Вопросы для самопроверки к главе 1

35 
2 ЖИДКИЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА 
2.1 Устройство жидкостных ракетных двигателей [1] 
Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) представляют хорошо 
развитый и обширный класс ракетных двигателей. На классификаци-
онной схеме рисунка 2.1 показаны основные виды ЖРД, отличающие-
ся видом топлива (однокомпонентное или многокомпонентное раз-
дельной подачи), способом подачи топлива (вытеснительная или на-
сосная), способом организации рабочего процесса (с дожиганием или 
без дожигания генераторного газа). 
Рисунок 2.1 – Классификация ЖРД 

36 
Основным агрегатом ЖРД является его камера, создающая тягу. 
Камера состоит (рисунок 2.2) из камеры сгорания 6 и сопла 7, конст-
руктивно представляющих одно целое. Важной частью камеры сгора-
ния является форсуночная головка 4 – устройство для впрыска и сме-
шения компонентов топлива. Элементами форсуночной (смеситель-
ной) головки являются форсунки 3 различных типов. Воспламенение 
топлива в камере сгорания осуществляется химическими, пиротехни-
ческими или электрическими средствами 5; часто компоненты топлива 
образуют самовоспламеняющуюся смесь. Камера ЖРД обычно охлаж-
дается одним из компонентов топлива, которое до поступления в каме-
ру сгорания подается в охлаждающий «тракт» ‒ пространство между 
внутренней, огневой, стенкой 2 и наружной 1 – силовой рубашкой ка-
меры сгорания, соединенных между собой различными способами. 
Рисунок 2.2 – Схема камеры ЖРД 
ЖРД в общем случае состоит из одной или нескольких камер 
(многокамерный ЖРД), агрегатов системы топливоподачи и автомати-
ки, устройств для создания управляющих усилий и моментов, рамы, 
магистралей и вспомогательных устройств и агрегатов. 
Жидкостная ракетная двигательная установка (ЖРДУ) – это уста-
новка, состоящая из одного или нескольких ЖРД, топливных баков, 
агрегатов системы подачи топлива; магистралей, соединяющих двига-
тели с баками, и вспомогательных устройств. 
Система регулирования ЖРД осуществляет автоматическое под-
держивание или программированное изменение параметров рабочего 
процесса для обеспечения заданных значений тяги за счет регулирова-
ния соотношения между подаваемыми в камеру компонентами топли-

37 
ва, а также для управления переходными режимами (запуском, выклю-
чением и т.п.). 
Совокупность агрегатов, обеспечивающих подачу требуемого ко-
личества топливных компонентов в двигатель под необходимым дав-
лением в заданном соотношении, составляет систему подачи топлива. 
Основным элементом системы подачи топлива является агрегат, обес-
печивающий требуемое давление компонентов топлива на входе в ка-
меру. В зависимости от вида этого агрегата различают два вида систем 
подачи топлива: вытеснительную и насосную. 
Вытеснительная система подачи топлива (ВПТ) – подача топлива 
из баков давлением газа. 
Насосная подача топлива (НПТ) – подача топлива с помощью на-
сосов, приводимых в движение газовой турбиной. 
Рабочим телом для привода турбины турбонасосного агрегата 
(ТНА), наддува топливных баков, работы агрегатов управления служит 
генераторный газ – продукты разложения или низкотемпературного 
горения компонентов основного или вспомогательного топлива в газо-
генераторе. 
Каждый двигатель разрабатывают под определенный вид топли-
ва, от которого зависит конструкция и компоновка ДУ, удельные ха-
рактеристики ЖРД и ДУ, и эффективность их применения в составе 
летательного аппарата. 
Энергетические возможности ракетного топлива реализуются при 
сжигании его в камере ЖРД. Рабочий процесс в камере ЖРД складыва-
ется из элементарных процессов (этапов), основными из которых яв-
ляются: 

распыление компонентов топлива на капли и первоначальное 
распределение их в камере сгорания (макроперемешивание); 

прогрев и испарение капель; 

перемешивание паров горючего и окислителя (микроперемеши-
вание); 

химическое взаимодействие между молекулами горючего и 
окислителя (собственно горение); 

выравнивание состава и параметров продуктов сгорания (давле-
ния, температуры, плотности и др.) по сечению камеры; 

истечение продуктов сгорания из сопла. 
Перечисленные элементарные процессы протекают не в строгой 
последовательности один за другим, а в большинстве своем параллель-
но, оказывая временное влияние друг на друга. Однако, обычно по ха-
рактеру протекающих процессов камеру сгорания делят условно на 
четыре зоны по её длине (рисунок 2.3). 

38 
Рисунок 2.3 – Схема протекания процессов в камере ЖРД 
Здесь: 
m/m
o
– относительное количество израсходованного топлива, 
P, T, V – давление, температура, объем газа, 
1 – распыливание,2 – испарение, 3 – смешение, 4 – химические 
реакции. 
В первой зоне (0-I) происходит распыл топлива через форсунки 
при высоком давлении, а также его испарение и смешение капель топ-
лива. 
Вторая зона (I-II) – это зона подогрева, испарения и смешения 
компонентов топлива, а также протекание предпламенных химических 
реакций и частичного горения топлива. 
В третьей зоне (II-III) сгорает большая часть топлива. Это зона 
смешения компонентов топлива и протекания интенсивных химиче-
ских реакций, определяющих основные параметры процесса горения 
топлива. 
Четвертая зона (III-IV) – зона сопла, в которой происходит дого-
рание топлива, расширение и ускорение продуктов сгорания. 
Процесс горения в ЖРД протекает в основном в диффузионной 
области, поэтому время, необходимое для полного сгорания топлива 
определяется, главным образом, смешением компонентов. 

39 
История развития ЖРТ и области их применения формировали 
классификацию ЖРТ как источника энергии и рабочего тела на борту 
ракеты или космического аппарата. В обобщенном виде классифика-
ция ЖРТ может быть представлена в виде следующей схемы
(рисунок 2.4). 
Рисунок 2.4 – Схема классификации ЖРТ 
По составу компонентов ЖРТ подразделяются на топлива раз-
дельной подачи, состоящие из двух компонентов – окислителя и горю-
чего, и унитарные однокомпонентные, в которых окислительные и вос-
становительные элементы находятся в одном веществе или в смеси 
веществ. По агрегатному состоянию ЖРТ подразделяются на низкоки-
пящие и высококипящие, границей между которыми является темпера-
тура кипения 21

С. По способу воспламенения ЖРТ подразделяется на 
самовоспламеняющиеся и топлива принудительного воспламенения. 

жүктеу/скачать 1.91 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: