RU2793869C1 - Камера жидкостного ракетного двигателя (жрд) с неохлаждаемым насадком - Google Patents

Камера жидкостного ракетного двигателя (жрд) с неохлаждаемым насадком Download PDF

Info

Publication number
RU2793869C1
RU2793869C1 RU2022111597A RU2022111597A RU2793869C1 RU 2793869 C1 RU2793869 C1 RU 2793869C1 RU 2022111597 A RU2022111597 A RU 2022111597A RU 2022111597 A RU2022111597 A RU 2022111597A RU 2793869 C1 RU2793869 C1 RU 2793869C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cccm
carbon
panels
nozzle
power
Prior art date
Application number
RU2022111597A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Дмитриевич Горохов
Сергей Петрович Хрисанфов
Original Assignee
Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" filed Critical Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики"
Application granted granted Critical
Publication of RU2793869C1 publication Critical patent/RU2793869C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД). Камера ЖРД с неохлаждаемым насадком из углерод-углеродного композитного материала (УУКМ), содержащая охлаждаемую часть с каналами охлаждения и неохлаждаемый насадок из УУКМ или углерод-керамического композитного материала (УККМ), согласно изобретению насадок из УУКМ выполнен из панелей, имеющих внутренний профиль камеры, соединенных по торцу между собой в замок с прокладкой из терморасширенного графита, а на наружных поверхностях панелей в упор с уступом установлены из УУКМ силовые бандажи, закрепленные между собой фланцевыми соединениями, и соединение панелей с охлаждаемой частью сопла обеспечивается разъемной накладкой с помощью сварки. Силовые бандажи представляют собой намотку нитей из углеродного волокна. По всей наружной поверхности панелей нанесен силовой слой углеродной нити. Изобретение обеспечивает улучшение энергетических и массовых характеристик. 2 з.п. ф-лы, 5 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 ~250 и выше. В результате выходное сечение сопла может достигать двух и более метров.
Для улучшения массовых характеристик используются неохлаждаемые насадки из углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) и углерод-керамических композиционных материалов (УККМ). Они обладают высокими физико-механическими свойствами, низким удельным весом ~1,4÷1,7 г/см3 и способностью сохранять работоспособность при высоких температурах порядка 2000 К и выше.
Насадок из углерод-углеродного композиционного материала с большой степенью расширения используется в американском двигателе RL-10(принятый за прототип), величина выходного сечения сопла которого составляет ~2,2 м.
Получение уникальных физико-механических свойств насадком из УУКМ или УККМ больших размеров требует колоссальных материальных затрат.
Необходимо иметь дорогостоящее крупногабаритное оборудование и выполнить очень трудоемкую и затратную технологию изготовления:
- получение 2D или 3D-каркаса из плетеных углеродных волокон;
- обеспечение пропитки каркаса горячим пеком;
- выполнение карбонизации под давлением в газостате при Т≈530°С;
- выполнение графитизации при температуре 2000-2800°С в течение 15-20 часов, для чего требуются колоссальные затраты электроэнергии.
Кроме того, требуется большое количество механической, термической обработки и выполнение контрольных операций.
Из-за большой трудоемкости, длительности изготовления и колоссальных материальных затрат, сравнимых с изготовлением самого двигателя, крупногабаритные неохлаждаемые насадки не нашли применения в российских ЖРД.
Поставленная задача внедрения крупногабаритных насадков из УУКМ в ЖРД достигается тем, что камера жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) с неохлаждаемым насадком, содержащая охлаждаемую часть с каналами охлаждения и неохлаждаемый насадок из углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) или углерод-керамических композиционных материала (УУКМ), согласно изложению, насадок из УУКМ или УККМ выполнен из панелей, имеющих внутренний профиль камеры, соединенных по торцу между собой в замок с прокладкой из терморасширенного графита, а на наружных поверхностях панелей в упор с уступом установлены из УУКМ силовые бандажи, закрепленные между собой фланцевыми соединениями, и соединение панелей с охлаждаемой частью сопла обеспечивается разъемной накладкой с помощью сварки, согласно изложению:
- силовые бандажи представляют собой намотку нитей из углеродного волокна;
- по всей наружной поверхности панелей нанесен силовой слой углеродной нити.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг.1, 2, 3, 4, 5.
На фиг.1 показана охлаждаемая часть камеры 1, соединенная с панелями насадка 2 с помощью накладки 4, где силовые бандажи 5 закрепляют панели.
На фиг.2 показана охлаждаемая часть камеры 1 и панели из УУКМ или УККМ 2, образующие неохлаждаемый насадок.
На фиг.3 показано соединение панелей 2 между собой в замок 6 с использованием прокладки из терморасширенного графита 7.
На фиг.4 показано фланцевое соединение 8 силовых бандажей 5, закрепляющих панели 2.
На фиг.5 показано изометрическое изображение панели 2 с ребрами для упора 9 бандажей 5, где 10 - канавка для укладки терморасширенного графита.
Камера работает следующим образом. По соответствующей команде компоненты топлива подаются в камеру, и происходит их воспламенение. Образуется процесс сгорания топлива. Продукты сгорания из камеры сгорания поступают в сверхзвуковую часть сопла. Пройдя охлаждаемую часть сопла, они обтекают неохлаждаемый насадок с давлением на стенках, как правило, на входе 0,5÷0,45 кгс/см2 и на выходе 0,2÷0,18 кгс/см2.
При этом от действия распределенного давления на стенку насадка будет действовать общее усилие на силовые бандажи ~50÷56 т., которые без особых напряжений воспринимаются, например, 4 силовыми бандажами. По торцу панелей в замке с прокладкой из терморасширенного графита реализуется герметичность стыка, работоспособность которого обеспечивается наличием силовых бандажей.
Использование предложенного технического решения позволяет обеспечить предельно высокие энергетические и массовые характеристики при большом снижении трудоемкости изготовления, времени изготовления и уменьшении в 40-50 раз материальных затрат на изготовление сверхзвуковых насадков больших размеров.

Claims (3)

1. Камера жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) с неохлаждаемым насадком, содержащая охлаждаемую часть с каналами охлаждения и неохлаждаемый насадок из углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) или углерод-керамических композиционных материалов (УККМ), отличающаяся тем, что насадок из УУКМ или УККМ выполнен из панелей, имеющих внутренний профиль камеры, соединенных по торцу между собой в замок с прокладкой из терморасширенного графита, а на наружных поверхностях панелей в упор с уступом установлены из УУКМ силовые бандажи, закрепленные между собой фланцевыми соединениями, и соединение панелей с охлаждаемой частью сопла обеспечивается разъемной накладкой с помощью сварки.
2. Камера ЖРД по п. 1, отличающаяся тем, что силовые бандажи представляют собой намотку нитей из углеродного волокна.
3. Камера ЖРД по п. 1, отличающаяся тем, что по всей наружной поверхности панелей нанесен силовой слой углеродной нити.
RU2022111597A 2022-04-27 Камера жидкостного ракетного двигателя (жрд) с неохлаждаемым насадком RU2793869C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2793869C1 true RU2793869C1 (ru) 2023-04-07

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2266424C2 (ru) * 2003-06-06 2005-12-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Сопло ракетного двигателя
EP2454465A1 (fr) * 2009-07-17 2012-05-23 Snecma Moteur-fusee a ergols cryotechniques
RU2626617C1 (ru) * 2016-05-11 2017-07-31 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Жидкостный ракетный двигатель для первой ступени ракетоносителя
RU2657400C1 (ru) * 2017-07-10 2018-06-13 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Жидкостный ракетный двигатель с насадком из углерод-углеродного композиционного материала (уукм)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2266424C2 (ru) * 2003-06-06 2005-12-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Сопло ракетного двигателя
EP2454465A1 (fr) * 2009-07-17 2012-05-23 Snecma Moteur-fusee a ergols cryotechniques
EP2454466A1 (fr) * 2009-07-17 2012-05-23 Snecma Moteur-fusee a ergols cryotechniques
RU2626617C1 (ru) * 2016-05-11 2017-07-31 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Жидкостный ракетный двигатель для первой ступени ракетоносителя
RU2657400C1 (ru) * 2017-07-10 2018-06-13 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Жидкостный ракетный двигатель с насадком из углерод-углеродного композиционного материала (уукм)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5175238B2 (ja) セクターに更に分割された内側及び外側の壁を有するガス・タービンの燃焼チャンバ
US8771604B2 (en) Gasifier liner
RU2405808C2 (ru) Малогабаритный высокоэффективный газогенератор
JP5372575B2 (ja) Cmc材料で作られ且つセクターに更に分割されたガス・タービンの燃焼チャンバ
RU2793869C1 (ru) Камера жидкостного ракетного двигателя (жрд) с неохлаждаемым насадком
CA2605858A1 (en) Dump cooled gasifier
KR920010686B1 (ko) 비냉각 폐기 가스 과급기의 냉온부 접속체
US4709643A (en) Primary stage combustor lining
RU2184319C2 (ru) Теплозащитный экран, в частности для конструкционных элементов газотурбинных установок
CN87103525A (zh) 可弹性进料的热解工艺
RU2258150C1 (ru) Камера сгорания для прямоточного воздушно-реактивного двигателя и прямоточный воздушно-реактивный двигатель, содержащий такую камеру сгорания
CA1231240A (en) Varying thickness thermal barrier for combustion turbine baskets
US20210108798A1 (en) Combustor liner for a gas turbine engine with ceramic matrix composite components
JPS596494A (ja) 高温ガス配管の熱絶縁装置
WO2005108894A1 (en) Cooled synthesis gas generator
US20170030582A1 (en) Combustor for a gas turbine engine
KR101067692B1 (ko) 메탈 벨로우즈 고열 실링장치
US7264782B2 (en) Reactor device having an enclosure made of refractory material and a containment envelope for bringing about chemical reactions requiring heat exchange
WO2018134720A1 (en) Supercritical water generator and reactor
RU2774753C1 (ru) Камера жрд со сверхзвуковой частью сопла из алюминиевого сплава
US4698255A (en) Multi-layer refractory structure and a wall provided with such a refractory structure
GB1165905A (en) Process for Cooling Fluids
US20190128524A1 (en) Combustor and gas turbine including the same
RU2786606C1 (ru) Камера жидкостного ракетного двигателя (жрд) с газодинамическим способом управления вектором тяги и сопловым насадком из углерод-углеродного композиционного материала (уукм)
RU2260156C2 (ru) Жаровая труба камеры сгорания