полнота сгорания топлива зависит, с одной стороны, от времени пребывания топлива в камере сгорания, а с другой — от химической активности компонентов топлива, т. е. от их скорости горения. Чем больше скорость горения топлива, тем меньше необходимое время его пребывания в камере. [c.10] Время пребьивания топлива в камере можно определить по величине приведенной длины камеры. [c.10] Чем больше приведенная длина, тем больше время пребывания топлива в камере сгорания, тем полнее будет сгорание топлива, тем в большей степени химическая энергия топлива будет превращаться в тепловую энергию. Но увеличивать приведенную длину камеры бесконечно нельзя, так как при данном давлении сгорания это ведет к увеличению размеров камеры сгорания и, следовательно, к утяжелению двигателя. Поэтому обычно приведенную длину камеры ЖРД стремятся сделать не больше и не меньше, чем необходимо для полного сгорания топлива. [c.10] Ссек — секундный расход топлива в двигателе, кг1сек. Чем больше величина импульса давления, тем полнее сгорание топлива. Эту величину можно определить опытным и расчетным путем. [c.10] Камеры сгорания современных ЖРД имеют высокое значение фк (от 0,95 до 0,98). Таким образом, химическая энергия топлива в камере двигателя почти полностью превращается в энергию тепловую. [c.11] которым заканчивается камера сгорания, представляет собой сочетание сходящегося и расходящегося конусов. Назначение сопла — разогнать газ от скорости в несколько десятков метров в секунду до скоростей тысячи метров в секунду, т. е. превратить тепловую энергию, выделяющуюся при сгорании топлива в камере, в кинетическую энергию струи (энергию скорости) вытекающих из ракеты газов—продуктов сгорания. Именно в сопле происходит создание реактивной силы, или тяги, движущей ракету. [c.11] В сходящемся конусе сопла поток газообразных продуктов сгорания топлива разгоняется до скорости, равной скорости распространения звука. В критическом сечении сопла газовый поток как раз достигает скорости, равной скорости звука в газе с температурой и составом в этом сечении. [c.11] Т — абсолютная температура газа, °К (абсолютная температура равна температуре газа в градусах Цельсия плюс 273°, измеряется в градусах Кельвина). [c.11] Давление газа при движении его по соплу все время падает от величины, равной давлению в камере сгорания, до давления на выходе из сопла. [c.12] Давление на выходе из сопла может быть разным в зависимости от геометрического размера сопла. Размеры сопла выбираются таким образом, чтобы на его срезе давление расширяющегося потока газа было равно окружающему, т. е. давлению среды, в которой работает двигатель. При этом условии работа двигателя является наиболее экономичной. [c.12] Во время подъема ракетьл на большую высоту ее двигатель работает в атмосфере с переменным давлением. Изменение давления окружающей среды практически может происходить от 1 кг/сл1 (двигатель работает на земле) до давления, равного нулю (при достижении ракетой высоты примерно 100 км и выше). Поэтому давление на срезе сопла для высотных ракет выбирается в зависимости от того, на какой высоте большее время будет находиться ракета с работающим двигателем. [c.12] Чем большее расширение претерпевают газы в сопле, тем больше степень превращения тепловой энергии, которой они обладают, в кинетическую энергию струи газового потока. [c.12] Вернуться к основной статье