Исследование тактико-технических характеристик и устройства ракеты-носителя "Космос-3М"

курсовая работа

1.4 Двигатели и их характеристики

Двигатель первой ступени

Фото. 1.2. Жидкостный ракетный двигатель первой ступени РД-216М

Жидкостный ракетный двигатель первой ступени РД-216М (фото 1.2) с турбонасосной системой подачи выполнен по схеме без дожигания. Он создан в НПО "Энергомаш" под руководством В.П. Глушко. ЖРД состоит из двух идентичных двигательных блоков РД-215М, объединенных рамой их крепления на РН и общими системами запуска и регулирования. Каждый блок, являющийся по сути автономным ЖРД, включает две камеры, один ТНА, один восстановительный газогенератор и агрегаты автоматики. ТНА имеет одноступенчатые насосы окислителя и горючего, а также двухступенчатую осевую газовую турбину. Он располагается между камерами в районе их критического сечения. Отработанный генераторный газ выбрасывается через два выхлопных патрубка. Три таких блока образуют двигатель РД-218, устанавливаемый на первой ступени МБР Р-16, а один блок с высотными соплами представляет собой двигатель второй ступени той же ракеты РД-219. За счет блочной компоновки значительно экономятся средства и время на создание двигателей различных тяг [2].

Запуск ЖРД - одноступенчатый (пушечный), с первоначальной подачей компонентов в газогенераторы блоков из двух пусковых бачков путем их вытеснения азотом через наземный стартовый пневмощиток. Регулирование тяги в полете осуществляется одновременным изменением подачи в газогенераторы обоих компонентов при сохранении их соотношения и стабилизации температуры генераторного газа. Оно проводится гидроредукторами окислителя и горючего, управление которыми обеспечивают синхронно перенастраиваемые от системы регулирования кажущейся скорости (РКС) азотные редукторы каждого блока. Синхронизация опорожнения баков ступени осуществляется регулятором давления окислителя на входе в двигатель. Выключение ЖРД - двухступенчатое. Сначала прекращается работа газогенераторов, затем отсекается подача компонентов в камеры с одновременным дренажем горючего из трактов их охлаждения. Дренаж был введен для уменьшения импульса последействия и улучшения точности попадания исходной БРСД Р-14 (8К65). Большинство агрегатов автоматики двигателя имеет дублированный пиротехнический привод [2].

Двигательная установка второй ступени

Фото 1.3. Жидкостная ракетная двигательная установка 11Д49

Двигательная установка 11Д49 (фото 1.3) второй ступени, разработана в КБ химического машиностроения (КБХМ) под руководством А.М. Исаева. В состав ДУ входят маршевый двигатель и двигатель СМТ [2].

Маршевый ЖРД однокамерный, с четырьмя рулевыми соплами, выполнен по схеме без дожигания, с турбонасосной системой подачи топлива. Двигатель имеет два режима тяги (основной и промежуточный), может повторно запускаться для выведения КА на высокие орбиты и питается как из основных баков ступени (при первом включении), так и из баков СМТ (при втором включении). Маршевый двигатель имеет камеру, моноблочный ТНА, питаемый восстановительным газогенератором, два пиростартера предварительной раскрутки ТНА, окислительный и восстановительный газогенераторы наддува соответствующих основных баков ступени, азотную пневмосистему, управляющую работой большинства клапанов и агрегаты автоматики. Отработавший на турбине ТНА газогенераторный газ по системе газоводов направляется к четырем подвижным рулевым соплам, имеющим возможность отклоняться в одной плоскости на углы до 70 градусов с помощью электроприводов. Двигатель имеет двухступенчатый запуск и двухступенчатое выключение через промежуточную (около 550 кгс) ступень тяги, создаваемой рулевыми соплами при неработающей камере. Этот режим обеспечивает "полугорячее" разделение ступеней, стабилизацию второй ступени перед включением камеры на основной режим тяги и точное "довыведение" КА. На основном режиме автоматика двигателя осуществляет регулирование тяги по командам от системы РКС, регулирование (при первом включении) или стабилизацию (при втором включении) соотношения компонентов в камере с целью синхронизации опорожнения баков и стабилизацию температуры в основном газогенераторе [2].

Двигатель СМТ представляет собой четырехсопловый рулевой двигатель с вытеснительной подачей компонентов в специальный газогенератор - газогенератор СМТ. Этот двигатель имеет один режим малой (около 10 кгс) тяги, запускается один раз, питается из баков СМТ и предназначен для стабилизации ступени в "пассивном" полете между включениями маршевого ЖРД. Двигатель имеет восстановительный газогенератор СМТ, систему газоводов, четыре малых подвижных рулевых сопла, жестко связанных и отклоняемых вместе с соплами маршевого ЖРД, и пироуправляемые пускоотсечные клапаны. Он запускается и выключается в одну ступень, не регулируется и может непрерывно функционировать свыше 60 мин. Оба двигателя тесно увязаны между собой в конструкции и при функционировании ДУ [2].

Характеристики двигателей [1]

Параметры

Значения

Назначение

Двигатель 1-й ступени

Двигатель 2-й ступени

Название

РД-216М (11Д614)

11Д49

Тип

четырехкамерный ЖРД (два двухкамерных блока РД-215М)

Однокамерный ЖРД +

+ 4 рулевых сопла

Тяга, кгс

на уровне моря

в пустоте

151 000

177 400

-

16 060 + 4 (1,4 … 1,8)

Удельный импульс, с

на уровне моря

в пустоте

246

289

303

Давление в камере сгорания, атм

75

102

Сухая масса двигателя, кг

1325

185

Время работы, с

125

350

Компоненты топлива

окислитель

горючее

АК-27И

НДМГ

АК-27И

НДМГ

Массовое соотношение

компонентов топлива

2,5

2,65

Система подачи

ТНА

ТНА

Диаметр двигателя, мм

2260

1900

Длина двигателя, мм

2195

1800

Делись добром ;)