На стартовой позиции - [12]
Теперь мы познакомимся с жидкостной ракетой с насосной системой подачи топлива. Здесь изображен один из ее возможных вариантов.
Насосные — их еще называют нагнетательными — системы подачи компонентов топлива используются, как правило, для ЖРД с большой тягой, то есть для двигателей ракет, имеющих сравнительно большие баки окислителя и горючего.
Существенная особенность такого двигателя — компоненты топлива подаются в камеру сгорания насосами, которые приводятся во вращение газовой турбиной. В данном случае источником энергии турбины является жидкостный генератор, работающий на основных компонентах топлива: часть горючего и окислителя подается в генератор и от сгорания в нем превращается в газ, который в качестве рабочего тела подается на лопатки турбины. В других вариантах источником энергии для привода турбин может служить сжатый газ, продукты сгорания пороховой шашки и т. д.
Наличие насосов позволяет разгрузить баки ракеты, выполнить их тонкими и, следовательно, довольно легкими. За счет этого можно увеличить запас топлива или полезного груза. ЖРД с насосной подачей топлива часто называют двигателями с разгруженными баками.
Но это не значит, что в баках ракеты не поддерживается определенное давление. Оно там необходимо. Правда, небольшое — порядка 2–3 атмосфер. Это так называемый наддув баков. Благодаря ему на входе в насосы создается небольшой напор компонентов топлива, что обеспечивает их нормальную работу. Кроме того, наддув необходим еще и по другой причине. При работе двигателя топливо «уходит» из баков — там может образоваться вакуум. Тогда при полете в плотных слоях атмосферы баки будут раздавлены наружным давлением воздуха. А наддув препятствует этому, повышает устойчивость стенок баков.
Для этого в верхней части ракеты, сразу за головной частью, расположен баллон со сжатым газом, выполненный в форме тора — «баранки». Газ высокого давления проходит через понижающий редуктор и только после этого поступает для наддува баков. Приборы системы управления в данном варианте располагаются в межбаковом пространстве. Бак окислителя размещен под баком горючего. Для охлаждения стенок камеры сгорания используется окислитель.
Интересна примененная здесь конструкция исполнительных органов системы управления ракеты. Это управляющие — их иногда называют верньерными — двигатели. Четыре весьма миниатюрных ракетных двигателя малой тяги расположены попарно крест-накрест вокруг маршевого двигателя. Отклоняясь по командам системы управления по углам тангажа, рыскания и крена, они корректируют полет ракеты.
Обратимся теперь к рисунку, на котором изображена твердотопливная ракета. Даже; беглого взгляда, достаточно, чтобы убедиться в том, что данная ракета имеет много конструктивных отличий от рассмотренных выше. Первая и очень существенная особенность — здесь использован РДТТ, ракетный двигатель твердого топлива.
Шашка топливного заряда цилиндрической формы с. внутренним полым каналом типа «звездочка» вставлена в корпус ракеты. Последний в данном случае выполняет одновременно роль «бака» и камеры сгорания. Между ее стенками и топливным зарядом — прокладка. Это теплоизоляционный слой, предохраняющий стенки камеры от перегрева. В данной ракете предусмотрено, что горение шашки происходит только по поверхности внутреннего канала. Поэтому топливный заряд наружной цилиндрической поверхностью скреплен с камерой сгорания, а торцы заряда покрыты специальным бронирующим составом, который препятствует горению по покрытой им поверхности.
Запуск двигателя производится с помощью воспламенителя. Команда для этого поступает на пусковой механизм. Последний вырабатывает импульс электрического тока, который передается на электрозапал. Накальная нить или мостик накаливания, нагреваясь, поджигает пороховую мякоть запала. Луч огня от электрозапала распространяется на воспламенитель. Сгорая, он нагревает поверхность заряда топлива до температуры воспламенения. Выделяющиеся при этом продукты сгорания повышают давление в камере до величины, необходимой для устойчивого процесса горения твердого топлива. Пламя охватывает всю внутреннюю поверхность шашки по каналу. Раскаленные газы истекают через сопловой блок, создавая силу тяги.
Выключение двигателя в принципе несложное. В верхней части камеры сгорания установлен блок заглушек сброса давления. Стоит только в определенный момент времени с помощью, например, пиропатронов выбить эти заглушки, как в камере моментально упадет давление — горение заряда прекратится. Двигатель будет выключен.
