Повышение экономичности кислородно-углеводородных ЖРД различного назначения…
3
двигательными установками на кислородно-керосиновом топливе
или на топливе кислород + некриогенное и нетоксичное синтетиче-
ское углеводородное горючее высокой плотности.
Известно, что с точки зрения максимальных энергетических воз-
можностей на космических кислородно-углеводородных разгонных
блоках целесообразно применение ЖРД замкнутой схемы. В настоя-
щее время наиболее разработанной является замкнутая схема с дожи-
ганием окислительного газогенераторного газа.
В ходе развития для традиционной схемы двигателей с дожига-
нием окислительного генераторного газа достигнуты практически
предельные (для каждого уровня тяги ЖРД) уровни давления в ка-
мере сгорания. Это связано с ограничениями по стойкости кон-
струкционных материалов в высокотемпературном окислительном
газе, от температуры которого зависит мощность, развиваемая тур-
биной турбонасосного агрегата, подачи компонентов топлива в ка-
меру сгорания.
Повышение энергетических характеристик двигателя на основе
дальнейшего увеличения степени расширения газов в сопле ограни-
чивается стойкостью конструкционных материалов в высокотемпе-
ратурном окислительном газе и возможностью охлаждения камеры
сгорания. Эта проблема не может быть эффективно решена в рамках
традиционных схем подачи топлива.
Существенного повышения энергетических характеристик ЖРД
можно добиться ликвидацией потерь удельного импульса из-за рас-
хода горючего на внутреннее охлаждение камеры и повышением
давления в ней при использовании для охлаждения камеры сгорания
промежуточного высокоэффективного охладителя, не являющегося
компонентом топлива.
Особенностью такой схемы охлаждения камеры сгорания двига-
теля является наличие в его составе дополнительного агрегата
(например, турбокомпрессора), обеспечивающего циркуляцию про-
межуточного охладителя в тракте камеры сгорания, а также высоко-
эффективного компактного теплообменника, в котором теплота, от-
веденная от камеры сгорания промежуточным охладителем, сбра-
сывается в подаваемый в камеру криогенный компонент (для
кислородно-углеводродных ЖРД это жидкий кислород). Система
охлаждения с промежуточным охладителем должна предусматри-
вать предварительный запуск циркуляции охладителя по замкнуто-
му контуру. Все это ведет к некоторому усложнению конструкции
двигателя (см. рисунок). Однако применение для охлаждения каме-
ры сгорания двигателей высокоэффективных охладителей оправ-
данно, так как позволяет существенно повысить энергетические ха-
рактеристики ЖРД.
