RU2786606C1 - Камера жидкостного ракетного двигателя (жрд) с газодинамическим способом управления вектором тяги и сопловым насадком из углерод-углеродного композиционного материала (уукм) - Google Patents
Камера жидкостного ракетного двигателя (жрд) с газодинамическим способом управления вектором тяги и сопловым насадком из углерод-углеродного композиционного материала (уукм) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786606C1 RU2786606C1 RU2022118494A RU2022118494A RU2786606C1 RU 2786606 C1 RU2786606 C1 RU 2786606C1 RU 2022118494 A RU2022118494 A RU 2022118494A RU 2022118494 A RU2022118494 A RU 2022118494A RU 2786606 C1 RU2786606 C1 RU 2786606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- sectors
- cccm
- gas
- thrust vector
- Prior art date
Links
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 5
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title abstract 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 11
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 claims abstract description 9
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 15
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static Effects 0.000 description 2
- 241000132539 Cosmos Species 0.000 description 1
- 235000005956 Cosmos caudatus Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к ракетным двигателям, в которых используется газодинамическое управление вектором тяги. Предложена камера ЖРД с газодинамическим способом управления вектором тяги и сопловым насадком, содержащая охлаждаемую сверхзвуковую часть с расположенными на ней секторами для подачи рабочего тела на вдув, неохлаждаемый насадок из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), подводные и отводные коллекторы охладителя и секторы для подачи рабочего тела, в которой согласно изобретению секторы с отверстиями для подачи рабочего тела на вдув расположены в районе выходной части охлаждаемого сопла в месте соединения с насадком из УУКМ, а отверстия вдува выполнены в зоне утолщения ребер, периодически расположенных с ребрами без утолщения, и совместно с кольцевой канавкой обеспечивают обтекание охладителем выходной части сопла и места соединения с сопловым насадком, каналы охладителя сопловой части в районе расположения секторов вдува и между секторами вдува имеют общие подводной и отводной коллекторы. Изобретение обеспечивает увеличение эффективности газодинамического управления вектором тяги, а также улучшение энергомассовых характеристик двигателя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к ракетным двигателям с предельно высокими энергомассовыми характеристиками, в которых используется газодинамическое управление вектором тяги.
В информации ЦЭНКИ «Космическая программа Индии» (информационный выпуск) Изложена конструкция двигателя S139, в котором для управления вектором тяги используется вдув в охлаждаемую сверхзвуковую часть сопла специального раствора перхлорида стронция.
Недостатком данной конструкции является:
- существенное снижение работоспособности (RT) перхлорида стронция по сравнению с работоспособностью основного потока, что снижает эффективность вдува;
- необходимость иметь на борту специальную систему хранения и подачи перхлорида стронция, что увеличивает массу двигателя;
- значительная масса охлаждаемой сверхзвуковой части сопла.
Также известна конструкция двигателя РД 857 для второй ступени ракеты 8К99 КБ «Южное», изложенная в спецвыпуске ассоциации «Космос» в разделе «История создания КБЮ» и («Двигатели. 1944-2000. Авиационные, ракетные, морские, промышленные» М000 «АКС. Конверсия, 2000» стр. 339), принятая за прототип. В конструкции камеры этого двигателя сектора вдува генераторного газа расположены на охлаждаемой сверхзвуковой части сопла выполненной из стали, имеющий удельный вес ~ 7,9+8 г/см3, что существенно ухудшает энергомассовые характеристики двигателя и не позволяет увеличить степень расширения сопла.
Особый интерес представляет выполнение камеры двигателя с газодинамическим способом управления вектором тяги и сопловым насадком с большой степенью расширения ~ 250 и выше, выполненного из углерод-углеродного композитного материала удельным весом ~ 1,4-1,5 г/см3.
Поставленная техническая задача решается тем, что камера ЖРД с газодинамическим способом управления вектором тяги и сопловым насадком, содержащая охлаждаемую сверхзвуковую часть с расположенными на ней секторами для подачи рабочего тела на вдув, неохлаждаемый насадок из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), подводные и отводные коллектора охладителя и сектора для подачи рабочего тела, согласно изложению:
- сектора с отверстиями для подачи рабочего тела на вдув расположены в районе выходной части охлаждаемого сопла в месте соединения с насадком из УУКМ, а отверстия вдува выполнены в зоне утолщения ребер периодически расположенных с ребрами без утолщения и совместно с кольцевой канавкой обеспечивают обтекание охладителя в выходной части сопла и место соединения с сопловым насадком.
- каналы охладителя сопловой части в районе расположения секторов вдува и между секторами вдува имеют общие подводной и отводной коллектора.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг. 1, 2, 3, 4 и 5.
На фиг. 1 показана камера ЖРД 1, содержащая охлаждаемую часть сопла 2 и неохлаждаемый насадок из УУКМ 3. На камере показаны сектора вдува 4, коллектор подвода охладителя в камеру 5 и коллектор отвода охладителя 6.
На фиг. 2 показан коллектор вдува 4 с расположенными в нем отверстиями 7 для вдува рабочего тела и соединение охлаждаемой части сопла с насадком из УУКМ.
На фиг. 3 показаны утолщения ребер 8, в которых выполнены отверстия вдува рабочего тела 7 и кольцевая канавка 9.
На фиг. 4 показаны входные отверстия 10 для поступления охладителя из подводного коллектора 5 в охлаждаемый тракт сопла 2.
На фиг. 5 изображен схематически сектор подвода рабочего тела 4 с отверстиями 7, через которые рабочее тело поступает в сверхзвуковую проточную полость 11 камеры 1, образуя прямой скачек уплотнения 12, за которым реализуется зона 13 с повышенным статическим давлением на стенке соплового насадка 3.
Камера ЖРД с газодинамическим управлением вектора тяги и сопловым насадком работает следующим образом.
При работе двигателя охладитель из подводного коллектора 5 через отверстие 10 в наружной стенке поступает в каналы охлаждения сопла 2 камеры 1. Протекая по каналам охлаждения охладитель обтекает утолщение ребер 8 и через канавку 9 поступает в отводной коллектор 6, охлаждая стык с сопловым насадком.
При необходимости получения бокового управляющего усилия в определенной плоскости рабочее тело через распределительное устройство поступает в соответствующий сектор вдува 4, расположенный в той плоскости, где необходимо получить боковое усилие и на той части камеры, куда оно должно быть направлено.
Из сектора вдува 4 рабочее тело через отверстия 7, выполненные в утолщениях ребер 8 сопла 2 рабочее тело поступает в прочную полость продуктов сгорания 11 камеры 1.
В результате взаимодействия рабочего тела со сверхзвуковым потоком продуктов сгорания в полости 11 образуется прямой скачок уплотнения 12, за которым на сопловым насадке из УУКМ 3 реализуется зона 13 с повышенным статическим давлением. В результате разности давлений в зоне 13 за скачком уплотнения 12 и давлением на противоположной части насадка, обтекаемой невозмущенным потоком образуется боковое управляющее усилие.
Когда необходимость в получении бокового управляющего усилия пропадает, подается соответствующая команда на газораспределитель и подача рабочего тела в сектор вдува 4 прекращается; обтекание всех поверхностей соплового насадка из УУКМ осуществляется невозмущенным равномерным потоком продуктов сгорания.
Таким образом, расположение секторов подачи рабочего тела на вдув в месте соединения с неохлаждаемым насадком из УУКМ с большой степенью расширения обеспечивает расположение секторов на большом удалении от выходного сечения камеры, что увеличивает эффективность газодинамического управления вектором тяги, а использование соплового насадка с большой степенью расширения (с плотность ρ=1,4-1,5 г/см3) позволяет существенно улучшить энергомассовые характеристики двигателя.
Claims (2)
1. Камера ЖРД с газодинамическим способом управления вектором тяги с сопловым насадком из УУКМ, содержащая охлаждаемую часть сопла с расположенными на ней секторами для подачи рабочего тела на вдув, неохлаждаемый сопловой насадок из углерод-углеродного композитного материала (УУКМ), подводные и отводные коллекторы охладителя и секторы для подачи рабочего тела, отличающаяся тем, что секторы с отверстиями для подачи рабочего тела на вдув расположены в районе выходной части сопла в месте соединения с неохлаждаемым насадком из УУКМ, а отверстия вдува выполнены в зоне утолщения ребер, периодически расположенных с ребрами без утолщения, и совместно с кольцевой канавкой обеспечивают обтекание охладителем выходной части сопла и места соединения с сопловым насадком.
2. Камера ЖРД с газодинамическим способом управления вектором тяги с сопловым насадком из УУКМ по п. 1, отличающаяся тем, что каналы охлаждения сопловой части в районе расположения секторов вдува и между секторами вдува имеют общие подводные и отводные коллекторы.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2786606C1 true RU2786606C1 (ru) | 2022-12-22 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3143856A (en) * | 1963-07-30 | 1964-08-11 | United Aircraft Corp | Directional control means for rockets or the like |
| EP1705361A2 (fr) * | 2005-03-23 | 2006-09-27 | Snecma | Système de déviation d'un flux de gaz dans une tuyère |
| RU2594844C1 (ru) * | 2015-07-21 | 2016-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство | Система управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя |
| RU2771254C1 (ru) * | 2021-07-21 | 2022-04-29 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Камера жидкостного ракетного двигателя с газодинамическим способом управления вектором тяги |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3143856A (en) * | 1963-07-30 | 1964-08-11 | United Aircraft Corp | Directional control means for rockets or the like |
| EP1705361A2 (fr) * | 2005-03-23 | 2006-09-27 | Snecma | Système de déviation d'un flux de gaz dans une tuyère |
| RU2594844C1 (ru) * | 2015-07-21 | 2016-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство | Система управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя |
| RU2771254C1 (ru) * | 2021-07-21 | 2022-04-29 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Камера жидкостного ракетного двигателя с газодинамическим способом управления вектором тяги |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2004125487A (ru) | Эжекторный воздушно-реактивный двигатель | |
| JP2014530997A (ja) | 反動タービンおよびハイブリッド衝動反動タービン | |
| Tanatusgu et al. | Development study on ATREX engine | |
| US3605412A (en) | Fluid cooled thrust nozzle for a rocket | |
| RU2786606C1 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя (жрд) с газодинамическим способом управления вектором тяги и сопловым насадком из углерод-углеродного композиционного материала (уукм) | |
| US6860099B1 (en) | Liquid propellant tracing impingement injector | |
| US10677467B2 (en) | Cooling apparatus for a fuel injector | |
| CA1124650A (en) | Method and apparatus for producing a directed, high-velocity stream of compressible fluid | |
| US11313276B2 (en) | Supersonic gas turbine engine | |
| US2592748A (en) | Annular combustion chamber with hollow air guide vanes with radial gasiform fuel slots for gas turbines | |
| RU2771254C1 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя с газодинамическим способом управления вектором тяги | |
| CN116080881A (zh) | 含有不凝气的两相冲压水下推进系统 | |
| RU2686367C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель с дефлектором внутри сопла | |
| CN113237663B (zh) | 一种高温燃气的冷空气插入式旋流掺混装置及方法 | |
| US2892308A (en) | Water spray cooling method and apparatus for supersonic nozzle | |
| CN113864061A (zh) | 一种固体冲压发动机壁面冷却系统和方法 | |
| CN113237097A (zh) | 一种燃气涡轮用的换热器 | |
| RU2008643C1 (ru) | Стенд для испытания энергетических установок | |
| CN114934813B (zh) | 部分进气轴流冲动涡轮机及其叶顶间隙损失主动控制方法 | |
| RU2748284C1 (ru) | Система отвода тепла на базе капельного холодильника-излучателя | |
| RU2757146C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
| RU182948U1 (ru) | Коническая рубашка охлаждения | |
| RU2746294C1 (ru) | Силовая установка двухмоторного летательного аппарата и способ управления силовой установкой | |
| RU2728657C1 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя, работающего по безгазогенераторной схеме (варианты) | |
| RU2808674C1 (ru) | Прямоточный пульсирующий воздушно-реактивный двигатель с газодинамическими диодами |