RU2729310C1 - Жидкостный ракетный двигатель - Google Patents

Жидкостный ракетный двигатель Download PDF

Info

Publication number
RU2729310C1
RU2729310C1 RU2019124697A RU2019124697A RU2729310C1 RU 2729310 C1 RU2729310 C1 RU 2729310C1 RU 2019124697 A RU2019124697 A RU 2019124697A RU 2019124697 A RU2019124697 A RU 2019124697A RU 2729310 C1 RU2729310 C1 RU 2729310C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pumps
liquid
engine
valves
bna2
Prior art date
Application number
RU2019124697A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Владимирович Иванов
Original Assignee
Андрей Владимирович Иванов
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 Андрей Владимирович Иванов filed Critical Андрей Владимирович Иванов
Priority to RU2019124697A priority Critical patent/RU2729310C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2729310C1 publication Critical patent/RU2729310C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/44Feeding propellants
    • F02K9/46Feeding propellants using pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/44Feeding propellants
    • F02K9/46Feeding propellants using pumps
    • F02K9/48Feeding propellants using pumps driven by a gas turbine fed by propellant combustion gases or fed by vaporized propellants or other gases

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано в жидкостных ракетных двигателях (ЖРД), ядерных ракетных двигателях (ЯРД) и энергоустановках различного назначения. Жидкостный ракетный двигатель состоит из камеры 1, турбонасосного агрегата (ТНА) 2, бустерных насосных агрегатов 3 (БНА1) и 4 (БНА2), установленных на линии каждого из компонентов топлива. Бустерные насосные агрегаты приводятся во вращение электроприводами 5 и 6. Под электроприводом понимается совокупность электродвигателя, регулируемого по частоте вращения, и электрической системы управления им. Электрическая система управления электродвигателем может входить как в состав ЖРД, так и летательного аппарата. Система электропитания входит в состав летательного аппарата. Для обеспечения для подзарядки системы электропитания по линии высокого давления одного или обоих компонентов топлива установлен турбоэлектрогенератор/турбоэлектрогенераторы 9 и 10, приводимый/приводимые во вращение гидротурбинами. Для обеспечения разделения насосов БНА1 и БНА2 с насосами ТНА, например, для предстартового захолаживания, между выходами из БНА1 и БНА2 и входами соответствующих насосов ТНА установлены клапаны 7 и 8, соответственно. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, повышение надежности за счет минимизации количества агрегатов в составе двигателя, повышение диапазона регулирования ЖРД за счет обеспечения оптимальных параметров на выходе из бустерных насосных агрегатов - входах в насосы ТНА независимо от режима работы ТНА в составе двигателя. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано в жидкостных ракетных двигателях (ЖРД), ядерных ракетных двигателях (ЯРД) и энергоустановок различного назначения.
Современный уровень развития ракетной техники требует от ЖРД (ЯРД) работы при относительно низких давлениях на входе в двигатель, вплоть до давления, близкого к давлению насыщенных паров. В связи с эти существенно усложняются задачи захолаживания и запуска двигателя. При этом двигатель должен быть работоспособным на всех режимах работы.
Известен двухкомпонентный ЖРД, содержащий камеру, турбонасосный агрегат (ТНА), бустерные насосные агрегаты (БНА) окислителя и горючего (Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей / Г.Г. Гахун, В.И. Баулин, В.А. Володин и др. – М.: Машиностроение. – 1989. С. 94, рис. 5.7). Для привода бустерных насосов используются гидравлическая (для бустерного насосного агрегата окислителя) и газовая (для бустерного насосного агрегата горючего) турбины. Указанный ЖРД обладает следующими недостатками:
- при регулировании работы двигателя, параметры бустерных насосных агрегатов завязаны с параметрами ТНА, что не всегда позволяет обеспечить необходимый уровень давления на выходе бустерных насосов;
- бустерные насосные агрегаты связаны с турбонасосным агрегатом и камерой двигателя дополнительными магистралями, предназначенными для подачи рабочего тела к турбинам;
- привод бустерного насосного агрегата гидравлической турбиной, питаемой рабочим телом после насоса ТНА и сбросом после турбины в основной поток ведет к неравномерности температурного поля и поля давления на входе в основной насос ТНА, что отрицательно сказывается на его кавитационных характеристиках;
- наличие магистралей подвода рабочего тела к турбинам бустерных насосных агрегатов требует включения в состав двигателя дополнительных агрегатов регулирования – клапанов, обратных клапанов, дроссельныйх шайб и т.п.
Известен двухкомпонентный ЖРД, содержащий камеру, турбонасосный агрегат (ТНА), бустерные насосные агрегаты (БНА) окислителя и горючего (Патент РФ 2135811. Жидкостный ракетный двигатель). Для привода бустерных насосов используются гидравлические турбины. Для раскрутки бустерных насосных агрегатов используется основная турбина с дополнительными пусковыми соплами. Указанный ЖРД обладает следующими недостатками:
- при регулировании работы двигателя, параметры бустерных насосных агрегатов завязаны с параметрами ТНА, что не всегда позволяет обеспечить необходимый уровень давления на выходе бустерных насосов;
- наличие пускового сопла в магистрали подвода пусковой жидкости к бустерному насосному агрегату усложняет конструкцию агрегата;
- наличие пускового баллона с рабочей жидкостью высокого давления и системой подачи вытесняющего газа для раскрутки турбины бустерного насоса жидкостью;
- бустерные насосные агрегаты связаны с турбонасосным агрегатом дополнительными магистралями, предназначенными для подачи рабочего тела к турбине;
- привод бустерного насосного агрегата гидравлической турбиной, питаемой рабочим телом после насоса ТНА и сбросом после турбины в основной поток ведет к неравномерности температурного поля и поля давления на входе в основной насос ТНА, что отрицательно сказывается на его кавитационных характеристиках;
- наличие магистралей подвода рабочего тела к турбинам бустерных насосных агрегатов, магистралей и систем раскрутки требует включения в состав двигателя большого числа дополнительных агрегатов регулирования – клапанов, обратных клапанов, дроссельныйх шайб и т.п.
Для раскрутки бустерных насосных агрегатов может использоваться не только основная турбина с дополнительными пусковыми соплами (Патент РФ 2135811. Жидкостный ракетный двигатель), но и специальная пусковая турбина, работающая только на запуске (Патент РФ 2134821. Бустерный насосный агрегат ЖРД). Такой вариант ЖРД обладает следующими недостатками:
- наличие пускового баллона с рабочим газом высокого давления, используемого при раскрутке турбины бустерного насоса газом;
- наличие дополнительной пусковой турбины, которая на основном режиме не работает;
- бустерные насосные агрегаты связаны с турбонасосным агрегатом дополнительными магистралями, предназначенными для подачи рабочего тела к турбине на основном режиме;
- привод бустерного насосного агрегата гидравлической турбиной, питаемой рабочим телом после насоса ТНА и сбросом после турбины в основной поток ведет к неравномерности температурного поля и поля давления на входе в основной насос ТНА, что отрицательно сказывается на его кавитационных характеристиках;
- наличие магистралей подвода рабочего тела к турбинам бустерных насосных агрегатов, магистралей и систем раскрутки требует включения в состав двигателя дополнительных агрегатов регулирования – клапанов, обратных клапанов, дроссельныйх шайб и т.п.
Известен двухкомпонентный ЖРД, содержащий камеру, турбонасосный агрегат (ТНА), бустерные насосные агрегаты (БНА) окислителя и горючего (Патент РФ 2158839. Жидкостный ракетный двигатель с дожиганием турбогаза). Для привода бустерных насосов используются гидравлическая (для бустерного насосного агрегата горючего) и газовая (для бустерного насосного агрегата окислителя) турбины. Указанный ЖРД обладает следующими недостатками:
- при регулировании работы двигателя, параметры бустерных насосных агрегатов завязаны с параметрами ТНА, что не всегда позволяет обеспечить необходимый уровень давления на выходе бустерных насосов;
- бустерные насосные агрегаты связаны с турбонасосным агрегатом дополнительными магистралями, в том числе магистралями с высокотемпературным окислительным газом, предназначенными для подачи рабочего тела к турбинам;
- привод бустерного насоса окислителя газовой турбиной со сбросом газа после нее в окислитель ведет к неравномерности температурного поля и поля давления на входе в основной насос ТНА, что отрицательно сказывается на его кавитационных характеристиках;
- привод бустерного насосного агрегата горючего гидравлической турбиной, питаемой рабочим телом после насоса ТНА и сбросом после турбины в основной поток ведет к неравномерности температурного поля и поля давления на входе в основной насос ТНА, что отрицательно сказывается на его кавитационных характеристиках;
- наличие магистралей подвода рабочего тела к турбинам бустерных насосных агрегатов требует включения в состав двигателя дополнительных агрегатов регулирования – клапанов, обратных клапанов, дроссельныйх шайб и т.п.
Известен двухкомпонентный ЖРД, содержащий камеру, турбонасосный агрегат (ТНА), бустерные насосные агрегаты (БНА) окислителя и горючего (Патент РФ 2232915. Жидкостный ракетный двигатель с дожиганием турбогаза – прототипы). Для привода БНА используются гидравлическая (для бустерного насосного агрегата горючего) и газовая (для бустерного насосного агрегата окислителя) турбины, на запуске для питания турбины бустерного насосного агрегата окислителя дополнительно используется жидкий кислород с выхода насоса окислителя ТНА. Указанный ЖРД обладают следующими недостатками:
- при регулировании работы двигателя, параметры бустерных насосных агрегатов завязаны с параметрами ТНА, что не всегда позволяет обеспечить необходимый уровень давления на выходе бустерных насосов;
- наличие двух линий питания турбины бустерного насосного агрегата окислителя на запуске – газовой и гидравлической усложняет конструкцию;
- бустерные насосные агрегаты связаны с турбонасосным агрегатом дополнительными магистралями, предназначенными для подачи рабочего тела к турбине;
- привод бустерного насоса окислителя газовой турбиной со сбросом газа после нее в окислитель ведет к существенной неравномерности температурного поля и поля давления на входе в основной насос ТНА, что отрицательно сказывается на его кавитационных характеристиках;
- привод бустерного насосного агрегата горючего гидравлической турбиной, питаемой рабочим телом после насоса ТНА и сбросом после турбины в основной поток ведет к неравномерности температурного поля и поля давления на входе в основной насос ТНА, что отрицательно сказывается на его кавитационных характеристиках;
- наличие магистралей подвода рабочего тела к турбинам бустерных насосных агрегатов, магистрали гидравлического питания бустерного насосного агрегата на запуске требует включения в состав двигателя дополнительных агрегатов регулирования – клапанов, обратных клапанов, дроссельныйх шайб и т.п.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков жидкостного ракетного двигателя, повышение его надежности и упрощение конструкции.
Технический эффект достигается тем, что в жидкостном ракетном двигателе, содержащем камеру, турбонасосный агрегат (ТНА), бустерные насосные агрегаты (БНА) согласно изобретению привод БНА осуществляется высокооборотными электроприводами, при этом по линии высокого давлении одного или обоих компонентов топлива для подзарядки системы электропитания установлен турбоэлектрогенератор/ турбоэлектрогенераторы, приводимый/приводимые гидротурбиной.
Для дополнительной подзарядки системы электропитания используется электрогенератор, установленный на валу турбонасосного агрегата.
Для обеспечения разделения насосов БНА и ТНА, например, для захолаживания, между выходами бустерных насосных агрегатов и входами соответствующих насосов ТНА установлены клапаны.
Для обеспечения удобства регулирования расхода на выходах из БНА выполнены перепуски (байпасные линии) на входы в их насосы, на которых установлены клапаны или регуляторы.
Для обеспечения удобства регулирования расхода, для ЖРД, имеющего ограниченное количество стационарных режимов работы, на выходах из БНА могут быть выполнены перепуски (байпасные линии) на входы в их насосы, перепуски (байпасные линии) выполнены в виде разветвленных магистралей, а на каждом из разветвлений установлены клапаны.
Предлагаемый ЖРД представлен на фиг. 1, на фиг. 2 – 6 – варианты ЖРД с электрогенератором в составе ТНА, перепусками – байпасными линиями – на выходах из БНА, где
1 – камера двигателя;
2 – турбонасосный агрегат;
3 – бустерный насосный агрегат 1 (БНА1);
4 – бустерный насосный агрегат 2 (БНА2);
5 – электропривод БНА1;
6 – электропривод БНА2;
7 – клапан на линии отвода БНА1;
8 – клапан на линии отвода БНА2;
9 – турбоэлектрогенератор;
10 – турбоэлектрогенератор;
11 – электрогенератор;
12 – перепуск по линии отвода БНА1;
13 – перепуск по линии отвода БНА2;
14 – клапан/регулятор на перепуске по линии отвода БНА1;
15 – клапан/регулятор на перепуске по линии отвода БНА2;
16 – разветвление перепуска по линии отвода БНА1;
17 – разветвление перепуска по линии отвода БНА2;
18 – клапан на разветвлении перепуска по линии отвода БНА1;
19 – клапан на разветвлении перепуска по линии отвода БНА2.
Жидкостный ракетный двигатель (фиг. 1) состоит из камеры 1, турбонасосного агрегата (ТНА) 2, бустерных насосных агрегатов 3 (БНА1) и 4 (БНА2), установленных на линии каждого из компонентов топлива. Бустерные насосные агрегаты приводятся во вращение электроприводами 5 и 6. Под электроприводом понимается совокупность электродвигателя, регулируемого по частоте вращения, и электрической системы управления им. Электрическая система управления электродвигателем может входить как в состав ЖРД, так и летательного аппарата. Система электропитания входит в состав летательного аппарата. Для обеспечения для подзарядки системы электропитании по линии высокого давления одного или обоих компонентов топлива установлен турбоэлектрогенератор/турбоэлектрогенераторы 9 и 10, приводимый/приводимые гидротурбинами. Для обеспечения разделения насосов БНА1 и БНА2 с насосами ТНА, например, для предстартового захолаживания, между выходами из БНА1 и БНА2 и входами соответствующих насосов ТНА установлены клапаны 7 и 8, соответственно.
Для подзарядки системы электропитания, входящей в состав летательного аппарата, на вал турбонасосного агрегата установлен электрогенератор 11 (фиг. 2). Место расположения и конструктивное оформление электрогенератора 17 в составе ТНА 2 определяется, исходя из конструктивных соображений, в каждом конкретном случае индивидуально.
В вариантах жидкостного ракетного двигателя (фиг. 3, 4) для обеспечения удобства регулирования расхода на выходе БНА1 и БНА2 по линиям отвода выполнены перепуски – байпасные линии – 12 и 13 на входы в их насосы, на которых установлены клапаны или регуляторы 14 и 15. Такая схема регулирования может быть реализована как в схеме с дополнительной подзарядкой только с помощью турбоэлектрогенератора/турбоэлектрогенераторов 9 и 10 (фиг. 3), так и в схеме с дополнительными электрогенератором на валу ТНА (фиг. 4).
Для обеспечения удобства регулирования расхода, для ЖРД, имеющего ограниченное количество стационарных режимов работы, перепуски – байпасные линии – по линиям отвода компонентов топлива из БНА1 и БНА2 на входы в их насосы, перепуски – байпасные линии – выполнены в виде разветвленных магистралей 16 и 17 (фиг. 5, 6), а на каждом из разветвлений установлены клапаны 18 и 19. Такая схема регулирования может быть реализована как в схеме с дополнительной подзарядкой только с помощью турбоэлектрогенератора/турбоэлектрогенераторов 9 и 10 (фиг. 5), так и в схеме с дополнительными электрогенератором на валу ТНА (фиг. 6).
При работе жидкостного ракетного двигателя (фиг. 1) компоненты топлива поступают на входы в насосы БНА1 3 и БНА2 4, приводимые электроприводами 5 и 6, при прохождении через насосы БНА1 и БНА2 давление компонентов топлива повышается до уровня, достаточного для бескавитационной работы насосов ТНА 2. Электропитание электроприводов 5 и 6 БНА1 3 и БНА2 4 осуществляется системой электропитания, входящей в состав летательного аппарата, и включающей в себя, например, аккумуляторные батареи. При этом для снижения массы летательного аппарата аккумуляторы используются, например, только на режиме запуска, а на основном режиме электропитание электроприводов 5 и 6 БНА1 3 и БНА2 4 и дополнительное электропитание систем летательного аппарата осуществляется с применением турбоэлектрогенератора 9, приводимый во вращение гидравлической турбиной, расположенной на линии подачи компонента топлива высокого давления. Турбоэлектрогенератор может быть расположен как на линии одного из компонентов топлива, так и на линиях высокого давления обоих компонентов топлива – 9, 10. При вращении турбоэлектрогенератора 9 (10) вырабатывается электрический ток, который, проходя через систему электропитания и управления, входящую в состав летательного аппарата, преобразуется до необходимой величины напряжения и силы тока. После ТНА 2 компоненты топлива поступают в камеру двигателя 1, где сгорая создают тягу двигателя. Для обеспечения разделения насосов БНА1 и БНА2 с насосами ТНА, при предстартовом захолаживании, необходимом, чтобы повысить кавитационную стойкость системы подачи компонентов топлива, между выходами из БНА1 и БНА2 и входами соответствующих насосов ТНА установлены клапаны 7 и 8, соответственно. При закрытых клапанах 7 и 6 БНА1 и БНА2 залиты компонентами топлива, после открытия клапанов 7 и 8 компоненты топлива поступают в насосы ТНА 2. В этом случае БНА1 и БНА2 полностью захоложены, что обеспечивает их высокие антикавитационные качества. При регулировании режима работы ЖРД параметры БНА1 3 и БНА2 4 с электроприводами 5 и 6 независимы от параметров ТНА, что позволяет обеспечить необходимые для устойчивой работы насосов ТНА давления на выходах насосов БНА1 и БНА2.
Работа ЖРД (фиг. 2) осуществляется аналогично работе ЖРД в соответствии с (фиг. 1), дополнительно для подзарядки системы электропитания или дополнительного электропитания систем летательного аппарата может использоваться электрогенератор 11, установленный на валу ТНА. При вращении электрогенератора 11 вырабатывается электрический ток, который, проходя через систему электропитания и управления, входящую в состав летательного аппарата, преобразуется до необходимой величины напряжения и силы тока.
Работа ЖРД (фиг. 3) осуществляется аналогично работе ЖРД в соответствии с (фиг. 1). При регулировании режима работы ЖРД параметры БНА1 3 и БНА2 4 с электроприводами 5 и 6 независимы от параметров ТНА, что позволяет обеспечить необходимые для устойчивой работы насосов ТНА давления на выходах насосов БНА1 и БНА2. Для точного регулирования расходов компонентов топлива на входы в насосы ТНА 2 по линиям отвода компонентов топлива из БНА1 и БНА2 выполнены перепуски – байпасные линии – 12 и 13 на входы в их насосы, на которых установлены многопозиционные клапаны или регуляторы 14 и 15, что позволяет регулировать расход на входе в насосы ТНА 2 независимо от расходов на через БНА1 3 и БНА2 4. Это позволяет обеспечить регулирование расходов компонентов топлива через ТНА 2 в широком диапазоне, обеспечивая оптимальный уровень параметров и характеристик БНА1 и БНА2. Многопозиционные клапаны или регуляторы 14 и 15 обеспечивают необходимые величины перепуска компонентов топлива с выходов на входы в БНА1 и БНА2 – потребные расходы на входах в насосы ТНА 2. Для обеспечения разделения насосов БНА1 и БНА2 с насосами ТНА, при предстартовом захолаживании, необходимом, чтобы повысить кавитационную стойкость системы подачи компонентов топлива, между выходами из БНА1 и БНА2 и входами соответствующих насосов ТНА установлены клапаны 7 и 8, соответственно. При закрытых клапанах 7 и 8 БНА1 и БНА2 залиты компонентами топлива, после открытия клапанов 7 и 8 компоненты топлива поступают в насосы ТНА 2. В этом случае БНА1 и БНА2 полностью захоложены, что обеспечивает их высокие антикавитационные качества.
Работа ЖРД (фиг. 4) осуществляется аналогично работе ЖРД в соответствии с (фиг. 2). При регулировании режима работы ЖРД параметры БНА1 3 и БНА2 4 с электроприводами 5 и 6 независимы от параметров ТНА, что позволяет обеспечить необходимые для устойчивой работы насосов ТНА давления на выходах насосов БНА1 и БНА2. Для точного регулирования расходов компонентов топлива на входы в насосы ТНА 2 по линиям отвода компонентов топлива из БНА1 и БНА2 выполнены перепуски – байпасные линии – 12 и 13 на входы в их насосы, на которых установлены многопозиционные клапаны или регуляторы 14 и 15, что позволяет регулировать расход на входе в насосы ТНА 2 независимо от расходов на через БНА1 3 и БНА2 4. Это позволяет обеспечить регулирование расходов компонентов топлива через ТНА 2 в широком диапазоне, обеспечивая оптимальный уровень параметров и характеристик БНА1 и БНА2. Многопозиционные клапаны или регуляторы 14 и 15 обеспечивают необходимые величины перепуска компонентов топлива с выходов на входы в БНА1 и БНА2 – потребные расходы на входах в насосы ТНА 2. Для обеспечения разделения насосов БНА1 и БНА2 с насосами ТНА, при предстартовом захолаживании, необходимом, чтобы повысить кавитационную стойкость системы подачи компонентов топлива, между выходами из БНА1 и БНА2 и входами соответствующих насосов ТНА установлены клапаны 7 и 8, соответственно. При закрытых клапанах 7 и 8 БНА1 и БНА2 залиты компонентами топлива, после открытия клапанов 7 и 8 компоненты топлива поступают в насосы ТНА 2. В этом случае БНА1 и БНА2 полностью захоложены, что обеспечивает их высокие антикавитационные качества.
Работа ЖРД (фиг. 5) осуществляется аналогично работе ЖРД в соответствии с (фиг. 1). При регулировании режима работы ЖРД параметры БНА1 3 и БНА2 4 с электроприводами 5 и 6 независимы от параметров ТНА, что позволяет обеспечить необходимые для устойчивой работы насосов ТНА давления на выходах насосов БНА1 и БНА2. Для обеспечения удобства и точности регулирования расхода, для ЖРД, имеющего ограниченное количество стационарных режимов работы, перепуски – байпасные линии – по линиям отвода компонентов топлива из БНА1 и БНА2 на входы в их насосы, перепуски – байпасные линии – выполнены в виде разветвленных магистралей 16 и 17, а на каждом из разветвлений установлены клапаны 18 и 19. Клапаны 18 и 19 закрываются или открываются в зависимости от режима работы ЖРД. Например, на номинальном режиме работы двигателя все клапаны 18 и 19 на разветвлениях 16 и 17 перепуска – байпасной линии – закрыты, а на минимальном режиме работы ЖРД все клапаны 18 и 19 открыты. Такая схема ЖРД позволяет обеспечить точное регулирование ЖРД и при этом регулировать расход на входе в насосы ТНА 2 независимо от расходов на через БНА1 3 и БНА2 4. Это позволяет обеспечить регулирование расходов компонентов топлива через ТНА 2 в широком диапазоне, обеспечивая оптимальный уровень параметров и характеристик БНА1 и БНА2. Для обеспечения разделения насосов БНА1 и БНА2 с насосами ТНА, при предстартовом захолаживании, необходимом, чтобы повысить кавитационную стойкость системы подачи компонентов топлива, между выходами из БНА1 и БНА2 и входами соответствующих насосов ТНА установлены клапаны 7 и 8, соответственно. При закрытых клапанах 7 и 6 БНА1 и БНА2 залиты компонентами топлива, после открытия клапанов 7 и 8 компоненты топлива поступают в насосы ТНА 2. В этом случае БНА1 и БНА2 полностью захоложены, что обеспечивает их высокие антикавитационные качества.
Работа ЖРД (фиг. 6) осуществляется аналогично работе ЖРД в соответствии с (фиг. 2). При регулировании режима работы ЖРД параметры БНА1 3 и БНА2 4 с электроприводами 5 и 6 независимы от параметров ТНА, что позволяет обеспечить необходимые для устойчивой работы насосов ТНА давления на выходах насосов БНА1 и БНА2. Для обеспечения удобства и точности регулирования расхода, для ЖРД, имеющего ограниченное количество стационарных режимов работы, перепуски – байпасные линии – по линиям отвода компонентов топлива из БНА1 и БНА2 на входы в их насосы, перепуски – байпасные линии – выполнены в виде разветвленных магистралей 16 и 17, а на каждом из разветвлений установлены клапаны 18 и 19. Клапаны 18 и 19 закрываются или открываются в зависимости от режима работы ЖРД. Например, на номинальном режиме работы двигателя все клапаны 18 и 19 на разветвлениях 16 и 17 перепуска – байпасной линии – закрыты, а на минимальном режиме работы ЖРД все клапаны 18 и 19 открыты. Такая схема ЖРД позволяет обеспечить точное регулирование ЖРД и при этом регулировать расход на входе в насосы ТНА 2 независимо от расходов на через БНА1 3 и БНА2 4. Это позволяет обеспечить регулирование расходов компонентов топлива через ТНА 2 в широком диапазоне, обеспечивая оптимальный уровень параметров и характеристик БНА1 и БНА2. Для обеспечения разделения насосов БНА1 и БНА2 с насосами ТНА, при предстартовом захолаживании, необходимом, чтобы повысить кавитационную стойкость системы подачи компонентов топлива, между выходами из БНА1 и БНА2 и входами соответствующих насосов ТНА установлены клапаны 7 и 8, соответственно. При закрытых клапанах 7 и 6 БНА1 и БНА2 залиты компонентами топлива, после открытия клапанов 7 и 8 компоненты топлива поступают в насосы ТНА 2. В этом случае БНА1 и БНА2 полностью захоложены, что обеспечивает их высокие антикавитационные качества.
В случае одновременного использования электрогенератора, установленного на валу ТНА и турбоэлектрогенератора/турбоэлектрогенераторов, приводимых гидротурбиной, для подзарядки системы электропитания или дополнительного электропитания систем летательного аппарата используются одновременно электрогенератор, расположенный на валу ТНА, и турбоэлектрогенератор/турбоэлектрогенераторы.
Описанная схема жидкостного ракетного двигателя с электроприводом БНА может использоваться во всех схемах двигателей – с дожиганием генераторного газа после турбины ТНА, без дожигания генераторного газа после турбины ТНА, в безгенераторных схемах и т.п., а также в ядерных ракетных двигателях (ЯРД).
Таким образом, предлагаемая конструкция ЖРД обеспечивает устранение указанных недостатков, упрощение конструкции, повышение надежности за счет минимизации количества агрегатов в составе двигателя, повышение диапазона регулирования ЖРД за счет обеспечения оптимальных параметров на выходе из БНА – входах в насосы ТНА независимо от режима работы ТНА в составе двигателя. Предлагаемая схема ЖРД может использоваться с применение БНА с электроприводом как по линиям обоих, так и одного из компонентов топлива. При использовании в ЖРД или ЯРД однокомпонентного топлива в состав двигателя входит один БНА и ТНА с одним насосом.

Claims (8)

1. Жидкостный ракетный двигатель, содержащий камеру, турбонасосный агрегат, бустерные насосные агрегаты, отличающийся тем, что привод бустерных насосных агрегатов осуществляется электроприводами, при этом по линии высокого давления одного или обоих компонентов топлива установлен турбоэлектрогенератор/турбоэлектрогенераторы, приводимый/приводимые гидротурбиной.
2. Жидкостный ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что на валу турбонасосного агрегата дополнительно установлен электрогенератор.
3. Жидкостный ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что между выходами бустерных насосных агрегатов и входами соответствующих насосов ТНА установлены клапаны.
4. Жидкостный ракетный двигатель по п.2, отличающийся тем, что между выходами бустерных насосных агрегатов и входами соответствующих насосов ТНА установлены клапаны.
5. Жидкостный ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что на выходах из бустерных насосных агрегатов выполнены перепуски - байпасные линии - на входы в их насосы, на которых установлены клапаны или регуляторы.
6. Жидкостный ракетный двигатель по п.2, отличающийся тем, что на выходах из бустерных насосных агрегатов выполнены перепуски - байпасные линии - на входы в их насосы, на которых установлены клапаны или регуляторы.
7. Жидкостный ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что на выходах из бустерных насосных агрегатов выполнены перепуски - байпасные линии - на входы в их насосы, перепуски - байпасные линии - выполнены в виде разветвленных магистралей, а на каждом из разветвлений установлены клапаны.
8. Жидкостный ракетный двигатель по п.2, отличающийся тем, что на выходах из бустерных насосных агрегатов выполнены перепуски - байпасные линии - на входы в их насосы, перепуски - байпасные линии - выполнены в виде разветвленных магистралей, а на каждом из разветвлений установлены клапаны.
RU2019124697A 2019-08-04 2019-08-04 Жидкостный ракетный двигатель RU2729310C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124697A RU2729310C1 (ru) 2019-08-04 2019-08-04 Жидкостный ракетный двигатель

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124697A RU2729310C1 (ru) 2019-08-04 2019-08-04 Жидкостный ракетный двигатель

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729310C1 true RU2729310C1 (ru) 2020-08-05

Family

ID=72085907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019124697A RU2729310C1 (ru) 2019-08-04 2019-08-04 Жидкостный ракетный двигатель

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729310C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757145C1 (ru) * 2020-11-10 2021-10-11 Акционерное общество "КБхиммаш им. А.М. Исаева" Жидкостный ракетный двигатель
RU2760956C1 (ru) * 2020-11-10 2021-12-01 Акционерное общество "КБхиммаш им. А.М. Исаева" Жидкостный ракетный двигатель с электронасосной системой подачи

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2173399C2 (ru) * 1999-11-30 2001-09-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Жидкостный ракетный двигатель
RU2545615C1 (ru) * 2014-03-18 2015-04-10 Николай Борисович Болотин Турбонасосный агрегат жидкостного ракетного двигателя
EP3318745A1 (en) * 2015-09-14 2018-05-09 Korea Aerospace Research Institute Liquid rocket engine using booster pump driven by electric motor
FR3062171A1 (fr) * 2017-01-23 2018-07-27 Airbus Safran Launchers Sas Moteur-fusee

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2173399C2 (ru) * 1999-11-30 2001-09-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Жидкостный ракетный двигатель
RU2545615C1 (ru) * 2014-03-18 2015-04-10 Николай Борисович Болотин Турбонасосный агрегат жидкостного ракетного двигателя
EP3318745A1 (en) * 2015-09-14 2018-05-09 Korea Aerospace Research Institute Liquid rocket engine using booster pump driven by electric motor
FR3062171A1 (fr) * 2017-01-23 2018-07-27 Airbus Safran Launchers Sas Moteur-fusee

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757145C1 (ru) * 2020-11-10 2021-10-11 Акционерное общество "КБхиммаш им. А.М. Исаева" Жидкостный ракетный двигатель
RU2760956C1 (ru) * 2020-11-10 2021-12-01 Акционерное общество "КБхиммаш им. А.М. Исаева" Жидкостный ракетный двигатель с электронасосной системой подачи

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5873235A (en) Liquid fuel pressurization and control method
RU2729310C1 (ru) Жидкостный ракетный двигатель
JP6627983B2 (ja) 電動アシスト液体燃料ロケット推進システム
CN109736971B (zh) 一种电动泵压式液体火箭发动机
RU2533672C1 (ru) Ядерная энергодвигательная установка космического аппарата
RU2352804C1 (ru) Жидкостный ракетный двигатель
CN101694189A (zh) 液体火箭发动机超导电磁泵循环系统
RU2520771C1 (ru) Жидкостный ракетный двигатель по схеме с дожиганием генераторного газа
RU2545615C1 (ru) Турбонасосный агрегат жидкостного ракетного двигателя
RU2232915C2 (ru) Жидкостный ракетный двигатель с дожиганием турбогаза
RU2065985C1 (ru) Трехкомпонентный жидкостный ракетный двигатель
JP2021067180A (ja) ロケットエンジンの推進剤供給システム
ES2907280T3 (es) Motor de cohete con turbobomba que tiene un motor-generador
JP2013189914A (ja) ターボポンプ
RU2129222C1 (ru) Кислородно-водородный жидкостный ракетный двигатель
RU2539315C1 (ru) Турбонасосный агрегат жидкостного ракетного двигателя
RU2450153C1 (ru) Жидкостный ракетный двигатель
RU2301352C1 (ru) Жидкостный ракетный двигатель (варианты)
RU2786605C1 (ru) Жидкостный ракетный двигатель с дожиганием
RU2755848C1 (ru) Криогенный жидкостный ракетный двигатель комбинированной схемы (варианты)
RU2273754C2 (ru) Жидкостный ракетный двигатель на топливе, содержащем гелиевую добавку
RU2757145C1 (ru) Жидкостный ракетный двигатель
RU2547353C1 (ru) Система подачи жидкого кислорода и способ его подачи из бака потребителю
RU2674806C1 (ru) Способ создания необходимого давления и расхода топлива в топливной системе газотурбинного двигателя
JPS61232371A (ja) ポンプ式推進装置