RU12187U1 - Двигатель для ракетного летательного аппарата - Google Patents

Abstract

1. Двигатель для ракетного летательного аппарата, содержащий тяговую камеру, турбонасосный агрегат с насосами жидких топливных компонентов и газовой турбиной, которая соединена на входе с газогенератором и на выходе - посредством выхлопного патрубка - с тяговой камерой, смонтированный на камере шарнирный подвес для управления вектором тяги с размещенным в выхлопном патрубке сильфонным компенсатором перемещений и удаленные от оси камеры реактивные сопла крена с подключением сопла к газогенераторному тракту через клапан управления расходом, отличающийся тем, что клапан смонтирован рядом с управляемым им соплом, будучи конструктивно объединен с ним в блок крена2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что блок крена включает два сопла различной ориентации с общим или индивидуальными клапанами.3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что в нем предусмотрены два блока крена, расположенные с противоположных сторон камеры в расчете на создание попеременно работающей пары сопл, создающих вращательный момент сил.4. Двигатель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что блок крена подключен к газогенераторному тракту в месте до турбины.

Description

Двигатель для ракетного летательного аппарата

Полезная модель относится к ракетной технике, конкретно - к устройству двигателя для ракетного летательного анпарата (ЛА) на жидком топливе.

Известен двигатель для ракетного ЛА, содержащий тяговую камеру, турбонасосный агрегат с насосами жидких тонливных компонентов и газовой турбиной, которая соединена на входе с газогенератором и на выходе - посредством выхлопного патрубка - с тяговой камерой, смонтированный на камере шарнирный подвес для управления вектором тяги с размещенным в выхлопном патрубке сильфонным компенсатором перемещений и удаленные от оси камеры реактивные сопла крена с подключением сопла к газогенераторному тракту через клапан управления расходом - см. пат. РФ по заявке 96121673 от 06.11.96, МПК F02K 9/00 (прототип полезной модели).

В известном двигателе сопло крена и управляющий им расходный клапан выполнень 3 виде отдельных агрегатов, разделенных трубопроводом. Из-за своего объема он оказывает негативное влияние на динамику процессов включения и выключения сопла (которое должно функционировать в импульсном режиме), что снижает эффективность управления полетом ЛА но каналу крена. Кроме того, наличие соединительной магистрали между расходным клапаном и управляемым им соплом увеличивает непроизводительный расход (приводит к потерям массы) рабочего газа.

Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи повышения технических характеристик двигательной системы крена. Поставленная задача решается тем, что в двигателе для ракетного ЛА, содержащем тяговую камеру, турбонасосный агрегат с насосами жидких топливных компонентов и газовой турбиной, которая соединена на входе с газогенератором и на выходе - посредством выхлопного патрубка - с тяговой камерой, смонтированный на камере шарнирный подвес для управления вектором тяги с размещенным в выхлопном патрубке сильфонным компенсатором перемещений и удаленные от оси камеры реактивные сопла крена с подключением сопла к газогенераторному тракту через клапан управления расМПК F02K 9/48

ходом, - согласно полезной модели, - клапан смонтирован рядом с управляемым им соплом, будучи конструктивно объединен с ним в блок крена.

В частных случаях выполнения полезной модели: а) блок крена включает два сопла различной ориентации с общим или индивидуальными клапанами; б) в двигателе предусмотрены два блока крена, расположенные с противоположных сторон камеры в расчете на создание попеременно работающей пары сопел, создающих вращательный момент сил; в) блок крена подключен к газогенераторному тракту в месте до турбины.

При осуществлении полезной модели ожидается технический результат, совпадающий с существом рещаемой задачи (см. выше).

Полезная модель поясняется при помощи ФИГ. 1,2,3, на которых показаны схематично предлагаемый двигатель (ФИГ.1) и различные варианты устройства блока крена (ФИГ,2,3 - место А). Двигатель содержит тяговую камеру 7 с форсуночной головкой 1А и сверхзвуковым реактивным соплом 1Б, турбонасосный агрегат, включающий смонтированные соосно центробежный насос горючего 2, центробежный насос окислителя 3 и осевую газовую турбину 4, которая рассчитана на привод рабочим газом, вырабатываемым в газогенераторе 5 при сжигании расходуемого двигателем окислителя (например, жидкий кислород) и части горючего (например, жидкий метан). С газогенератором рабочий тракт турбины соединен на входе, а на выходе он соединен - посредством выхлопного патрубка 6 - с форсуночной головкой камеры в целях подачи отработавшего (в данном примере - окислительного) генераторного газа в рабочее пространство камеры на дожигание с остальной частью горючего. Его подача в двигатель предусмотрена через входной патрубок 2А насоса 2, из которого небольщая часть горючего (например, 10% общего расхода) подается по напорному трубопроводу 7 в газогенератор, а основная часть подается по трубопроводу 8 в тракт регенеративного охлаждения (рубашку) камеры, из которого поступает в форсуночную головку 1А. Подача окислителя в двигатель предусмотрена через входной патрубок ЗА насоса 3, из которого окислитель поступает по напорному трубопроводу 9 в газогенератор.

На форсуночной головке камеры смонтирован шарнирный подвес 10 для возможности ее поворота с целью управления вектором тяги двигателя. Шарнирный подвес содержит гибкий сильфонный компенсатор перемещений 10А, являющийся функциональной частью выхлопного патрубка 6. На уровне размещения

шарнирного подвеса трубопровод 8 также снабжен сильфонным компенсатором 8А. Двигатель монтируется на ЛА при помощи рамы 11, прикрепленной к шарнирному подвесу, который (вместе с не показанными на фиг. рулевыми приводами) обеспечивает управление ЛА по каналам тангажа и рысканья. С целью управления ЛА по крену двигатель снабжен двумя неподвижными (по отношению к турбонасосному агрегату и корпусу ЛА) реактивными соплами крена 12 и 12А, которые установлены на удалении от оси камеры (на периферии двигателя), по разные ее стороны (как это принято в практике ракетостроения): сопло 12 находится перед плоскостью чертежа, а такое же сопло 12А - за плоскостью чертежа. Сопла снабжены управляющими расходными клапанами 13 и 13А (например, с электромагнитным приводом), которые смонтированы рядом с соответствующими соплами, будучи конструктивно объединены с ними в блоки крена (12-13) и (12А-13А). Входные штуцеры 14, 14А блоков посредством питающей магистрали 75 подключены к газогенераторному тракту в районе выхлопного патрубка 6. Блоки рассчитаны на попеременное включение по командам от системы управления ЛА, приводящим к вращению двигателя с ЛА в должную сторону.

Представленный на ФИГ.1 конкретный блок крена не исчерпывает все возможности его устройства. В частности, на ФИГ.2 показано схематично другое устройство блока (расположен перед плоскостью чертежа), который объединяет оба вышеописанных, но сопла крена направлены противоположно друг другу (оси их не обязательно совпадают); то-есть в этом устройстве с входным штуцером 16 содержатся два сопла различной ориентации, снабженные индивидуальными клапанами для попеременной работы. На ФИГ.З представлен еще один вариант устройства блока крена (расположен перед плоскостью чертежа): два сопла различной ориентации 17 я 18 снабжены общим управляющим клапаном 19. В конкретном примере его рабочий орган выполнен в виде газораспределительной заслонки с реверсивным электроприводом. При его обесточенности заслонка разобщает сопла крена и питающую магистраль; она сообщается с надлежащим соплом по команде от системы управления ЛА.

Как явствует из описания, для управления ЛА достаточно двух блоков крена, показанных на ФИГ.1, и одного блока, показанного на ФИГ.2 и 3; возникающие при работе отдельных сопел возмущения по каналам тангажа и рысканья будут отрабатываться системой управления вектором тяги. Указанные возмущения

можно устранить размещением в двигателе двух блоков крена типа показанных на ФИГ.2 и 3, расположенных с противоположных сторон камеры - в расчете на создание попеременно работающей пары сопел, создающей вращательный момент сил. На ФИГ.З изображена такая система крена: второй блок, показанный штриховыми линиями, расположен за плоскостью чертежа. Управляющие клапаны 19, 19А блоков синхронизированы таким образом, чтобы открывать доступ газа к паре сопел (17-17А) или (18-18А).

В частном случае выполнения полезной модели блок крена подключен к газогенераторному тракту не за турбиной, а до нее - посредством магистрали 15А. В энергетическом отнощении такая схема выгоднее: требуется меньщий расход массы для создания управляющей тяги - ввиду более высоких термодинамических параметров используемого газа. С другой же стороны, это обстоятельство усложняет задачу создания надежно работающего блока крена.

Работа заявленной полезной модели понятна из представленного выше описания.

Выполненное согласно полезной модели конструктивное объединение сопла крена с управляющим клапаном в единый функциональный блок позволило исключить соединительную магистраль между ними. В результате этого улучщены технические характеристики двигательной системы крена: повышено ее быстродействие, исключены связанные с упомянутой магистралью потери рабочего газа.

Наибольщая эффективность полезной модели проявляется в применении к ЛА, которые оснащены ракетными двигателями жидкого топлива, выполненными по схеме с дожиганием рабочего тела турбины в тяговой камере.

От авторов-заявителей .А.Клепиков

п.9

Claims (3)

1. Двигатель для ракетного летательного аппарата, содержащий тяговую камеру, турбонасосный агрегат с насосами жидких топливных компонентов и газовой турбиной, которая соединена на входе с газогенератором и на выходе - посредством выхлопного патрубка - с тяговой камерой, смонтированный на камере шарнирный подвес для управления вектором тяги с размещенным в выхлопном патрубке сильфонным компенсатором перемещений и удаленные от оси камеры реактивные сопла крена с подключением сопла к газогенераторному тракту через клапан управления расходом, отличающийся тем, что клапан смонтирован рядом с управляемым им соплом, будучи конструктивно объединен с ним в блок крена
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что блок крена включает два сопла различной ориентации с общим или индивидуальными клапанами.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что в нем предусмотрены два блока крена, расположенные с противоположных сторон камеры в расчете на создание попеременно работающей пары сопл, создающих вращательный момент сил.

4. Двигатель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что блок крена подключен к газогенераторному тракту в месте до турбины.