RU2774753C1 - Камера жрд со сверхзвуковой частью сопла из алюминиевого сплава - Google Patents
Камера жрд со сверхзвуковой частью сопла из алюминиевого сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774753C1 RU2774753C1 RU2022102426A RU2022102426A RU2774753C1 RU 2774753 C1 RU2774753 C1 RU 2774753C1 RU 2022102426 A RU2022102426 A RU 2022102426A RU 2022102426 A RU2022102426 A RU 2022102426A RU 2774753 C1 RU2774753 C1 RU 2774753C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- nozzle
- chamber
- supersonic
- subsonic
- Prior art date
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 5
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД). Камера ЖРД со сверхзвуковой частью сопла из алюминиевого сплава, содержащая охлаждаемую дозвуковую часть, выполненную из стальной наружной рубашки и внутренней стенки из бронзового сплава с подводными магистралями компонентов топлива, и сверхзвуковую часть сопла из алюминиевого сплава, согласно изобретению на охлаждаемой сверхзвуковой части сопла из алюминиевого сплава выполнено переходное кольцо с рядом отверстий из сплава ЭП666, соединенное с помощью пайки с внутренней и наружной стенками сверхзвуковой части из алюминиевого сплава, которое через стальную накладку и переходное кольцо соединяется со стальной рубашкой камеры с выполненными в ней рядом отверстий и бронзовой внутренней стенкой дозвуковой части, образуя полость, соединяющую полость охлаждения дозвуковой части камеры с полостью охлаждения сверхзвуковой части сопла из алюминиевого сплава. Изобретение обеспечивает улучшение массовых и энергетических характеристик. 2 ил.
Description
В настоящее время к разрабатываемым жидкостным ракетным двигателям предъявляются предельно высокие требования по экономичности и массовым характеристикам.
Обеспечение высокой экономичности требует выполнение сверхзвуковой части сопла с высокой степенью расширения (отношение площади выходного сечения сопла к площади критического сечения) порядка ~150 и выше.
Выполнение охлаждаемой сверхзвуковой части сопла существенно ухудшает массовые характеристики.
Для улучшения массовых характеристик используются неохлаждаемые насадки из углерод-углеродных композиционных материалов. Они обладают высокими физико-механическими свойствами, низким удельным весом ~1,4÷1,7 г/см3 и способностью сохранять работоспособность при высоких температурах ~2000 К.
Насадок из углерод-углеродного композиционного материала с большой степенью расширения используется в американском двигателе RL-10.
В России насадки из углерод-углеродных композиционных материалов с большой степенью расширения порядка 150 и выше не нашли применения из-за высокой стоимости, сравнимой практически со стоимостью самого двигателя, т.к. в России нет исходной сырьевой базы для изготовления углеродной нити и высокой стоимости электроэнергии.
Известна конструкция варианта охлаждаемого сопла, выполненная из титанового сплава двигателя 11Д58М («Двигателя 1944-2000. Авиационные, ракетные, морские, промышленные» М ООО «АКС. Конверсия, 2000» стр. 252), принятая за прототип. Сопло из титанового сплава ОТ-4 имеет улучшение массовые характеристики (удельный вес ~4,7 г/см3) по сравнению со стальным охлаждаемым соплом (удельный вес которого ~7,9 г/см3).
Соединение охлаждаемой сверхзвуковой сопловой части, выполненной из титанового сплава ОТ-4 с охлаждаемой частью сопла, выполненного из стальной рубашки и внутренней стенки из медного сплава, осуществляется через специальную биметаллическую проставку. Биметаллическая проставка, выполненная из паяного соединения титанового сплава ОТ-4 со сплавом 4В. Наличие биметаллической проставки позволяет выполнить сварные соединения камеры с охлаждаемым соплом из сплава ОТ-4.
Однако, титановый сплав с удельным весом ~4,5÷4,7 г/см3 не позволяет существенно улучшить энергетически-массовые характеристики с большой степенью расширения сверхзвуковой части сопла.
Особый интерес представляет выполнение сверхзвуковой части сопла с большой степенью расширения ~150 и выше из алюминиевого сплава, поскольку удельный вес алюминиевого сплава равен ~2,7 г/см3.
Однако по своим физико-химическим характеристикам алюминиевые сплавы не соединяются с помощью сварки со сталью или бронзовыми сплавами.
Поставленная задача достигается тем, что камера ЖРД со сверхзвуковой частью сопла из алюминиевого сплава, содержащая охлаждаемую дозвуковую часть, выполненную из стальной наружной рубашки и внутренней стенки из бронзового сплава с подводными магистралями компонентов топлива и сверхзвуковую часть сопла из алюминиевого сплава, согласно изложению, на охлаждаемой сверхзвуковой части сопла из алюминиевого сплава выполнено переходное кольцо с рядом отверстий из сплава ЭП666, соединенное с помощью пайки с внутренней и наружной стенками сверхзвуковой части из алюминиевого сплава, которое через стальную накладку и переходное кольцо соединяется со стальной рубашкой камеры с выполненными в ней рядом отверстий и бронзовой внутренней стенкой дозвуковой части, образуя полость, соединяющую полость охлаждения дозвуковой части камеры с полостью охлаждения сверхзвуковой части сопла из алюминиевого сплава.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 показана дозвуковая часть 1 с подводной магистралью 2 охлаждающего компонента топлива в охлаждающий тракт и сверхзвуковая часть сопла 3, выполненная из алюминиевого сплава, соединенная с дозвуковой частью элементом 4.
На фиг. 2 показано соединение 4 дозвуковой части камеры 1 со сверхзвуковой частью 3 с коллектором отвода 12, выполненной из алюминиевого сплава, с помощью переходного кольца 5 с отверстиями 6. С помощью накладки 7 и переходного кольца 5 дозвуковая часть сверхзвуковой части 3 соединяется со стальной рубашкой 8 с отверстиями 9 и внутренней стенкой 10, образуя соединяющую полость 11.
Камера работает следующим образом. По соответствующей команде компоненты подаются в камеру, и происходит их воспламенение. Одновременно со сгоранием компонентов топлива в камере охлаждающий компонент поступает через подводную магистраль 2 в тракт охлаждения дозвуковой части 1. Из тракта охлаждения дозвуковой части через отверстия 9 и соединяющую полость 11, отверстия 6 отверстия 6 в переходном кольце 5, компонент попадает в тракт охлаждения сверхзвуковой части сопла 3, выполненной из алюминиевого сплава. По трактам охлаждения охлаждающий компонент проходит до выходной части сопла, разворачивается и через отводную магистраль 12 попадает в двигательную систему.
Использование предложенного технического решения позволяет обеспечить предельно высокие энергетические и массовые характеристики за счет выполнения сверхзвуковой части сопла с большой степенью расширения.
Claims (1)
- Камера жидкостного ракетного двигателя со сверхзвуковой частью сопла из алюминиевого сплава, содержащая охлаждаемую дозвуковую часть, выполненную из стальной наружной рубашки и внутренней стенки из бронзового сплава, с подводными магистралями компонентов топлива, и сверхзвуковую часть сопла из алюминиевого сплава, отличающаяся тем, что на охлаждаемой сверхзвуковой части сопла из алюминиевого сплава выполнено переходное кольцо с рядом отверстий из сплава ЭП666, соединенное с помощью пайки с внутренней и наружной стенками сверхзвуковой части из алюминиевого сплава, которое через стальную накладку и переходное кольцо соединяется со стальной рубашкой камеры с выполненным в ней рядом отверстий и бронзовой внутренней стенкой дозвуковой части, образуя полость, соединяющую полость охлаждения дозвуковой части камеры с полостью охлаждения сверхзвуковой части сопла из алюминиевого сплава.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2774753C1 true RU2774753C1 (ru) | 2022-06-22 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2579294C1 (ru) * | 2015-06-16 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Жидкостный ракетный двигатель с дефлектором на срезе сопла |
| RU2657400C1 (ru) * | 2017-07-10 | 2018-06-13 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Жидкостный ракетный двигатель с насадком из углерод-углеродного композиционного материала (уукм) |
| EP2956655B1 (fr) * | 2013-02-15 | 2020-04-01 | Arianegroup Sas | Tuyère a divergent mobile avec système de protection thermique |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2956655B1 (fr) * | 2013-02-15 | 2020-04-01 | Arianegroup Sas | Tuyère a divergent mobile avec système de protection thermique |
| RU2579294C1 (ru) * | 2015-06-16 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Жидкостный ракетный двигатель с дефлектором на срезе сопла |
| RU2657400C1 (ru) * | 2017-07-10 | 2018-06-13 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Жидкостный ракетный двигатель с насадком из углерод-углеродного композиционного материала (уукм) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Двигатели 1944-2000. Авиационные, ракетные, морские, промышленные". М, ООО "АКС.Конверсия", 2000, с.252. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0780563B1 (en) | Rocket thrust chamber | |
| US11952965B2 (en) | Rocket engine's thrust chamber assembly | |
| Haeseler et al. | Recent developments for future launch vehicle LOX/HC rocket engines | |
| CN108590885A (zh) | 一种多功能的模块化固体火箭发动机组合喷管结构 | |
| RU2774753C1 (ru) | Камера жрд со сверхзвуковой частью сопла из алюминиевого сплава | |
| RU2403491C2 (ru) | Термосиловая охлаждаемая конструкция стенки элемента высокотемпературного воздушно-газового тракта | |
| RU2392477C1 (ru) | Кольцевая камера жидкостного ракетного двигателя | |
| Götz et al. | Application of non-toxic propellants for future launch vehicles | |
| RU2459971C1 (ru) | Ракета-носитель, жидкостный ракетный двигатель и блок сопел крена | |
| RU2799267C1 (ru) | Стенка камеры жидкостного ракетного двигателя | |
| Woodward et al. | Injector research for Shuttle OMS upgrade using LOX/ethanol propellants | |
| Sella et al. | Development of a nytrox-paraffin hybrid rocket engine | |
| Agustian | Sistem propulsi roket padat untuk rudal anti tank | |
| Haeseler et al. | Testing of LOX-hydrocarbon thrust chambers for future reusable launch vehicles | |
| RU2728657C1 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя, работающего по безгазогенераторной схеме (варианты) | |
| RU2806413C9 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
| RU2806413C2 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
| RU2718105C1 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя, работающего по безгазогенераторной схеме | |
| ELAM | Subscale LOX/Hydrogen testing with a modular chamber and a swirl coaxial injector | |
| RU2806412C2 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
| Senthilkumar et al. | Design and analysis of Thrust Chamber of a cryogenic Rocket Engine | |
| RU2685166C2 (ru) | Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя малой тяги | |
| RU187155U1 (ru) | Бессопловая газопаровая камера жидкостного ракетного двигателя | |
| LI et al. | Three-dimensional Numerical Simulation on the Propagation Characteristics of Detonation Wave in Gas-liquid Two-phaseContinuous Rotating Detonation Engine | |
| RU2786604C1 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя (жрд), работающая при высоких давлениях |