Устройство и принцип работы жидкостного ракетного двигателя
В данной обзорной научной статье автором представлен анализ конструкции жидкостной ракетной двигательной установки космического летательного аппарата, являющейся основным типом двигательных установок ракет-носителей и космических кораблей в России.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.04.2022 |
| Размер файла | 877,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Устройство и принцип работы жидкостного ракетного двигателя
Гришин А.Н., токарь 5разряда
АО "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко"
Россия, г. Химки
Аннотация
В данной обзорной научной статье представлен анализ конструкции жидкостной ракетной двигательной установки космического летательного аппарата, являющейся основным типом двигательных установок ракет-носителей и космических кораблей.
Ключевые слова: жидкостные ракетные двигатели, двигательная установка, космические аппараты, конструкция ракетного двигателя.
Annotation
This review analyses the structure of a spacecraft liquid- propellant rocket vehicle, which is the main type of propulsion systems in launch vehicles and spacecrafts. ракета носитель двигательный
Key words: liquid rocked engines, propulsion system, spacecraft, rocket engine design.
Ракета - космический летательный аппарат, выбрасывающий пороховой газ с высокой скоростью, противоположной направлению движения транспортного средства.
В силовых установках ракетных двигателей большой тяги используется химическое топливо, которое сжигается в камере сгорания ракеты для создания тяги. Непрерывный выброс потока горячих газов в одном направлении вызывает устойчивое движение ракеты в противоположном направлении.
Рассмотрим топливо и окислитель. Топливо - это вещество, к примеру, например, жидкий водород (H2) или смесь углеводородов, которое горит в присутствии кислорода (О 2) с образованием горячих газов, которые впоследствии ускоряются, а затем выбрасываются с высокой скоростью через сопло. Окислитель представляет собой жидкий кислород или вещество, выделяющее кислород - перекись водорода (H2O2), закись азота (N2O), перхлорат нитрония (NO2CIO4), фтор (F2). Правильное соотношение компонентов смеси обеспечивают синергию окислителя и топлива.
В зависимости от агрегатного состояния ракетного топлива можно выделить четыре категории ракетных двигателей большой тяги. К этим категориям относятся твёрдотопливные двигатели, жидкостные двигатели, газовые и гибридные топливные двигатели, последние из которых используют топливо, пребывающее, как минимум, в двух из трёх (твёрдое, жидкое и газообразное) агрегатных состояниях.
Жидкостный ракетный двигатель - это ракетный двигатель, работающий на жидком ракетном топливе. Жидкое горючее вместе с жидким окислителем подаются из баков в камеру двигателя, где образуются газообразные продукты высокой температуры в результате сгорания топлива.
В сопле они расширяются от давления в камере до давления на срезе сопла, и вытекают в окружающую среду с большой скоростью. [1].
Рисунок 1. Схема жидкостного двухкомпонентного ракетного двигателя с питанием от насоса [2, 3, с. 2], прим.: перевод с англ. автора
В ракетном двигателе, представленном на рисунке 1, величина вектора тяги зависит от массового расхода топлива, проходящего через двигатель, от величины вектора выходной скорости выхлопных газов и от давления газа на выходной плоскости сопла [3, с. 2].
Основными составными частями жидкостного ракетного двигателя являются: двигательная система; система наведения; полезная нагрузка и вспомогательное оборудование. На рисунке 2 изображена схема двигательной системы типового жидкостного двухкомпонентного двигателя, оснащённого турбонасосами.
Рисунок 2. Схема двигательной системы типового жидкостного двухкомпонентного двигателя [2, 3, с. 58], прим.: перевод с англ. автоа
На рисунке 3 показаны основные компоненты двигателя F -1, используемого в первой ступени ракеты-носителя Saturn V. Двигательная система двигателя состоит из следующих основных частей: узел камеры сгорания; система подачи топлива, включая газовую инжекторную систему; клапаны и другие системы управления топливом; баки, содержащие топливо и окислитель и соединительные компоненты и конструкции.
(1) панель управления, (2) подвод топлива, (3) подвод жидкого кислорода, (4)
главный клапан жидкого кислорода, (5) стыковочный блок, (6) коллектор
гиперголя, (7) контрольный клапан, (8) камера сгорания, (9) главный клапан
жидкого кислорода, (10) турбонасос, (11) главный топливный клапан, (12)
теплообменник, (13) выпускной коллектор турбонасоса, (14) сопловой насадок
камеры сгорания
Рисунок 3. Устройство двигателя F-1 [2, 3, с. 59], прим.: перевод с англ. автора
Наиболее распространёнными в жидкостных ракетных двигателях являются турбонасосные системы подачи, обеспечивающие подачу компонентов топлива в широком диапазоне давлений и расходов [1].
Таким образом, жидкостные ракетные двигатели, используемые, в первую очередь, в ракетостроении, являются основным типом двигательных установок ракет-носителей и космических кораблей. Жидкостный ракетный двигатель - это химический ракетный двигатель, использующий в качестве топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. Причиной возникновения реактивной силы двигателя является истечение газов из сопла [1].
Использованные источники
1. Соловьев А.К., Потреба А.П. Анализ конструкций жидкостных ракетных двигателей //Актуальные проблемы авиации и космонавтики. - 2020. - Т. 1.
2. NASA, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Basics of space flight [электронный ресурс] - URL: http://www2.jpl.nasa.gov/basics/ index.php (дата обращения: 26.12.21).
3. De Iaco Veris A. Fundamental Concepts on Liquid-Propellant Rocket Engines //Fundamental Concepts of Liquid-Propellant Rocket Engines. - Springer, Cham, 2021. - С. 1-59.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Особенности и основные способы проектирования электрореактивной двигательной установки космического аппарата. Этапы разработки циклограммы энергопотребления, анализ чертежа движителя. Характеристика космических электроракетных двигательных установок.
дипломная работа [496,1 K], добавлен 18.12.2012Возникновение силы тяги в ракетном двигателе. Устройство, принцип действия, сфера использования, преимущества и недостатки жидкостного ракетного двигателя. История создания твердотопливного ракетного двигателя. Особенности ядерных ракетных двигателей.
презентация [6,6 M], добавлен 16.08.2011Разработка конструкции двигателей летательных аппаратов. Выбор оптимальных материалов корпуса и соплового блока на примере тормозного ракетного твердотопливного двигателя трехблочной системы посадки космического летательного аппарата "Восход" на Землю.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 07.03.2013Разработка конкурентоспособного ракетного двигателя, его детальное проектирование. Схема двигателя, система подачи, охлаждения, величина давления в выходном сечении сопла, коэффициент избытка окислителя, допустимый уровень потерь в камере сгорания, сопле.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 18.12.2012Основные параметры двигательной установки. Давление в камере сгорания и на срезе сопла. Расчет оптимального давления в камере сгорания. Расчет характеристик прогрессивности щелевого заряда. Теплозащитное покрытие твердотопливного ракетного двигателя.
курсовая работа [575,9 K], добавлен 20.11.2009Разработка ракет с широким применением унифицированных базовых конструкций и доступной элементной базой. Тактико-технические характеристики ракет-носителей "Виктория-К", "Волна", "Единство". Описание двигателей, определение центра масс в процессе полета.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 11.12.2014Первые идеи реактивного движения, зарождение ракетной техники. Вклад Н.И. Тихомирова в проектирование реактивных снарядов. Идеи И. Граве по совершенствованию ракетной техники в СССР. Значение космических исследований и освоения космического пространства.
презентация [2,0 M], добавлен 20.02.2011Серия советских одноместных космических кораблей, предназначенных для полётов по околоземной орбите. Основные научные задачи, решаемые на кораблях "Восток". Строение, конструкция космического корабля. История создания космического корабля "Восток 1".
реферат [381,8 K], добавлен 04.12.2014Содержание программы полета космического аппарата. Стадия разработки рабочей документации и изготовления космического аппарата. Задачи управления эксплуатацией ЛК. Программа поддержания ЛК в готовности к применению, структура системы эксплуатации.
контрольная работа [179,5 K], добавлен 15.10.2010Естественные и искусственные космические объекты. Изучение верхней атмосферы и космического пространства с помощью экспериментов и проведения непосредственных измерений на больших высотах с помощью искусственных спутников Земли и космических ракет.
презентация [2,4 M], добавлен 04.02.2017
