КАМЕРА СГОРАНИЯ ЖРД С ЭЛЕКТРОПЛАЗМЕННЫМ ЗАЖИГАНИЕМ Российский патент 2015 года по МПК F02K9/62 F02K9/95 

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД) многократного включения.

Известны двигатели ЖРД РД0120 и SSME, работающие на компонентах топлива жидкий кислород + жидкий водород по замкнутой схеме с восстановительным генераторным газом. Поджиг компонентов топлива осуществляется от ЗУ, расположенного на наружной поверхности газовода камеры сгорания с расположением выходного конца в центре смесительной головки.

За прототип принимается конструкция ЖРД двигателя РД0120. Описание данной конструкции ЖРД со смесительной головкой и расположенного в ней запального устройства изложены в книге «Маршевый двигатель ракеты-носителя «Энергия» - кислородно-водородный ЖРД (опыт создания). 2004 г. УДК 629.7036.54-63. Стр. 129 и 175».

Недостатком данной конструкции является наличие непосредственного соприкосновения генераторного газа со стенкой ЗУ. При работе двигателя по окислительной схеме такой непосредственный контакт высокотемпературного окислительного генераторного газа с горячими стенками ЗУ при многоразовом поджиге может привести к возгоранию стенки ЗУ. Кроме того, возможно возгорание на выходе из смесительной головки, где соединяются высокотемпературный газ от ЗУ (температура ~1500-1700 К) с окислительным генераторным газом (температура ~600-700 К), который поступает в зазор между центральной втулкой корпуса смесительной головки и наружной поверхностью ЗУ.

Этот недостаток устраняется настоящим изобретением, которое решает техническую задачу повышения надежности и обеспечения многоразовости работы камеры сгорания ЖРД и устраняет указанные недостатки прототипов.

Поставленная задача решается тем, что в камере сгорания жидкостного ракетного двигателя, работающей на компонентах топлива жидкий кислород и жидкий водород или жидкий кислород и сжиженный природный газ, содержащей корпус камеры с магистралью подвода горючего на охлаждение, смесительную головку с магистралью подвода горючего, газовод с магистралью подвода окислительного генераторного газа, газораспределительную решетку, запальное устройство, закрепленное на наружной поверхности газовода, согласно изобретению в центре газовода, газораспределительной решетки и центральной втулки корпуса имеется гильза, которая одним концом жестко закреплена с корпусом газовода, а другим по наружной поверхности устанавливается по конусу в центральную втулку корпуса смесительной головки и на конце внутренней поверхности гильзы имеются центрирующие ребра, по которым свободным концом устанавливается запальное устройство.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг. 1 и 2.

Камера сгорания (фиг. 1) включает в себя запальное устройство 1, смесительную головку 2, состоящую из подколлекторного кольца корпуса 3, днища корпуса 4, центральной втулки корпуса 5, огневого днища 6, смесительных элементов 7, магистрали подвода горючего 8, газовод 9 с магистралью подвода окислительного генераторного газа 10, газораспределительную решетку 11, гильзу 12, корпус камеры 13 с магистралью подвода горючего на охлаждение 14.

На фиг. 2 показан фрагмент расположения гильзы 12 с центрирующими ребрами 15 в центральной втулке корпуса 5 смесительной головки 2 по конусу 16.

Камера сгорания работает следующим образом.

По соответствующим командам из магистрали 14 горючее поступает в тракт охлаждения корпуса камеры 13, из магистрали 10 окислительный генераторный газ поступает в газовод 9 и по нему в смесительные элементы 7 смесительной головки 2, осуществляется запуск ЗУ 1, который обеспечивает подачу высокотемпературного факела (~1500-1700 К) в камеру сгорания, из магистрали 8 горючее поступает в смесительную головку 2, из смесительных элементов 7 компоненты топлива (горючее и окислительный генераторный газ) поступают в камеру сгорания, где осуществляется их поджиг высокотемпературным факелом от ЗУ 1.

Длительность работы ЗУ 1 в соответствии с циклограммой работы камеры сгорания составляет 2-3 с. Этого времени вполне хватает для организации поджига компонентов топлива и надежной работы гильзы 12, обеспечивающей разделение двух высокотемпературных потоков: окислительного генераторного газа и факела продуктов сгорания от ЗУ 1.

Предложенное техническое решение повышает надежность и обеспечивает многоразовость работы камеры сгорания ЖРД.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя, работающая на компонентах топлива жидкий кислород и жидкий водород или жидкий кислород и сжиженный природный газ, содержащая корпус камеры с магистралью подвода горючего на охлаждение, смесительную головку с магистралью подвода горючего, газовод с магистралью подвода окислительного генераторного газа, газораспределительную решетку, запальное устройство, закрепленное на наружной поверхности газовода, в соответствии с изобретением в центре газовода, газораспределительной решетки и центральной втулки корпуса имеется гильза, которая одним концом жестко закреплена с корпусом газовода, а другим по наружной поверхности устанавливается по конусу в центральную втулку корпуса смесительной головки и на конце внутренней поверхности гильзы имеются центрирующие ребра, по которым свободным концом устанавливается запальное устройство. Изобретение обеспечивает повышение надежности и многоразовый запуск камеры сгорания. 2 ил.

Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя, работающая на компонентах топлива жидкий кислород и жидкий водород или жидкий кислород и сжиженный природный газ, содержащая корпус камеры с магистралью подвода горючего на охлаждение, смесительную головку с магистралью подвода горючего, газовод с магистралью подвода окислительного генераторного газа, газораспределительную решетку, запальное устройство, закрепленное на наружной поверхности газовода, отличается тем, что в центре газовода, газораспределительной решетки и центральной втулки корпуса имеется гильза, которая одним концом жестко закреплена с корпусом газовода, а другим по наружной поверхности устанавливается по конусу в центральную втулку корпуса смесительной головки и на конце внутренней поверхности гильзы имеются центрирующие ребра, по которым свободным концом устанавливается запальное устройство.