2 / 11
С.А. Орлин
2
Инженерный журнал: наука и инновации
# 1·2017
агрегатов автоматических систем управления, если использовать для
их привода газообразный гелий.
В настоящее время считается технически неоправданным хране-
ние гелия в жидком состоянии на борту летательного аппарата (ЛА).
При вытеснении компонентов из топливных баков, а также при над-
дуве баков существенное значение имеет плотность используемого
газа, т. е. его удельный объем, поскольку он должен быть как можно
больше. Поэтому в некоторых двигательных установках (например,
космического корабля «Аполлон») используют теплообменники-
нагреватели для повышения температуры, а значит, увеличения удель-
ного объема гелия.
Отметим, что в отличие от температуры азота температура гелия
повышается при его дросселировании. При этом наблюдается эффект
Джоуля — Томпсона (эффект «мятия»), заключающийся в снижении
или повышении температуры реального газа при адиабатном (без
энергообмена с окружающей средой) дросселировании, т. е. преодо-
лении сил трения в местном сопротивлении с неизбежной диссипа-
цией энергии и ростом энтропии. В газожидкостных системах ракет-
ного двигателя таким примером местного сопротивления являются
автоматические редукторы и обратные клапаны, дроссельные шайбы
или жиклеры и аналогичные проточные элементы, через которые
проходит газ, претерпевая общее снижение статического и полного
давления.
В технически реальных диапазонах давления и температуры
адиабатическое дросселирование гелия сопровождается нагревом га-
за, а дросселирование азота приводит к интенсивному охлаждению.
Вместе с тем вследствие малого размера молекул гелий может
проникать через металл, если его температура выше 700…800 К
(500…600 °С). Указанные значения температуры служат границей, за
которой требуются специальные конструктивные меры для исполь-
зования гелия в ЖРД.
На современном этапе развития пилотируемой космонавтики
большое значение имеют двигательные установки с вытеснительной
системой подачи как наиболее надежные по сравнению с оснащен-
ными турбонасосными агрегатами. Это было продемонстрировано
при реализации программы «Аполлон» (США, НАСА), принятой в
1961 г. в целях осуществления первой пилотируемой высадки на Лу-
ну и завершенной в 1975 г.
Все шесть лунных экспедиций подтвердили надежность работы
двигательной установки с вытеснительной системой подачи. Авария
на космическом корабле «Аполлон-13» произошла из-за технологи-
ческого дефекта кислородной системы, не имеющей отношения
к двигательным установкам, в которых был использован гелий в ка-
честве газа наддува.