СПОСОБ ЗАПУСКА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 2007 года по МПК F02K9/95 

Изобретение относится к военной технике, а именно к ракетным двигателям твердого топлива и способам их запуска. Известен способ запуска ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) (В.Ф.Присняков «Динамика ракетных двигателей твердого топлива», Москва, «Машиностроение», 1984 г., с.195, рис.6.7), включающий срабатывание воспламенительного устройства, воздействие продуктов сгорания воспламенительного устройства (ВУ) на заряд твердого топлива (ЗТТ) и вскрытие сопловой заглушки.

При использовании для запуска РДТТ воспламенительного устройства (ВУ) без корпуса или с разрушаемым корпусом (например, навеска дымного ружейного пороха (ДРП) в перкалевом мешочке или алюминиевой коробочке) в момент срабатывания воспламенителя происходит разрушение корпуса и разброс гранул воспламенительного состава по свободному объему камеры сгорания двигателя. Использование для запуска РДТТ ВУ в виде мешочка или коробочки с ДРП привлекает своей простотой, однако не обеспечивает стабильности воспламенения ЗТТ, т.к. разброс гранул ДРП по камере двигателя носит случайный характер.

Кроме того, при вскрытии сопловой заглушки часть гранул ДРП выносится из камеры двигателя, не успев отдать тепловую энергию ЗТТ, а длительность горения гранул ДРП, оставшихся в камере, может быть недостаточна для воспламенения ЗТТ и выхода двигателя на режим, особенно при крайних отрицательных температурах эксплуатации.

Известен также способ запуска РДТТ, выбранный за прототип, включающий срабатывание ВУ, воздействие продуктов сгорания ВУ на ЗТТ и вскрытие сопловой заглушки, в котором воспламенительное устройство реализовано с перфорированным неразрушающимся корпусом, в котором размещен воспламенительный состав. (В.Ф.Разумеев, Б.К.Ковалев «Проектирование баллистических ракет на твердом топливе» Москва, «Машиностроение», 1976 г., стр.277, рис.12.6). В этом случае основная масса воспламенительного состава сгорает в условиях полузамкнутого объема, что повышает стабильность и эффективность работы ВУ по сравнению с ВУ, имеющим разрушаемый корпус. Однако использование вышерассмотренного способа запуска РДТТ не гарантирует надежного выхода двигателя на режим, особенно при крайних отрицательных температурах эксплуатации, т.к. в нем не конкретизированы условия по вскрытию сопловой заглушки, длительности работы ВУ и минимальному уровню давления в камере сгорания двигателя при воспламенении ЗТТ и выходе двигателя на режим.

Поясним это следующим. При срабатывании ВУ продукты горения воспламенителя поступают в камеру сгорания двигателя и взаимодействуют с поверхностью ЗТТ. При этом давление в камере возрастает и при определенном его значении происходит вскрытие сопловой заглушки. К этому моменту, как правило, не вся начальная поверхность горения ЗТТ воспламенена, особенно при крайних отрицательных температурах эксплуатации. Поэтому в момент вскрытия сопловой заглушки, особенно в двигателях с малым свободным объемом, происходит резкий спад давления в камере сгорания, который не компенсируется газоприходом от ВУ и участков горения ЗТТ. Это может приводить к такому падению давления в камере сгорания, при котором ЗТТ горит неустойчиво, что приводит к затяжному выходу двигателя на режим, либо происходит полное прекращение горения ЗТТ, т.е. его загасание.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности запуска РДТТ, особенно при крайних отрицательных температурах эксплуатации, что наиболее актуально в малогабаритных ракетах.

Решение поставленной задачи осуществляется тем, что в способе запуска ракетного двигателя твердого топлива, при котором осуществляют срабатывание воспламенительного устройства, воздействуют продуктами сгорания воспламенительного устройства на заряд твердого топлива и вскрывают сопловую заглушку, при этом работу воспламенительного устройства продолжают как в момент вскрытия сопловой заглушки, так и после него в течение времени, не менее времени выхода двигателя на режим, при этом вскрытие сопловой заглушки осуществляют при давлении в камере сгорания не менее давления устойчивого горения топлива данного ЗТТ и обеспечивают выполнение этого условия после вскрытия сопловой заглушки до выхода двигателя на режим.

Кроме того, работу воспламенительного устройства могут обеспечивать с условием критического истечения его продуктов сгорания в камеру сгорания двигателя, а газоприход продуктов сгорания из воспламенительного устройства выполняют уменьшающимся во времени. Поясним более подробно признаки способа запуска РДТТ. Продолжая работу ВУ как в момент вскрытия сопловой заглушки, так и после ее вскрытия в течение времени, не менее времени выхода двигателя на режим, мы тем самым обеспечиваем воздействие продуктов сгорания ВУ на ЗТТ в течение самого сложного и нестационарного процесса в камере сгорания двигателя - выхода на режим, при котором в момент вскрытия сопловой заглушки происходит резкий спад давления в камере сгорания двигателя. Выполнение этого условия может быть обеспечено путем подбора соответствующей толщины горящего свода топливного(-ых) элемента(-ов) в корпусе ВУ. Осуществление вскрытия сопловой заглушки при давлении не менее давления устойчивого горения топлива данного ЗТТ обеспечивает в камере сгорания тот уровень давления, при котором происходит устойчивое горение ЗТТ. Для надежного запуска РДТТ необходимо, чтобы это условие выполнялось до выхода двигателя на режим, т.е. чтобы давление в камере сгорания двигателя как в момент вскрытия сопловой заглушки, так и после ее вскрытия до выхода двигателя на режим не опускалось бы ниже давления, при котором данный ЗТТ горит устойчиво. Обеспечение выполнения условия вскрытия сопловой заглушки при давлении в камере сгорания двигателя не менее давления устойчивого горения данного ЗТТ достигается подбором соответствующего усилия форсирования фиксирующего элемента сопловой заглушки.

Поддержание давления в камере сгорания двигателя после вскрытия сопловой заглушки не ниже уровня устойчивого горения ЗТТ при определенном свободном объеме камеры сгорания двигателя и в зависимости от расхода через вскрывшееся сопло двигателя достигается подбором соответствующего газоприхода от ВУ и части воспламенившейся поверхности горения ЗТТ к моменту вскрытия сопловой заглушки.

Выполнение условия критического истечения продуктов сгорания из ВУ в камеру сгорания двигателя делает работу ВУ независимой от перепада давления в камере сгорания двигателя в момент вскрытия сопловой заглушки.

Обеспечивая газоприход продуктов сгорания ВУ уменьшающимся во времени, достигается уменьшение пика давления в камере сгорания двигателя при совместном горении состава ВУ и ЗТТ, т.е. с повышением процента воспламенившейся поверхности горения ЗТТ газоприход от ВУ уменьшается и выход двигателя на режим получается более плавным.

Изобретение относится к военной технике, а именно к ракетным двигателям твердого топлива и способам их запуска. Способ запуска ракетного двигателя заключается в следующем. Сначала осуществляют срабатывание воспламенительного устройства, затем воздействуют продуктами сгорания воспламенительного устройства на заряд твердого топлива и вскрывают сопловую заглушку. Работу воспламенительного устройства продолжают как в момент вскрытия сопловой заглушки, так и после него в течение времени, не менее времени выхода двигателя на режим. Вскрытие сопловой заглушки осуществляют при давлении в камере сгорания не менее давления устойчивого горения данного заряда твердого топлива. Выполнение этого условия обеспечивают также и после вскрытия сопловой заглушки до выхода двигателя на режим. Изобретение позволяет повысить надежность запуска ракетного двигателя твердого топлива при крайних отрицательных температурах эксплуатации. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ запуска ракетного двигателя твердого топлива, при котором осуществляют срабатывание воспламенительного устройства, воздействуют продуктами сгорания воспламенительного устройства на заряд твердого топлива и вскрывают сопловую заглушку, отличающийся тем, что работу воспламенительного устройства продолжают как в момент вскрытия сопловой заглушки, так и после него в течение времени, не менее времени выхода двигателя на режим, при этом вскрытие сопловой заглушки осуществляют при давлении в камере сгорания не менее давления устойчивого горения данного заряда твердого топлива и обеспечивают выполнение этого условия после вскрытия сопловой заглушки до выхода двигателя на режим.2. Способ запуска ракетного двигателя твердого топлива по п.4, отличающийся тем, что работу воспламенительного устройства обеспечивают с условием критического истечения его продуктов сгорания в камеру сгорания двигателя.3. Способ запуска ракетного двигателя твердого топлива по п.1 или 2, отличающийся тем, что газоприход продуктов сгорания из воспламенительного устройства выполняют уменьшающимся во времени.