Folyékony rakéta kriogén tüzelőanyag - RF szabadalmi leírásban 2118684 - Kopylov a

A motor úgy van kialakítva űrjármű és a felső szakaszban rakétát blokkok használatával kriogén oxidálószer - folyékony oxigén és a szénhidrogén-üzemanyag. Rakéta motor tartalmaz egy égéskamrát (1) egy fúvókával (3), turbószivattyút oxidálószer (7) uglovodorodnogo tüzelőanyag (9) a szolgáltatást gyűjtőcső (12, 13) össze van kötve a vezetési turbinák (10, 14) és a gáz-generátor (11) egy hűtőköpennyel (15). Bejárat a gáz-generátor van csatlakoztatva a hálózati fogyasztható oxidálószer és az üzemanyag, és a hűtőköpeny bemenete a fő tüzelőanyag-áramlási vonal. Ahol az égéstér van egy hűtőcsatorna (4) csatlakoztatva, hogy a kilépő a gázgenerátor hűtőköpeny, amely összeköti a keverőfej (2) az égéstérbe. Áthaladva a hűtőköpeny a gázfejlesztő fő stream a szénhidrogén üzemanyag hűti a terméket gázt olyan hőmérsékletre, amely biztosítja a hőállósága turbinalapátok által égő üzemanyag a gázgenerátor egy optimális komponensek aránya, ami növeli a munka hatékonyságát expander. 1 il.

Rajzok az orosz szabadalmi 2118684

A találmány tárgya egy rakéta-tér mérnöki és tárgya az építési folyékony hajtóanyagú rakéta motorok (LRE), működő kriogén tüzelőanyag, különösen rakéta tolóerő kisebb, mint 5 a booster rakéták és űrhajók használva, mint tüzelőanyag összetevőből kriogén oxidálószer - folyékony oxigén és szénhidrogén üzemanyag.

Ismert folyékony üzemanyag rakéta motor, amely tartalmaz egy égéskamrát a fúvókával, turbószivattyút oxidálószer és az üzemanyag fogyóeszközök vázak ezen összetevők, társított hajtó turbinával, és egy gázgenerátor, a szolgáltatás sokrétű a tüzelőanyag-összetevőt össze van kötve az égéstérbe, és párhuzamosan van kötve, hogy a vonal a bemeneti a gázgenerátor, a Ez csatlakozik a második komponens szolgáltatás sokrétű, és egy kimenet csatlakozik a bemeneti a gázgenerátor turbina, amelynek kimenete van kötve az égéstérbe (alapvető elméleti és számítási folyadék rakétamotorokban / Ed V.M.Kudryavtseva -M: .. High School, 1983, p 11, 1.6 ábra) ... Amikor az ismert LRE űrjárművekben vagy az utolsó lépésekben a rakéta használják a kriogén tüzelőanyag-LRE - folyékony oxigén (oxidálószer), és a szénhidrogén-üzemanyag. A gázgenerátor szállítjuk oxidálószer és az egész része a tüzelőanyag-áramlás, amelynek van kialakítva egy gázfejlesztő egy nagyon nagy feleslegben az oxidálószer (oxigén). A hőmérséklet a termék gázturbina bemeneti több száz fok, és a gáz nyomása után a turbina meghaladja a nyomás az égéskamrában, több tíz kPa vagy még nagyobb. Különösen ez a probléma az, hogy LRE tolóerő kisebb, mint 5 vagy, ha mérete miatt hatást turbószivattyút hatékonyság csökken, és előírja, jelentős növekedést a gáz hőmérséklete generátor, amely elfogadható nyomás egy égéstérbe. Ezeken a hőmérsékleteken és nyomásokon, és nagyon magas az oxigén feleslegben (tömeg aránya oxidálószer- és a tüzelőanyag> 10) előállító gáz rendkívül magas kémiai aktivitása az anyag a turbina, amely okozhat a gyújtást további robbanás turbószivattyú. Ott is csökkenti az élettartamot a turbina miatt megnövekedett kopást összetevőjét. Az is előfordulhat hiba turbószivattyút tengelytömítés és turbina üzemanyag, ami balesetekhez vezethet LRE. A megbízhatóságát ez a rendszer expander lehet fokozni azáltal, hogy csökkenti a (2-szer) a nyomás az égéskamrában. Azonban ez kapcsolatban van egy jelentős növekedése a méretei a égéskamra, ami elfogadhatatlan, tekintettel szigorú korlátozások méretei űrjármű.

A legközelebb a találmány egy folyékony-hajtóanyagú rakéta motor a kriogén tüzelőanyag, amely tartalmaz egy égéskamrát egy fúvókával turbószivattyú kriogén oxidálószer és az turbószivattyú szénhidrogén tüzelőanyag társított a turbina és a csatlakoztatott keresztül az áramlási vonal az égéstérbe, és a gázfejlesztő, amelynek bemenete a hálózati oxidálószer és az üzemanyag, és egy kimenet csatlakozik a turbina bemeneti cső, melynek kipufogócső ( "space". Encyclopedia. / Ed. VPGlushko. -M. szovjet Encyclopedia, 1985, p. 217). Ebben LRE alap üzemanyag mennyiségét komponensek (folyékony oxigént és kerozint) után turbószivattyút belép az égéstérbe, és egy kis hányada ezeket a komponenseket juttatunk a gázgenerátor (nyitott áramkör LRE). Ebben az esetben, mivel csak egy részét az oxidálószer valamelyest csökkent reaktivitást generáló gázt vezetünk be a gázgenerátor. Szintén csökken a gáz nyomása a turbina kipufogó úgy, ahogyan a környezetre. Ez lehetővé teszi, hogy javítsa a munkakörülményeket, a turbina és növeli a működési megbízhatósága a motort. A hátránya ennek a expander az, hogy az égő üzemanyag a gázgenerátor nem végzik az optimális sztöchiometriai aránya a komponensek, és nagy feleslegben vagy hiányban oxidálószer. Ez annak köszönhető, hogy az a tény, hogy annak biztosítására, a hőállóság a turbinalapátok kell fenntartani a hőmérséklet a termék gáz lényegesen alacsonyabb, mint a hőmérséklet a LRE égéstérben. Ennek eredményeként, a kémiai energiát szállított tüzelőanyag gáz generátor nem használják fel teljes mértékben, ami csökkenti a hatékonyságát LRE. Továbbá, a oxidatív módot a gázgenerátor nagy feleslegben oxigén okozza a magas reaktivitása a gázgenerátor, ami fokozott kopás a turbina komponensek. Amikor redukáló nagy módban oxidálószer-hiány ( <0,1) в генераторном газе образуется большое количество сажи, ухудшающей работу турбины из-за эрозии лопаток и закоксовывания ее поверхности. Недостатком данного ЖРД является также то, что турбонасосы окислителя и горючего соединены в едином турбонасосном агрегате (ТНА), поскольку их привод осуществляется от одной общей турбины. Совместная компоновка высокотемпературной турбины и насоса криогенного окислителя приводит к повышенным энергозатратам при предварительном захолаживании этого насоса, которое производится перед запуском ТНА. При этом в данном ЖРД газогенератор и ТНА с целью снижения теплопритоков размещаются на удалении от бака криогенного окислителя, что приводит к удлинению магистрали окислителя и вызывает необходимость установки на ней дополнительного (бустерного) насоса.

A célunk a találmánnyal az, hogy növelje a hatékonyságot LRE működő kriogén tüzelőanyag, azáltal, hogy javítja az üzemanyag égési hatékonyságát a gázgenerátor és csökkentésére, a kipufogógáz-generátor.

Ezt a célt úgy érjük el, hogy a folyékony rakéta motor a kriogén tüzelőanyag, amely tartalmaz egy égéskamrát egy fúvókával turbószivattyú kriogén oxidálószer és az turbószivattyú szénhidrogén üzemanyag, keresztül kapcsolódik a áramlási vonal az égéstérbe, a turbina és a gázfejlesztő, amelynek bemenete a fogyasztható gerincek az oxidálószer és az üzemanyag, és egy kimenettel, egy bemeneti a turbina társított tüzelőanyag turbó szivattyú a találmány szerinti látva egy második turbina kapcsolódó turbo oxidálja I, a gázgenerátor van ellátva hűtőköpennyel beépítették a kiadások tüzelőanyag-vezeték, a kimenete az első turbina egyik bemenetéhez csatlakozik, a második turbina, amelynek kimenete csatlakoztatva van a transzkritikus része az égéstér a fúvóka.

Végrehajtás a gázgenerátor hűtőköpeny beépítették a kiadások tüzelőanyag-vezeték, lehetővé teszi, hogy éget üzemanyag optimális aránya, mivel ebben az esetben a hűtőköpeny a generátor csökkenti a gáz hőmérsékletét olyan értékre, amely kizárja a termikus hatás az első turbinalapátok társított turbó üzemanyag. Ez növeli a hatékonyságot a rakéta miatt jelentős növekedés az üzemanyag égési hatékonyság a gázgenerátor. A jelenléte a második turbina mögött van felszerelve az első turbina downstream a gázgenerátor, lehetővé teszi, hogy az egyes meghajtó kriogén oxidáló turbó szivattyú. Így LRE turbószivattyú egység tartalmaz egy független (THA), valamint az oxidálószer TSNA-k üzemanyag-ellátás, amely lényegesen elősegíti az elrendezése LRE és csökkenti a veszteséget a működése. Különösen azt lehet telepíteni TSNA oxidálószer kriogén oxidáló tank, ezáltal csökkentve a cső hossza, és távolítsa el a kriogén oxidáló nyomásfokozó szivattyút. Telepítése a második turbina első turbina csatlakozik a gáz, a generátor egy jelentős csökkenést a gáz hőmérséklete belépő oxidálószer turbószivattyú, amely képes csökkenteni az energiafogyasztást lehűtése során a szivattyú előtt a kriogén oxidáló turbószivattyú. Csatlakozó a kimenet a második turbina a transzkritikus része a fúvóka növeli a munka hatékonyságát bővítő lehetősége miatt további bővítése és növeli a sebességet a kipufogógáz generátor kimenete a fúvóka.

A design a javasolt folyékony hajtóanyagú rakéta motor látható a mellékelt ábrán.

Rakéta motor egy belső égésű 1 kamrából a keverőfej a 2. és a 3 fúvóka, amelynek hűtési utat 4 és a kollektor gyűrű 5 szerelt a szuperkritikus része a fúvóka 3. A keverőfejet az égéstér 2 vannak csatlakoztatva kiadások oxidáns 6 gyűjtőcső, keresztül csatlakozik egy oxidálószert turbó szivattyú 7 kriogén oxidálószer tartály (nem látható az ábrán), és a kiadások tüzelőanyag-vezeték 8 keresztül csatlakozik tüzelőanyag turbó 9 szivattyú egy szénhidrogén-tüzelőanyag-tartály (nem ábrázolt). Backbone tüzelőanyag 8 kapcsolódik a keverőfej 2 keresztül hűtőcsatorna 4. Turbopumpa 9 van egy meghajtó 10 turbina csatlakozik a gázgenerátor 11, amelynek bemenete a vonalak a 12 és 13 csatlakozik a autópályák oxidálószer kellékek 6. és 8. A tüzelőanyag van látva továbbá egy második nyomáscsökkentő turbina 14 társított oxidáló turbó 7 szivattyú és egy gázfejlesztő 11 van egy hűtőköpennyel 15 beépítették a kiadások tüzelőanyag-vezeték közötti 8 turbó 9 szivattyú és az égőkamra 1. ebben az esetben, a turbó szivattyú 7 a turbina 14 alkotnak turbószivattyú egységet (TPU) oxidálószer és Turbon sos 9 a 10 turbina képez tüzelőanyag turbószivattyú. Kimeneti vonal 10 a turbina 16 bemenetéhez csatlakozik, a második turbina 14, amely kimeneti vonal 17 van kötve a gyűrű alakú kollektor 5 telepítve a 3 fúvóka az égéstérbe. A fogyasztható autópályák oxidálószer 6, és a tüzelőanyag-cutoff szelepek 8 vannak beállítva a 18 és 19, valamint a 12 és 13 csövön betáplált gázgenerátor oxidálószer- és a tüzelőanyag cutoff szelepek 20 vannak telepítve, és 21.

Működés közben, a kriogén expander oxidálószer és a szénhidrogén üzemanyag etetik turbószivattyú egység 1 a 6 égőkamrában a autópályák és 8. Egyidejűleg egy kis részét az oxidálószer és az üzemanyag vezetékeken keresztül a 12 és 13 gázgenerátorba betáplált 11, ahol elégetik alatt optimális arány, és a magas hőmérsékletű égéstermékek lehűtjük elsődleges az üzemanyag-áramlás, amely szállított a hűtőköpeny 15 a gázfejlesztő áramlási vezetéket 8. a kapott terméket gázt vezetni turbina 10 tüzelőanyag turbószivattyú 9, miután ó részben töltött gáz a 16 vezetéken át szállítjuk vezetni turbina 14 7. A töltött oxidálószer turbógenerátor keresztül gázt gyűrű alakú elosztó 5 be van helyezve a transzkritikus része a fúvóka 3, ami gyorsítja a fő áramlási az égéstermékek, hogy a fő áramlási.

Így a javasolt munkát biztosítanak LRE turbószivattyú egység (TPU) oxidálószer és az üzemanyag, hogy a maximális a kémiai energia elégetett üzemanyag a gázgenerátor, hatékonyságának növelése a motor. Etetés szénhidrogén tüzelőanyag fő áramlás a hűtőköpeny a gázgenerátor, hogy csökkentse a hőmérséklet a termék gáz-és hogy megszüntesse a termikus hatás a turbinalapátok. Bevezetés kipufogógáz generáló a transzkritikus része az égéstér lehetővé teszi a fúvóka hogy csökkentsék a veszteséget a 50% -kal szemben az ejekciós áthaladó gáz egy dedikált turbina nyakát.

KÖVETELÉSEK

A folyékony hajtóanyagú rakéta motor folyékony oxigén és a szénhidrogén üzemanyag, amely tartalmaz egy égéskamra egy fúvókával turbószivattyú folyékony oxigén turbó szivattyú szénhidrogén üzemanyag, keresztül kapcsolódik a áramlási vonal az égéstérbe, a turbina és a gázfejlesztő, amelynek bemenete a fogyasztható gerincek oxidálószer és az üzemanyag és egy kimenet csatlakozik turbina bemeneti csatlakozik a tüzelőanyag-turbó-szivattyú, azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy második turbina párosulva oxidáló turbó szivattyú, egy égéskamra van egy hűtőcsatorna, és a gáz generátorokhoz van ellátva hűtőköpennyel, amelynek bemenete a fő tüzelőanyag áramlási vonal, és a egy kimenet csatlakozik a keverőfej az égéstér keresztül hűtés utat.