КАМЕРА ЖРД, РАБОТАЮЩАЯ С ДОЖИГАНИЕМ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА Российский патент 2021 года по МПК F02K9/64 

При создании камер ЖРД предъявляются предельно высокие требования по экономичности и массовым характеристикам.

Для обеспечения работоспособности камеры при высоких температурах сгорания компонентов топлива практически все камеры выполняются с регенеративным охлаждением. Кроме того используется внутреннее охлаждение с помощью колец завесы реальных конструкций.

Известны конструкции камер с регенеративным и внутренним охлаждением изложенные в книге Гухан Г.Г. и др. «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей» М., Машиностроение, 1989, 422 с, рис 6.30а стр. 118 и Двигатель РД 119, рис 5.2а стр 82-8 - аналоги.

Недостатком данных конструкций является использование в качестве завесного горючего, которое не подается в газогенератор, что снижает экономические характеристики двигателя.

Для снижения массовых характеристик в камерах используются неохлаждаемые металлические насадки.

Известна конструкция двигателя 11Д58М с тонкостенным неохлаждаемым насадком, изложенная в книге «Двигатели 1944-2000: Авиационные, ракетные, морские, промышленные.» (М: ООО «АКС - Конверслан», 2000, стр. 81.

Недостатком данной конструкции является неработоспособность ее при высоких температурах продуктов сгорания в камере, что приводит к уменьшению его геометрических размеров неохлаждаемого насадка и повышению массовых характеристик камеры.

Известна конструкция камеры с регенеративным охлаждением сопловой части, в которой для снижения габаритно-массовых характеристик газовод расположен в районе минимального сечения (патент RU №2640893 С1) - прототип.

Недостатком данной конструкции является пониженное значение энергетических характеристик и недостаточная надежность.

Предлагаемое изобретение устраняет указанные недостатки прототипа и решает техническую задачу повышения энергетических характеристик, ресурса работы и улучшения массовых характеристик.

Поставленная задача решается тем, что камера ЖРД, работающая с дожиганием генераторного газа, содержащая смесительную головку со смесительными элементами, корпус камеры с расположенным на нем коллектором подвода горючего, газовода тороидальной формы в районе минимального сечения и неохлаждаемого металлического насадка, согласно изложению, между каналами охлаждения в корпусе камеры перед коллектором подвода охладителя выполнены отверстия, соединяющие полость газовода с внутренней полостью корпуса камеры.

Такое исполнение камеры ЖРД позволяет реализовать следующие процессы. При истечении высокотемпературных продуктов сгорания в сверхзуковой части (≈3000°-3500°С) из коллектора генераторного газа, расположенного в минимальном сечении, через отверстия в корпусе, поступает генераторный газ с температурой ≈450°-500°К, который создает у стенки насадка защитный слой от продуктов сгорания.

Создание генераторного пристеночного слоя обеспечивает работоспособность неохлаждаемого металлического насадка до его температуры ~900÷1200К, что обеспечивает повышение энергетических характеристик, повышение надежности и снижение массовых характеристик за счет уменьшения охлаждаемой поверхности и увеличения неохлаждаемой.

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

На фиг. 1 показан общий вид камеры, содержащий смесительную головку 1, корпус камеры 2 с расположенными на нем коллекторе подвода горючего 3 и газовода тороидальной формы в районе минимального сечения 4, неохлаждаемый неохлаждаемый металлический насадок 5.

6 - внутренняя газовая полость корпуса камеры и 7 - отверстия соединяющие полость газовода 4 с внутренней полостью корпуса камеры 6.

На фиг. 2 показан фрагмент тракта охлаждения камеры, где 8 каналы охлаждения и 7 - отверстия соединяющие полость газовода 4 с внутренней полостью корпуса камеры 6.

Камера ЖРД с дожиганием генераторного газа работает следующим образом. В соответствии с циклограммой работы двигателя в коллектор на сопле камеры подается охладитель на охлаждение камеры и компоненты топлива в головку камеры. Происходит сгорание компонентов топлива, которые проступают в сверхзвуковую часть корпуса камеры 6.

Через отверстие 7 в корпус камеры поступает генераторный газ из газовода 4, который создает защитный газовый слой от высокотемпературных сверхзвуковых продуктов сгорания.

Таким образом, создание пристеночного слоя из генераторного газа позволяет использовать неохлаждаемый металлический насадок увеличенного размера при более высокой температуре продуктов сгорания, что повышает экономичность, надежность и снижает массовые характеристики.

Изобретение относится к охлаждению жидкостных ракетных двигателей. Предлагается камера ЖРД, работающая с дожиганием генераторного газа, содержащая смесительную головку со смесительными элементами, корпус камеры с расположенным на нем коллектором подвода горючего, газовода тороидальной формы в районе минимального сечения и неохлаждаемый металлический насадок, согласно изложению между каналами охлаждения в корпусе камеры перед коллектором подвода охладителя выполнены отверстия, соединяющие полость газовода с внутренней полостью корпуса камеры. Изобретение обеспечивает повышение энергетических характеристик, ресурс работы и улучшение массовых характеристик. 2 ил.

Камера ЖРД, работающая с дожиганием генераторного газа, содержащая смесительную головку со смесительными элементами, корпус камеры с расположенным на нем коллектором подвода горючего и газовода тороидальной формы в районе минимального сечения и неохлаждаемый металлический насадок, отличающаяся тем, что между каналами охлаждения в корпусе камеры перед коллектором подвода охладителя выполнены отверстия, соединяющие полость газовода с внутренней газовой полостью корпуса камеры.