Обеспечение надежного охлаждения камеры сгорания кислородно-водородного жидкостного ракетного двигателя первой ступени ракеты-носителя при глубоком дросселировании тяги
Авторы: Мукамбетов Р.Я., Боровик И.Н.
Опубликовано в выпуске: #1(121)/2022
DOI: 10.18698/2308-6033-2022-1-2146
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Приведен анализ возможности глубокого дросселирования жидкостного ракетного двигателя при условии надежного охлаждения камеры. Представлено решение научно-технической задачи разработки предельной схемы охлаждения, в которой и заключается научная новизна данной работы. Для расчета охлаждения был использован программный комплекс «HOLOD», разработанный в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Для определения лучистого теплового потока использовался закон Стефана — Больцмана. В ходе исследования установлена возможность дросселирования тяги двигателя до 28 % номинального режима. При такой величине дросселирования обеспечивается предельно возможное охлаждение стенок камеры без прогара. Это значение дросселирования двигателя позволяет получить схему охлаждения камеры, которая подразумевает разделение потоков охладителя и использование разворота потока на срезе сопла, а также поясов завесного охлаждения. Для надежного охлаждения организован подвод охладителя на наиболее теплонапряженном участке камеры.
Литература
[1] Гахун Г.Г. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. Москва, Машиностроение, 1989, 424 с.
[2] Маслов Е.В. Межпланетная программа SpaceX: подробный разбор ЖРД «Raptor». URL: https://aboutspacejornal.net/2017/06/29/ (дата обращения 15.02.2018).
[3] Чванов В.К., Судаков В.С., Левочкин П.С. Современные жидкостные ракетные двигатели АО «НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко». Состояние программ и перспективы. Космическая техника и технологии, 2018, № 3, с. 5–16.
[4] Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. 3-е изд. Москва, Машиностроение, 1980, 534 с.
[5] Кудрявцев В.М., Васильев А.П. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Москва, Высшая школа, 1975, 656 с.
[6] Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. 3-е изд. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016, 464 с.
[7] Клепиков И.А. Выбор энергомассовых характеристик маршевых многоразовых ЖРД на сжиженном природном газе. Дис. … д-ра техн. наук. Москва, 2005, 401 с.
[8] Стриженко П.П. Особенности расчета теплового состояния камеры ЖРД с беззавесным охлаждением жидким кислородом. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2009, № 3 (19), с. 191–196.
[9] Беляков В.А., Василевский Д.О. Перспективные схемные решения безгазогенераторных двигателей. Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2019, № 58, с. 69–86.
[10] Салахутдинов Г.М. Развитие методов теплозащиты жидкостных ракетных двигателей. Москва, Наука, 1984, 144 с.
[11] Попов В.Г., Ярославцев Н.Л. Жидкостные ракетные двигатели. Москва, Издательско-типографский центр «МАТИ» КТУ им. К.Э. Циолковского, 2001, 171 с.