RU2372514C1 - Liquid rocket engine - Google Patents

Liquid rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2372514C1
RU2372514C1 RU2008140765/06A RU2008140765A RU2372514C1 RU 2372514 C1 RU2372514 C1 RU 2372514C1 RU 2008140765/06 A RU2008140765/06 A RU 2008140765/06A RU 2008140765 A RU2008140765 A RU 2008140765A RU 2372514 C1 RU2372514 C1 RU 2372514C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
actuator
rocket engine
combustion chamber
fuel
Prior art date
Application number
RU2008140765/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Евгеньевич Варламов (RU)
Сергей Евгеньевич Варламов
Николай Борисович Болотин (RU)
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Сергей Евгеньевич Варламов
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Евгеньевич Варламов, Николай Борисович Болотин filed Critical Сергей Евгеньевич Варламов
Priority to RU2008140765/06A priority Critical patent/RU2372514C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2372514C1 publication Critical patent/RU2372514C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: liquid rocket engine includes the following, which is installed on the frame: combustion chamber with jet nozzle, turbine-driven pump made in the form of a single unit containing the main turbine, oxidant and fuel pumps, gas generator installed above the main turbine, which have regenerative cooling system. According to the invention, there installed concentrically to jet nozzle is a nozzle head piece made as to the profile as the continued part of the nozzle and having the possibility of being moved along longitudinal axis of combustion chamber by means of a drive; at that, nozzle head piece design is cooled and consists of a cooling jacket installed concentrically to nozzle head piece thus forming a gap the cavity of which is connected with flexible pipelines to fuel pump and fuel manifold. Drive consists of at least one actuator. The latter is located on the nozzle and fixed on the frame and fixed on combustion chamber. Actuator is connected to synchronisation mechanism, and nozzle head piece is installed on the guide cylinder. As actuator, there used is electric engine. As actuator, there used is hydraulic cylinder.
EFFECT: optimum rocket engine operation within a wide range of modes at various heights, simplifying pneumatic hydraulic scheme, improving reliability, increasing power.
9 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к жидкостным ракетным двигателям, работающим на криогенном окислителе и на углеводородном горючем.The invention relates to rocket technology, specifically to liquid rocket engines operating on a cryogenic oxidizer and on hydrocarbon fuel.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2095607, предназначенный для использования в составе космических разгонных блоков, ступеней ракетоносителей, и как маршевый двигатель космических аппаратов, включает в себя камеру сгорания с регенеративным трактом охлаждения, насосы подачи компонентов - горючего и окислителя с турбиной на одном валу, в который введен конденсатор. Выход конденсатора по линии хладагента соединен с входом в камеру сгорания и с входом в тракт регенеративного охлаждения камеры сгорания. Выход из конденсатора по линии теплоносителя соединен с входом в насос одного из компонентов. Выход из насоса того же компонента сообщен с входом конденсатора по линии хладагента. Второй вход конденсатора сообщен с выходом турбины. Выход насоса другого компонента сообщен с входом в камеру сгорания.Known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2095607, intended for use in space booster blocks, stages of rocket launchers, and as a main engine of space vehicles, includes a combustion chamber with a regenerative cooling path, pumps for supplying components - fuel and an oxidizer with a turbine on one shaft into which the capacitor is inserted. The condenser outlet through the refrigerant line is connected to the entrance to the combustion chamber and to the entrance to the regenerative cooling path of the combustion chamber. The exit from the condenser through the coolant line is connected to the inlet to the pump of one of the components. The output from the pump of the same component is communicated with the condenser inlet through the refrigerant line. The second input of the condenser is in communication with the output of the turbine. The output of the pump of the other component is communicated with the entrance to the combustion chamber.

Недостатком двигателя является ухудшение кавитационных свойств насоса при перепуске конденсата.The disadvantage of the engine is the deterioration of the cavitation properties of the pump during condensate bypass.

Известны способ работы ЖРД и жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2187684. Способ работы жидкостного ракетного двигателя заключается в подаче компонентов топлива в камеру сгорания двигателя, газификации одного из компонентов в тракте охлаждения камеры сгорания, подводе его на турбину турбонасосного агрегата с последующим сбросом в форсуночную головку камеры сгорания. Часть расхода одного из компонентов топлива направляют в камеру сгорания, а оставшуюся часть газифицируют и направляют на турбины турбонасосных агрегатов. Отработанный на турбинах газообразный компонент смешивают с жидким компонентом, поступающим в двигатель при давлении, превышающем давление насыщенных паров получаемой смеси. Жидкостный ракетный двигатель содержит камеру сгорания с трактом регенеративного охлаждения, насосы подачи компонентов топлива и турбину. Двигатель содержит установленные последовательно перед насосом подачи одного из компонентов топлива основного турбонасосного агрегата насос бустерного турбонасосного агрегата и смеситель. Выход насоса основного турбонасосного агрегата соединен как с форсуночной головкой камеры сгорания, так и с трактом регенеративного охлаждения камеры сгорания. Тракт регенеративного охлаждения, в свою очередь, связан с турбинами основного и бустерного турбонасосных агрегатов, выходы которых соединены со смесителем.A known method of operation of the liquid propellant rocket engine and a liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2187684. The method of operation of a liquid-propellant rocket engine is to supply fuel components to the combustion chamber of the engine, gasify one of the components in the cooling path of the combustion chamber, supply it to the turbine of the turbopump unit, and then discharge it into the nozzle head of the combustion chamber. Part of the flow rate of one of the fuel components is directed to the combustion chamber, and the remaining part is gasified and directed to turbines of turbopump units. The gaseous component spent on the turbines is mixed with the liquid component entering the engine at a pressure higher than the saturated vapor pressure of the resulting mixture. A liquid propellant rocket engine comprises a combustion chamber with a regenerative cooling path, fuel component supply pumps, and a turbine. The engine comprises a booster turbopump pump and a mixer installed in series in front of the feed pump of one of the fuel components of the main turbopump assembly. The pump outlet of the main turbopump assembly is connected both to the nozzle head of the combustion chamber and to the regenerative cooling path of the combustion chamber. The regenerative cooling circuit, in turn, is connected with the turbines of the main and booster turbopump units, the outputs of which are connected to the mixer.

Недостатком этой схемы является то, что тепловой энергии, снимаемой при охлаждении камеры сгорания, может оказаться недостаточно для привода турбонасосного агрегата двигателя очень большой мощности.The disadvantage of this scheme is that the thermal energy removed during cooling of the combustion chamber may not be enough to drive a turbopump engine unit of very high power.

Известен ЖРД по патенту РФ на изобретение №2190114, МПК 7 F02K 9/48, опубл. 27.09.2002 г. Этот ЖРД включает в себя камеру сгорания с трактом регенеративного охлаждения, турбонасосный агрегат ТНА с насосами окислителя и горючего, выходные магистрали которых соединены с головкой камеры сгорания, основную турбину и контур привода основной турбины. В контур привода основной турбины входят последовательно соединенные между собой насос горючего и тракт регенеративного охлаждения камеры сгорания, соединенный с входом в основную турбину. Выход из турбины ТНА соединен с входом второй ступени насоса горючего.Known LRE according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2190114, IPC 7 F02K 9/48, publ. September 27, 2002. This liquid-propellant rocket engine includes a combustion chamber with a regenerative cooling path, a TNA turbopump unit with oxidizer and fuel pumps, the output lines of which are connected to the head of the combustion chamber, the main turbine and the drive circuit of the main turbine. The main turbine drive circuit includes a fuel pump and a regenerative cooling path of the combustion chamber connected in series with each other and connected to the main turbine inlet. The exit from the turbine TNA is connected to the input of the second stage of the fuel pump.

Этот двигатель имеет существенный недостаток. Перепуск подогретого в тракте регенеративного охлаждения камеры сгорания горючего на вход во вторую ступень насоса горючего приведет к его кавитации. Большинство ЖРД используют такие компоненты топлива, что расход окислителя почти всегда больше расхода горючего. Следовательно, для мощных ЖРД, имеющих большую тягу и большое давление в камере сгорания, эта схема неприемлема, т.к. расхода горючего будет недостаточно для охлаждения камеры сгорания и привода основной турбины.This engine has a significant drawback. Bypassing the fuel combustion chamber heated in the regenerative cooling path to the entrance to the second stage of the fuel pump will lead to cavitation. Most LREs use fuel components such that the oxidizer consumption is almost always greater than the fuel consumption. Therefore, for powerful rocket engines with great thrust and high pressure in the combustion chamber, this scheme is unacceptable, because fuel consumption will not be enough to cool the combustion chamber and drive the main turbine.

Кроме того, не проработана система запуска ЖРД, система воспламенения компонентов топлива и система выключения ЖРД и его очистки от остатков горючего в тракте регенеративного охлаждения камеры сгорания.In addition, the LRE launch system, the ignition system of the fuel components and the LRE shutdown system and its cleaning of fuel residues in the regenerative cooling path of the combustion chamber have not been developed.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2232915, опубл. 10.09.2003 г (прототип), который содержит камеру и турбонасосный агрегат, газогенератор, систему запуска, средства для зажигания компонентов топлива и топливные магистрали. Выход насоса окислителя соединен с входом в газогенератор. Выход первой ступени насоса горючего соединен с каналами регенеративного охлаждения камеры и со смесительной головкой. Выход второй ступени насоса горючего соединен с регулятором расхода с электроприводом. Другой вход регулятора соединен с пусковым бачком со штатным горючим. Выход из регулятора соединен с газогенератором. Выход из газогенератора соединен с входом в турбину турбонасосного агрегата, выход из которой соединен со смесительной головкой. Регулятор расхода снабжен гидроприводом предварительной ступени, который через кавитирующий жиклер и гидрореле соединен с пусковым бачком со штатным горючим. Гидрореле соединено со второй ступенью насоса горючего. Дроссель, установленный на выходе первой ступени насоса горючего, выполнен совместно с управляемым клапаном предварительной ступени.Known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2232915, publ. 09/10/2003 g (prototype), which contains a chamber and a turbopump unit, a gas generator, a launch system, means for igniting fuel components and fuel lines. The output of the oxidizer pump is connected to the inlet of the gas generator. The output of the first stage of the fuel pump is connected to the channels of regenerative cooling of the chamber and to the mixing head. The output of the second stage of the fuel pump is connected to an electric flow regulator. Another input of the regulator is connected to the starting tank with standard fuel. The output from the regulator is connected to a gas generator. The outlet of the gas generator is connected to the inlet of the turbine pump unit, the outlet of which is connected to the mixing head. The flow regulator is equipped with a hydraulic actuator of the preliminary stage, which is connected through the cavitating nozzle and hydraulic relay to the starting tank with standard fuel. The hydraulic relay is connected to the second stage of the fuel pump. The throttle installed at the output of the first stage of the fuel pump is made in conjunction with a controlled valve of the preliminary stage.

Основной элемент выходного устройства реактивного двигателя и двигателя с комбинированной тягой - это реактивное сопло. В реактивном сопле происходит расширение газа, выходящего из турбины, или форсажной камеры газотурбинного двигателя, или из камеры сгорания (или другого устройства для подогрева рабочего тела) ракетного двигателя, сопровождаемое увеличением его скорости и кинетической энергии. Расширение газа в сопле реактивном происходит до давления окружающей среды на расчетном режиме сопла и до давления, отличного от давления окружающей среды, на нерасчетных режимах сопла. Скорость истечения газа из реактивного сопла воздушно-реактивного двигателя на расчетном режиме сопла определяет при данной скорости полета величину удельной тяги двигателя. Скорость истечения газа из реактивного сопла ракетного двигателя на расчетном режиме сопла определяет величину удельной тяги двигателя независимо от скорости полета. Скорость истечения газа из реактивного сопла современных реактивных двигателей в земных статических условиях доходит до 1000 м/с и более у воздушно-реактивных двигателей и до 3000 м/с и более у ракетных двигателей. Различают регулируемое и нерегулируемое реактивное сопло. Регулируемое сопло снабжается устройством для изменения его сечения при работе двигателя. В дозвуковом сужающемся сопле регулирование состоит, как правило, в изменении площади выходного сечения сопла. В сверхзвуковом сопле регулированию подвергаются как площадь критического сечения, так и площадь выходного сечения сопла. Регулируемое сопло применяется в турбореактивных двигателях с форсажной камерой, а также в некоторых других газотурбинных, воздушно-реактивных и ракетных двигателях. Сопло ракетного двигателя называется также соплом камеры двигателя или просто соплом и его регулирование практически не применяется из-за очень высокой температуры истечения продуктов сгорания.The main element of the output device of a jet engine and a combined thrust engine is a jet nozzle. In the jet nozzle, gas expands from the turbine, or afterburner of the gas turbine engine, or from the combustion chamber (or other device for heating the working fluid) of the rocket engine, accompanied by an increase in its speed and kinetic energy. The expansion of gas in the jet nozzle occurs to ambient pressure at the design mode of the nozzle and to a pressure different from the ambient pressure at off-design nozzle modes. The rate of gas outflow from the jet nozzle of the jet engine in the nozzle design mode determines at a given flight speed the specific thrust of the engine. The rate of gas outflow from the jet nozzle of a rocket engine in the nozzle design mode determines the specific thrust of the engine, regardless of flight speed. The speed of gas outflow from the jet nozzle of modern jet engines under terrestrial static conditions reaches 1000 m / s and more for air-jet engines and up to 3000 m / s and more for rocket engines. Distinguish between adjustable and unregulated jet nozzle. The adjustable nozzle is equipped with a device for changing its cross section during engine operation. In a subsonic tapering nozzle, regulation usually consists in changing the area of the nozzle exit section. In a supersonic nozzle, both the critical section area and the nozzle exit section area are subject to regulation. The adjustable nozzle is used in turbojet engines with an afterburner, as well as in some other gas turbine, jet and rocket engines. The nozzle of a rocket engine is also called the nozzle of the engine chamber or simply a nozzle and its regulation is practically not applied due to the very high temperature of the expiration of the combustion products.

Задачи создания изобретения: обеспечение оптимальной работы ракетного двигателя в широком диапазоне режимов на различной высоте, упрощение пневмогидравлической схемы, повышение надежности, увеличение мощности и характеристик ЖРД.The objectives of the invention: to ensure optimal operation of the rocket engine in a wide range of modes at different heights, simplifying the pneumohydraulic circuit, increasing reliability, increasing the power and characteristics of the rocket engine.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что, жидкостный ракетный двигатель, содержащий установленные на раме камеру сгорания с реактивным соплом, имеющим систему регенеративного охлаждения, турбонасосный агрегат, выполненный в виде единого узла, содержащий основную турбину, насосы окислителя и горючего, газогенератор, установленным над основной турбиной, отличающийся тем, что концентрично реактивному соплу установлена сопловая насадка, выполненная по профилю как продолжение сопла и имеющая возможность перемещаться вдоль продольной оси камеры сгорания при помощи привода, при этом сопловая насадка выполнена охлаждаемой и содержит рубашку охлаждения, установленную концентрично сопловой насадке, с образованием зазора, полость которого гибкими трубопроводами подсоединена к насосу горючего и к топливному коллектору горючего. Привод содержит, по меньшей мере, один исполнительный механизм. Исполнительный механизм может быть размещен на сопле. Исполнительный механизм может быть закреплены на раме. Исполнительный механизм может быть закреплен на камере сгорания. Исполнительный механизм могут быть соединен механизмом синхронизации, а сопловая насадка установлена на направляющем цилиндре. В качестве исполнительного механизма может быть применен электрический двигатель. В качестве исполнительного механизма может быть применен пневмоцилиндр. В качестве исполнительного механизма может быть применен гидроцилиндр.The solution to these problems was achieved due to the fact that a liquid rocket engine containing a combustion chamber mounted on the frame with a jet nozzle having a regenerative cooling system, a turbopump unit made in the form of a single unit containing the main turbine, oxidizer and fuel pumps, and a gas generator installed above the main turbine, characterized in that a nozzle nozzle is installed concentrically to the jet nozzle, made along the profile as an extension of the nozzle and having the ability to move along the the longitudinal axis of the combustion chamber by means of a drive, while the nozzle nozzle is made cooled and contains a cooling jacket installed concentrically with the nozzle nozzle, with the formation of a gap, the cavity of which is connected by flexible pipelines to the fuel pump and to the fuel manifold. The drive contains at least one actuator. The actuator can be placed on the nozzle. The actuator can be mounted on the frame. The actuator can be mounted on the combustion chamber. The actuator can be connected by a synchronization mechanism, and the nozzle nozzle is mounted on the guide cylinder. As an actuator, an electric motor can be used. A pneumatic cylinder can be used as an actuator. As an actuator, a hydraulic cylinder can be used.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…6, где:The invention is illustrated in figure 1 ... 6, where:

на фиг.1 приведен первый вариант исполнения привода,figure 1 shows the first embodiment of the drive,

на фиг.2 приведен второй вариант исполнения привода,figure 2 shows the second embodiment of the drive,

на фиг.3 приведен третий вариант исполнения привода,figure 3 shows the third embodiment of the drive,

на фиг.4 приведен разрез А-А,figure 4 shows a section aa,

на фиг.5 приведен вид Б для сопловой насадки, выполненной из углерод-углеродного композиционного материала,figure 5 shows a view B for nozzle nozzles made of carbon-carbon composite material,

на фиг.6 приведен вид Б для сопловой насадки, выполненной охлаждаемой.figure 6 shows a view B for a nozzle nozzle made cooled.

Жидкостный ракетный двигатель (фиг.1…6) содержит камеру сгорания 1 и турбонасосный агрегат 2. Турбонасосный агрегат 2, в свою очередь, содержит насос окислителя 3, насос горючего 4, пусковую турбину 5, дополнительный насос горючего 6, вал которого 7 соединен мультипликатором 8, размещенным в корпусе мультипликатора 9 с валом 10 турбонасосного агрегата 2, основную турбину 11, выполненную в верхней части турбонасосного агрегата 2. Газогенератор 12 установлен над основной турбиной 11 соосно с турбонасосным агрегатом 2. Камера сгорания 1 содержит сопло 13, выполненное из двух оболочек и зазором «В» между ними, и головку камеры сгорания 14, внутри которой выполнены наружная плита 15 и внутренняя плита 16 с полостью «Г» между ними. Внутри головки камеры сгорания 14 установлены форсунки окислителя 17 и форсунки горючего 18. Форсунки окислителя 17 сообщают полость «Д» с внутренней полостью камеры сгорания «Е», а форсунки горючего 18 сообщают полость «Г» с внутренней полостью камеры сгорания 1 - полостью «Е». На наружной поверхности камеры сгорания 1 установлен коллектор горючего 19, от которого отходят топливопроводы 20 к нижней части сопла 13. К коллектору горючего 19 подключен выход из клапана горючего 21, вход которого соединен с выходом из дополнительного насоса горючего 7 трубопроводом высокого давления 22 через регулятор расхода 23, имеющий привод 24 и клапан высокого давления 25 с газогенератором 12, конкретно - с полостью «Ж». Выход из насоса окислителя 3 трубопроводом окислителя 26 через клапан окислителя 27 тоже соединен с газогенератором 12, конкретно с его полостью «И». На головке 13 камеры сгорания 1 установлены запальные устройства 28 (электрозапальные или пирозапальные), а на газогенераторе - запальные устройства 29. Запальных устройств может быть применено по одному или по несколько штук и на камере сгорания, и на газогенераторе. К пусковой турбине 5 подстыкован трубопровод 30 с пусковым клапаном 31, предназначенным для запуска пусковой турбины 5, например, воздухом высокого давления, подаваемым с наземного оборудования. Двигатель имеет блок управления 32, к которому электрическими связями подключены запальные устройства 28 и 29, клапан горючего 21, клапан окислителя 27, привод регулятора расхода 24, клапан высокого давления 25, пусковой клапан 31.The liquid rocket engine (Figs. 1 ... 6) contains a combustion chamber 1 and a turbopump unit 2. The turbopump unit 2, in turn, contains an oxidizer pump 3, a fuel pump 4, a starting turbine 5, an additional fuel pump 6, the shaft of which 7 is connected by a multiplier 8, located in the housing of the multiplier 9 with the shaft 10 of the turbopump unit 2, the main turbine 11, made in the upper part of the turbopump unit 2. The gas generator 12 is mounted above the main turbine 11 coaxially with the turbopump unit 2. The combustion chamber 1 contains a nozzle 13, made of two shells and a gap "B" between them, and the head of the combustion chamber 14, inside which there is an outer plate 15 and an inner plate 16 with a cavity "G" between them. Inside the head of the combustion chamber 14, the oxidizer nozzles 17 and the fuel nozzles are installed 18. The oxidizer nozzles 17 communicate the cavity “D” with the internal cavity of the combustion chamber “E”, and the fuel nozzles 18 communicate the cavity “G” with the internal cavity of the combustion chamber 1 - cavity “E” ". On the outer surface of the combustion chamber 1, a fuel manifold 19 is installed, from which the fuel pipes 20 extend to the lower part of the nozzle 13. To the fuel manifold 19 is connected an output from the fuel valve 21, the input of which is connected to the output of the additional fuel pump 7 by a high pressure pipe 22 through the flow regulator 23, having a drive 24 and a high pressure valve 25 with a gas generator 12, specifically with a cavity "G". The exit from the oxidizer pump 3 by the oxidizer pipe 26 through the oxidizer valve 27 is also connected to the gas generator 12, specifically with its “I” cavity. Ignition devices 28 (electro-ignition or pyrozapal) are installed on the head 13 of the combustion chamber 1, and ignition devices 29 are installed on the gas generator. Ignition devices can be used one or several each in the combustion chamber and on the gas generator. A piping 30 is connected to the starting turbine 5 with a starting valve 31 designed to start the starting turbine 5, for example, by high pressure air supplied from ground equipment. The engine has a control unit 32, to which the ignition devices 28 and 29, the fuel valve 21, the oxidizer valve 27, the drive of the flow regulator 24, the high pressure valve 25, the start valve 31 are connected by electrical connections.

К коллектору горючего 19 подключен продувочный трубопровод 33 с клапаном продувки 34. Продувка осуществляется инертным газом, например азотом.A purge line 33 with a purge valve 34 is connected to the fuel manifold 19. The purge is carried out with an inert gas, such as nitrogen.

Двигатель содержит сопловую насадку 35, выполненную по профилю как продолжение сопла 13 и имеющую возможность перемещения вдоль оси камеры сгорания 1 при помощи привода. Привод может быть выполнен в одного или нескольких исполнительных механизмов 36. Предпочтительно (фиг.4) применить три исполнительных механизма 36, установленных по окружности симметрично оси камеры сгорания 1 и соединить их механизмом синхронизации, например цепным или ременным, содержащим звездочки или зубчатые шкивы 37 и ремень (или цепь) 38. Этот механизм может быть выполнен электрическим или механическим. На фиг.1 приведен исполнительный механизм в виде электродвигателя 39 с винтом 40, соединенным с силовым кольцом 41, установленным на сопловой насадке 35. Электродвигатель 39 прикреплен на раме двигателя 42. На фиг.2 приведена схема с пневмоцилиндром 43 (пневмоцилиндрами), имеющим шток 44, соединенный с силовым кольцом 41. Пневмоцилиндр 43 через клапан 45 соединен с баллоном сжатого газа 46. На фиг.3 приведена схема с гидроцилиндром 47, который соединен через клапан 45 с гидравлической станцией 48.The engine contains a nozzle nozzle 35, made along the profile as a continuation of the nozzle 13 and having the ability to move along the axis of the combustion chamber 1 using the drive. The drive can be made in one or more actuators 36. It is preferable (Fig. 4) to use three actuators 36 mounted circumferentially symmetrically to the axis of the combustion chamber 1 and connect them with a synchronization mechanism, for example a chain or belt one, containing sprockets or gear pulleys 37 and belt (or chain) 38. This mechanism may be electric or mechanical. Figure 1 shows the actuator in the form of an electric motor 39 with a screw 40 connected to a power ring 41 mounted on the nozzle nozzle 35. The electric motor 39 is mounted on the frame of the engine 42. Figure 2 shows a diagram with a pneumatic cylinder 43 (pneumatic cylinders) having a rod 44, connected to the power ring 41. The pneumatic cylinder 43 through the valve 45 is connected to the cylinder of compressed gas 46. Figure 3 shows a diagram with a hydraulic cylinder 47, which is connected through the valve 45 to the hydraulic station 48.

На фиг.5 и 6 приведена конструкция стыка сопловой насадки 35 и сопла 13, при этом на фиг.5 приведена сопловая насадка 35, выполненная из графито-графитового композиционного материала, только верхнее кольцо 49 выполнено металлическим и может быть совмещено с силовым кольцом 41. Стыковка сопловой насадки 35 с нижней частью сопла 13 выполнена для обеспечения герметичности по конической поверхности «К». На фиг.6 приведена охлаждаемая сопловая насадка, которая содержит рубашку охлаждения 50, образующую с сопловой насадкой 35 зазор «Л», полость между сопловой насадкой 35 и соплом 1 соединена гибкими трубопроводами 51 и 52 соответственно с выходом из насоса горючего 4 и с коллектором горючего 19.Figures 5 and 6 show the junction of the nozzle nozzle 35 and the nozzle 13, while figure 5 shows the nozzle nozzle 35 made of graphite-graphite composite material, only the upper ring 49 is made of metal and can be combined with the power ring 41. Docking nozzle nozzle 35 with the lower part of the nozzle 13 is made to ensure tightness on the conical surface "K". Figure 6 shows a cooled nozzle nozzle, which contains a cooling jacket 50, forming a gap “L” with the nozzle nozzle 35, the cavity between the nozzle nozzle 35 and the nozzle 1 is connected by flexible pipelines 51 and 52, respectively, with the exit from the fuel pump 4 and with the fuel manifold 19.

При запуске ЖРД с блока управления 32 подается сигнал на пусковой клапан 31. Воздух высокого давления (или инертный газ, или продукты газификации однокомпонентного топлива) с наземной системы по трубопроводу 30 подается на пусковую турбину 5 и раскручивает ТНА 2. Давление окислителя и горючего на выходе из насосов окислителя 3, насоса горючего 4 и дополнительного насоса горючего 6 возрастает. Подается сигнал на открытие клапанов 19, 25 и 26. Окислитель и горючее поступают в камеру сгорания 1 и газогенератор 10. Подается сигнал на запальные устройства 27 и 28, топливная смесь в камере сгорания 1 и в газогенераторе 10 воспламеняется. Двигатель запустился. Регулятором расхода 22 осуществляют регулирование режима его работы путем изменения соотношения компонентов топлива в газогенераторе 2. После набора ракетой высоты блок управления 32 подает сигнал на исполнительные механизмы 36, которые перемещают сопловую насадку 35 в крайне нижнее положение. Длина сопла и степень расширения продуктов сгорания в нем увеличиваются. Продукты сгорания, вытекающие из сопла, дополнительно расширяются в сопловой насадке до давления окружающей среды, создавая дополнительную силу тяги без увеличения расхода топлива. Это приводит к улучшению удельных характеристик ЖРД на больших высотах.When the LRE starts from the control unit 32, a signal is sent to the start valve 31. High-pressure air (or inert gas, or gasification products of one-component fuel) from the ground system through a pipe 30 is supplied to the start-up turbine 5 and untwists ТНА 2. The oxidizer and fuel pressure at the outlet from oxidizer pumps 3, fuel pump 4 and additional fuel pump 6 increases. A signal is issued to open the valves 19, 25 and 26. The oxidizing agent and fuel enter the combustion chamber 1 and the gas generator 10. A signal is supplied to the ignition devices 27 and 28, the fuel mixture in the combustion chamber 1 and in the gas generator 10 are ignited. The engine has started. The flow regulator 22 controls its operation mode by changing the ratio of fuel components in the gas generator 2. After the rocket has climbed, the control unit 32 sends a signal to the actuators 36, which move the nozzle nozzle 35 to an extremely low position. The length of the nozzle and the degree of expansion of the combustion products in it increase. Combustion products flowing out of the nozzle expand further in the nozzle to ambient pressure, creating additional traction without increasing fuel consumption. This leads to an improvement in the specific characteristics of the LRE at high altitudes.

При выключении двигателя с блока управления 32 подается сигнал на клапаны 21, 25 и 27, которые закрываются. Потом подается сигнал на открытие продувочного клапана 33 и инертный газ по продувочному трубопроводу 33 поступает в топливный коллектор 19 и далее в полость «В» для удаления остатков горючего.When you turn off the engine from the control unit 32, a signal is supplied to the valves 21, 25 and 27, which are closed. Then a signal is sent to open the purge valve 33 and inert gas through the purge pipe 33 enters the fuel manifold 19 and then into the cavity "B" to remove residual fuel.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Обеспечить высокие технические характеристики ЖРД в широком диапазоне режимов его работы на различной высоте.1. To provide high technical characteristics of the rocket engine in a wide range of modes of operation at various heights.

2. Обеспечить надежную работу сопловой насадки при высоких температурах.2. Ensure reliable operation of the nozzle nozzle at high temperatures.

3. Исключить перекос при выдвижении сопловой насадки в нижнее положение.3. To exclude a bias when extending a nozzle nozzle in the lower position.

4. Обеспечить герметичность стыка сопловой насадки с соплом.4. To ensure the tightness of the junction of the nozzle nozzle with the nozzle.

Claims (9)

1. Жидкостный ракетный двигатель, содержащий установленные на раме камеру сгорания с реактивным соплом, имеющие систему регенеративного охлаждения, турбонасосный агрегат, выполненный в виде единого узла, содержащего основную турбину, насосы окислителя и горючего, газогенератор, установленный над основной турбиной, отличающийся тем, что концентрично реактивному соплу установлена сопловая насадка, выполненная по профилю как продолжение сопла и имеющая возможность перемещаться вдоль продольной оси камеры сгорания при помощи привода, при этом сопловая насадка выполнена охлаждаемой и содержащей рубашку охлаждения, установленную концентрично сопловой насадке с образованием зазора, полость которого гибкими трубопроводами присоединена к насосу горючего и топливному коллектору горючего.1. A liquid rocket engine containing a combustion chamber with a jet nozzle mounted on the frame, having a regenerative cooling system, a turbopump assembly made in the form of a single unit containing a main turbine, oxidizer and fuel pumps, a gas generator mounted above the main turbine, characterized in that a nozzle nozzle installed along the profile as an extension of the nozzle and having the ability to move along the longitudinal axis of the combustion chamber by means of a drive, is mounted concentrically to the jet nozzle This nozzle tip is formed and the cooled cooling jacket comprising, a nozzle mounted concentrically with the nozzle to form a gap, cavity of which flexible conduits connected to the pump fuel and the fuel manifold of fuel. 2. Жидкостный ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что привод содержит, по меньшей мере, один исполнительный механизм.2. The liquid rocket engine according to claim 1, characterized in that the drive contains at least one actuator. 3. Жидкостный ракетный двигатель по п.2, отличающийся тем, что исполнительный механизм размещен на сопле.3. The liquid rocket engine according to claim 2, characterized in that the actuator is located on the nozzle. 4. Жидкостный ракетный двигатель по п.2, отличающийся тем, что исполнительный механизм закреплен на раме.4. The liquid rocket engine according to claim 2, characterized in that the actuator is mounted on the frame. 5. Жидкостный ракетный двигатель по п.2, отличающийся тем, что исполнительный механизм закреплен на камере сгорания.5. The liquid rocket engine according to claim 2, characterized in that the actuator is mounted on the combustion chamber. 6. Жидкостный ракетный двигатель по п.2, отличающийся тем, что исполнительный механизм соединен механизмом синхронизации, а сопловая насадка установлена на направляющем цилиндре.6. The liquid rocket engine according to claim 2, characterized in that the actuator is connected by a synchronization mechanism, and the nozzle nozzle is mounted on a guide cylinder. 7. Жидкостный ракетный двигатель по п.2, отличающийся тем, что в качестве исполнительного механизма применен электрический двигатель.7. The liquid rocket engine according to claim 2, characterized in that an electric motor is used as an actuator. 8. Жидкостный ракетный двигатель по любому из пп.1 или 3, отличающийся тем, что в качестве исполнительного механизма применен пневмоцилиндр.8. A liquid rocket engine according to any one of claims 1 or 3, characterized in that a pneumatic cylinder is used as an actuator. 9. Жидкостный ракетный двигатель по любому из пп.1 или 3, отличающийся тем, что в качестве исполнительного механизма применен гидроцилиндр 9. A liquid rocket engine according to any one of claims 1 or 3, characterized in that a hydraulic cylinder is used as an actuator
RU2008140765/06A 2008-10-14 2008-10-14 Liquid rocket engine RU2372514C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140765/06A RU2372514C1 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Liquid rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140765/06A RU2372514C1 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Liquid rocket engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2372514C1 true RU2372514C1 (en) 2009-11-10

Family

ID=41354777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008140765/06A RU2372514C1 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Liquid rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2372514C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108590890A (en) * 2018-03-30 2018-09-28 上海空间推进研究所 Engine jet pipe extended segment and lance system
RU2804439C1 (en) * 2022-11-03 2023-09-29 Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" Method for displacing fuel from the internal cavities of the chamber of an oxygen-kerosene liquid-propellant rocket engine (lre) during shutdown and a device for its implementation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108590890A (en) * 2018-03-30 2018-09-28 上海空间推进研究所 Engine jet pipe extended segment and lance system
CN108590890B (en) * 2018-03-30 2019-12-06 上海空间推进研究所 Nozzle system
RU2804439C1 (en) * 2022-11-03 2023-09-29 Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" Method for displacing fuel from the internal cavities of the chamber of an oxygen-kerosene liquid-propellant rocket engine (lre) during shutdown and a device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2158839C2 (en) Liquid-propellant rocket reheat engine
RU2302547C1 (en) Liquid-propellant rocket engine
RU2386844C1 (en) Three-component liquid-propellant rocket engine and method of its operation
RU2420669C1 (en) Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll
RU2382223C1 (en) Three-component liquid propellant rocket engine and method of its operation
RU2382228C1 (en) Adjustable liquid propellant rocket engine
RU2299345C1 (en) Liquid-propellant rocket engine and the method of its starting
RU2300657C1 (en) Liquid-propellant rocket engine
RU2372514C1 (en) Liquid rocket engine
RU2412370C1 (en) Liquid propellant rocket engine with controlled vector of thrust and unit of combustion chamber suspension
RU2378166C1 (en) Multi-stage rocket carrier, method of its launching and nuclear rocket engine
RU2378527C1 (en) Controlled liquid-propellant rocket engine
RU2380564C1 (en) Adjustable liquid propellant rocket engine
RU2441170C1 (en) Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles
RU2390476C1 (en) Multi-stage
RU2318129C1 (en) Turbo-pump unit of liquid-propellant engine
RU2065068C1 (en) Experimental liquid-propellant reheat engine
RU2381152C1 (en) Multi-stage carrier rocket with nuclear rocket engines
RU2383770C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2379541C1 (en) Adjustable fluid propellant rocket engine
RU2531833C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2313683C1 (en) Jet engine
RU2383771C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2382224C1 (en) Multistage carrier rocket, three-component rocket engine, method of engine operation and fuel feed turbopump system
RU2495273C1 (en) Liquid propellant rocket engine