ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ДОЖИГАНИЕМ С УПРАВЛЯЕМЫМ ВЕКТОРОМ ТЯГИ Российский патент 2025 года по МПК F02K9/00 

Изобретение относится к ракетной технике, в которой создание жидкостных ракетных двигателей с минимально возможными массой, продольными и радиальными габаритами является всегда актуальным, особенно для жидкостных ракетных двигателей верхних ступеней ракет-носителей, а более конкретно, к устройству жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги.

Известен многокамерный жидкостный ракетный двигатель с дожиганием с управляемым вектором тяги, содержащий установленные два двигательных блока каждый с газогенератором, камерами, агрегатами автоматики и регулирования, рамой, размещенным в центральной части двигательного отсека турбонасосным агрегатом с турбиной и насосами, соединенных своими затурбинными полостями и полостями после насосов разветвленными магистралями общих патрубков и расходящихся к камерам изогнутых симметричных трубопроводов подвода соответственно генераторного газа и компонентов к соответствующим полостям смесительных головок и трактам охлаждения камер, размещенных и скрепленными с рамами посредством траверс по периферии двигательного отсека (см. патент РФ №2525618 от 31.07.2017 г. по МПК F02k 9/66).

_{В известном многокамерном жидкостном ракетном двигателе с дожиганием с управляемым вектором тяги, содержащем два, например, двухкамерных двигательных блока каждый с газогенератором, камерами, агрегатами автоматики и регулирования, рамой, размещенным в центральной части двигательного отсека турбонасосным агрегатом с турбиной и насосами, соединенными своими затурбинными полостями и полостями после насосов разветвленными магистралями общих патрубков и расходящихся к камерам изогнутых симметричных трубопроводов подвода соответственно генераторного газа и компонентов к соответствующим полостям смесительных головок и трактам охлаждения камер, размещенных и скрепленными с рамой посредством траверс по периферии двигательного отсека гибкие трубопроводы для подачи генераторного газа от турбины турбонасосного агрегата к смесительным головкам камер расположены в районе минимального сечения камер, что значительно уменьшает требуемый размах сопел камер при качании и улучшает размещение форсируемого двигателя в существующих радиальных габаритах двигательного отсека. Кроме того, использование в комплектации двух двухкамерных блоков позволит использовать в большинстве случаев имеющееся стендовое оборудование для наземной отработки составных частей многокамерного жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги. Однако при возникновении новых задач по выполнению ступенчатого регулирования силы тяги в многокамерном жидкостном ракетном двигателе с дожиганием с управляемым вектором тяги, по меньшей мере в два раза меньше, чем исходная сила тяги многокамерного жидкостного ракетного двигателя, например на конечной ступени тяги, в указанном многокамерном жидкостном ракетном двигателе появляется несимметричное воздействие работающего двигательного блока, вектор силы тяги которого создает усилия крена или тангажа, которые необходимо парировать отклонением камер, что приводит к потерям эффективности силового воздействия камер для получения приращения скорости ступени ракеты-носителя, что снижает функциональные возможности многокамерного жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги, скомплектованного из двух двигательных блоков и снижает среднетраекторный удельный импульс жидкостного ракетного двигателя, состоящего из двух двухкамерных.}

Указанное техническое решение не всегда позволяет решить новые поставленные задачи по снижению разнотяговости камер в одинаковых плоскостях стабилизации из-за неизбежного отличия параметров каждого из скомплектованных двигательных блоков, так как в одной плоскости стабилизации расположены камеры от разных двух двигательных блоков, снабженных разными турбонасосными агрегатами, обеспечивающих не всегда одинаковые давления в камерах двух разных блоков, что не всегда допустимо. Даже комплектация многокамерного жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги из двух двухкамерных блоков требует в некоторых случаях дополнительного подбора блоков с очень близкими параметрами по силе тяги каждого из блоков, что требует дополнительных затрат.

Кроме того, применение многокамерных жидкостных ракетных двигателей с дожиганием с управляемым вектором тяги, скомплектованных из двух двигательных двухкамерных блоков не всегда позволяет решать задачу резервирования каждого из двух блоков, каждый из которых может решать самостоятельно задачу выведения с меньшей тягой, но с большей длительностью работы, при известном расположении камер блоков с несимметричным приложением результирующих векторов сил тяг вдоль собственных осей симметрии, не совпадающих с продольной осью симметрии многокамерного жидкостного ракетного двигателя, что требует нерасчетного положения камер.

Указанное техническое решение не позволяет расширить функциональные возможности многокамерного жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управлением вектором тяги, заключающихся в обеспечении работы на конечных ступенях тяги одного блока при отключенном состоянии другого блока с минимальным отклонением векторов тяги каждого из блоков от продольной оси симметрии многокамерного жидкостного ракетного двигателя, обеспечить резервирование и снижение разнотяговости симметрично расположенных камер в плоскостях стабилизации.

Известен также жидкостный ракетный двигатель с дожиганием с управляемым вектором тяги, содержащий установленные два двигательных блока, каждый из которых содержит газогенератор, камеры, агрегаты автоматики и регулирования, раму с опорными стержнями и пятами по периферии, а также размещенным в центральной части двигательного отсека турбонасосным агрегатом с турбиной и насосами, соединенных своими затурбииными полостями и полостями после насосов разветвленными магистралями из общих патрубков и расходящихся к камерам изогнутых симметричных трубопроводов подвода соответственно генераторного газа и компонентов к соответствующим полостям смесительных головок и трактам охлаждения камер, размещенными и скрепленными с рамами посредством траверс по периферии двигательного отсека, при этом каждый двигательный блок расположен крестообразно и ортогонально относительно другого своими соответствующими главными продольными плоскостями симметрии и с радиально симметричным расположением камер, причем, в каждом из двигательных блоков расходящиеся к камерам симметричные изогнутые трубопроводы подвода соответственно генераторного газа и компонентов к соответствующим полостям смесительных головок и трактам охлаждения камер выполнены с одинаковыми диаметрами поперечных сечений и одинаковой траектории и ориентированы изогнутыми частями в месте соединения с общим патрубком на первом блоке по направлению к срезам сопел, а на втором - в обратную вдоль продольной оси симметрии жидкостного ракетного двигателя сторону с образованием зазора между трубопроводами первого блока, а общие патрубки одного и второго двигательного блока выполнены газодинамически идентичными, например, с одинаковыми диаметрами поперечных сечений, радиусами, углами, количеством поворотов и длинами прямолинейных и криволинейных траекторий участков между ними (см. патент РФ №2707015 МПК F02K 9/42 - прототип).

При таком конструктивном исполнении в жидкостном ракетном двигателе с дожиганием с управляемым вектором тяги каждый из двигательных блоков располагается на общей раме, каждый двигательный блок расположен крестообразно и ортогонально относительно другого своими главными соответствующими продольными плоскостями симметрии, что обеспечивает резервирование и ступенчатое уменьшение тяги жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги и сохранении положения вектора тяги вдоль продольной оси симметрии двигателя при обеспечении возможности отключения каждого блока. Однако, такой жидкостный ракетный двигатель с дожиганием с управляемым вектором тяги не всегда обеспечивает возможность контрольно-технологического испытания индивидуально одного двухкамерного двигательного блока с уменьшенной тягой с последующей сборкой по результатам стендовой проверки в единый четырехкамерный блок. В таком случае не может быть использована стендовая база, рассчитанная на двигатели с меньшей тягой, что при форсировании и создании и огневой отработке такого жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги с четырьмя камерами и большой тягой значительно повышает стоимость создания двигателя, так как усложняет испытания и увеличивает затраты за счет создания стенда на двигатель большой тяги или требует значительной доработки существующего стенда. Такое техническое противоречие, а именно, обеспечение соосности сил тяг каждого из двух блоков двухкамерных двигателей и одновременное обеспечение контрольно-технологических испытаний на стенде с уменьшенной тягой, что важно при форсировании жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги, требует устранения выше приведенного противоречия.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, обеспечение контрольно-технологического испытания индивидуально одного двухкамерного двигательного блока с уменьшенной тягой с последующей сборкой по результатам стендовой проверки в единый четырехкамерный блок с сохранением функциональных возможностей жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги, заключающихся в обеспечении работы на конечных ступенях тяги одного при отключенном состоянии другого с сохранением соосности векторов тяги каждого из блоков с продольной осью симметрии многокамерного жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги с сохранением положения результирующего вектора тяги, а также обеспечения резервирования и снижения разнотяговости камер в одной плоскости стабилизации.

Приведенные выше недостатки исключены в предлагаемом изобретении.

Указанная выше задача изобретения достигается тем, что в жидкостном ракетном двигателе с дожиганием с управляемым вектором тяги каждый из двигательных блоков снабжен автономной рамой с квадратным силовым каркасом в центральной части, при этом при установке двигательных блоков рамы располагаются крест на крест относительно продольной оси симметрии двигателя, в углах квадратов силовых каркасов в окружном направлении относительно продольной оси двигателя располагаются полые и сплошные стержни с чередующимися внутренними и наружными сопрягаемыми цилиндрическими посадочными местами, расположенными с возможностью взаимодействия их друг с другом при установке блоков путем вхождения их телескопически один в другой в рамах каждого двигательного блока и взаимной фиксации.

Предлагаемое изобретение представлено на чертеже-схеме рис. 1-20 (рис. 1 - проекционный вид сверху на жидкостный ракетный двигатель с дожиганием с управляемым вектором тяги с расположением двух двигательных блоков и изображением основных агрегатов, рис. 2 - проекционный вид спереди на жидкостный ракетный двигатель с дожиганием с управляемым вектором тяги с изображением основных силовых узлов передачи тяги от камер на кардан, траверсы и раму, с расположением кардана в районе минимального сечения камеры, рис. 3 - укрупненный местный вид с изображением траверс, кардана, рулевых машинок, рис. 4 - разрез по А-А (на рис. 1) с изображением камер, разветвленных магистралей, общих патрубков подвода генераторного газа к камерам, рис. 5 - разрез по В-В (рис. 1) с изображением продольных осей симметрии прямолинейных участков изогнутых симметричных трубопроводов подвода генераторного газа и самих трубопроводов, рис. 6 два отдельных изогнутых симметричных трубопровода подвода генераторного газа каждого двигательного блока в аксонометрическом изображении, рис. 7 - два изогнутых симметричных трубопровода подвода генераторного газа в сборе с общими патрубками отдельно первого и второго двигательных блоков в аксонометрическом изображении с элементами траекторий и поперечных сечений, рис. 8 - показано симметричное удаление центров максимально удаленных поперечных сечений изогнутых участков от плоскости расположения продольной оси симметрии выхода патрубка подвода 7 генераторного газа, поперечное сечение и центр максимально удаленного поперечного сечения изогнутого участка второго блока, рис. 9 - проекционный вид спереди на жидкостный ракетный двигатель с дожиганием с управляемым вектором тяги с расположением кардана над смесительной головкой камеры с изображением камер, основных силовых узлов передачи тяги от камеры на кардан, траверсы и раму, рис. 10 - проекционный вид сверху на жидкостный ракетный двигатель с дожиганием с управляемым вектором тяги с расположением кардана в районе смесительной головки камеры с изображением двух двигательных блоков и рамы, рис. 11 - жидкостный ракетный двигатель с расположением кардана над смесительной головкой камеры, показано симметричное удаление центров максимально удаленных поперечных сечений изогнутых участков от плоскости расположения продольной оси симметрии выхода патрубка подвода генераторного газа, поперечное сечение и центр максимально удаленного поперечного сечения изогнутого участка, рис. 12 - первый двигательный блок 1 с рамой 6 и двумя симметрично расположенными камерами 4 (проекционный вид спереди с изображением центральной части 69 рамы 6 и вид снизу с изображением квадратного силового каркаса 70 в центральной части 71), рис. 13 - вид сверху на раму 6 первого двигательного блока 1 с изображением центральной части 69 рамы 6 первого двигательного блока 1 и квадратного силового каркаса 70 в центральной части 71 и в углах 72,73,74,75 квадратного силового каркаса 70 в окружном направлении относительно продольной оси симметрии 38 жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги полых трубчатых 76,78 и сплошных стержней 77,79, рис. 14 - местный вид на чередующиеся стержни 76,77,78,79 в углах 72,73,74,75 квадратного силового каркаса 70 первого двигательного блока 1 и посадочного места 84, 85 полых стержней 76,78 рамы 6 первого двигательного блока 1, сопряженных с сплошными стержнями 80, 82 рамы 7 второго двигательного блока 2, первый 76 и третий 78 из четырех выполнены полыми (трубчатыми), а второй 77 и четвертый 79 из четырех выполнены сплошными стержневыми, рис. 15 - местный вид на чередующиеся четыре стержня 80,81,82,83 рамы 7 второго двигательного блока 2, первый стержень 80 и третий 82 из четырех выполнены сплошными стержневыми, а второй 81 и четвертый 83 из четырех выполнены полыми (трубчатыми), вид на схему посадочного места 92,93 сплошных стержней 77,79 рамы 6 первого двигательного блока 1, сопряженных с полыми стержнями 81,83 рамы 7 второго двигательного блока 2, и вид на схему посадочного места 94,95 полых (трубчатых) стержней 76, 78 рамы 6 первого двигательного блока 1, сопряженных с сплошными стержневыми 80,82 рамы 7 второго двигательного блока 2; рис. 16 - вид на схему расположения двигательных блоков 1 и 2 при сборке в одной проекции сбоку в углах 86,87, квадратного силового каркаса 90 рамы 7 в ее центральной части 91 второго двигательного блока 2; рис. 17 - вид на схему расположения двигательных блоков 1 и 2 при сборке в другой проекции сбоку в углах 88,89 квадратного силового каркаса 90 рамы 7 в ее центральной части 91 второго двигательного блока 2; рис. 18 - вид сверху на собранные первый двигательный блок 1 и второй двигательный блок 2 с крест-на-крест собранными вдоль продольной оси симметрии 38 рамами 6 и 7 с квадратным силовым каркасом 72 в центральной части 71 рамы 6 первого двигательного блока 1 и квадратным силовым каркасом 90 в центральной части 91 рамы 7; рис. 19 - изображение варианта размещения фиксаторов 94,95,96,97 стержней 76,77,78,79 и 80,81,82,83 (полых 76,78,81,83 относительно сплошных 77,79,80,82 и наоборот: сплошных 77,78,80,82 относительно полых 76,78,81,83); рис. 20 - изображение проекций конструкции фиксатора 98 (который (как схемный вариант) выполнен в виде пружинной чеки 99, с угловым уступом 100 на внутренней ее стороне 101, закрепленной на полых стержнях 76,78,81,83 в пазах 102, с возможностью вхождения в ответные пазы 103 на сплошных стержнях 77,79,80,82, с такими же профилями выреза, как и на угловом выступе 100 и его составных частей для самопроизвольной фиксации при продольном перемещении полых стержней относительно сплошных) после сборки двигательных блоков; дополнительно в пружинной чеке 99 выполнены сквозные отверстия 104 и 105 с вставляемыми в них болтовыми соединениями 106 (болта 107, шайбы 108 и гайки 109) для окончательного обжатия пружинной чеки 99 и фиксации рамы 6 относительно рамы 7.

где:

1. Первый двигательный блок;

2. Второй двигательный блок;

3. Газогенератор;

4. Камера;

5. Агрегат автоматики;

6. Рама первого двигательного блока;

7. Рама второго двигательного блока;

8. Турбонасосный агрегат;

9. Турбина;

10. Насос горючего;

11. Насос окислителя;

12. Затурбинная полость турбонасосного агрегата;

13. Полость после насоса горючего;

14. Полость после насоса окислителя;

15. Разветвленная магистраль подачи генераторного газа;

16. Разветвленная магистраль подачи горючего;

17. Общий патрубок подвода генераторного газа первого двигательного блока;

18. Общий патрубок подвода генераторного газа второго двигательного блока;

19. Изогнутый симметричный трубопровод подвода генераторного газа первого двигательного блока;

20. Изогнутый симметричный трубопровод подвода генераторного газа второго двигательного блока;

21. Изогнутый симметричный трубопровод подвода горючего к трактам охлаждения камер первого двигательного блока;

22. Изогнутый симметричный трубопровод подвода горючего к трактам охлаждения камер второго двигательного блока;

23. Полость генераторного газа смесительной головки камеры первого двигательного блока;

24. Полость генераторного газа смесительной головки камеры второго двигательного блока;

25. Смесительная головка камеры первого двигательного блока;

26. Смесительная головка камеры второго двигательного блока;

27. Тракт охлаждения камеры первого двигательного блока;

28. Тракт охлаждения камеры второго двигательного блока;

29. Траверса первого двигательного блока;

30. Траверса второго двигательного блока;

31. Кардан первого двигательного блока;

32. Кардан второго двигательного блока;

33. Продольная плоскость симметрии первого двигательного блока;

34. Продольная плоскость симметрии второго двигательного блока;

35. Изогнутая часть изогнутого симметричного трубопровода подвода генераторного газа первого двигательного блока;

36. Изогнутая часть изогнутого симметричного трубопровода подвода генераторного газа второго двигательного блока;

37. Срез сопла камеры;

38. Продольная ось симметрии многокамерного жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги;

39. Диаметр поперечного сечения общего патрубка подвода генераторного газа;

40. Поперечное сечение общего патрубка подвода генераторного газа;

41. Радиус траектории поперечного сечения общего патрубка подвода генераторного газа;

42. Угол поворота траектории поперечного сечения общего патрубка подвода генераторного газа;

43. Длина прямолинейной траектории поперечного сечения общего патрубка подвода генераторного газа;

44. Прямолинейный участок траектории поперечного сечения общего патрубка подвода генераторного газа;

45. Криволинейный участок траектории поперечного сечения общего патрубка подвода генераторного газа;

46. Траектория поперечного сечения общего патрубка подвода генераторного газа;

47. Соединительный участок между прямолинейной и криволинейной траекторией поперечного сечения общего патрубка подвода генераторного газа;

48. Первый участок общего патрубка подвода генераторного газа;

49. Второй участок общего патрубка подвода генераторного газа;

50. Продольная ось симметрии выхода патрубка подвода генераторного газа;

51. Плоскость расположения продольной оси симметрии выхода патрубка подвода генераторного газа;

52. Продольная ось симметрии прямолинейного участка изогнутого симметричного трубопровода подвода генераторного газа первого блока;

53. Продольная ось симметрии прямолинейного участка изогнутого симметричного трубопровода подвода генераторного газа второго блока;

54. Прямолинейный участок симметричного изогнутого трубопровода подвода генераторного газа первого блока;

55. Прямолинейный участок симметричного изогнутого трубопровода подвода генераторного газа второго блока;

56. Удаление центров максимально удаленных поперечных сечений изогнутых участков первого блока от плоскости 51;

57. Удаление центра максимально удаленного поперечного сечения изогнутого участка второго блока от плоскости 51;

58. Центр максимально удаленного поперечного сечения изогнутого участка первого блока от плоскости 51;

59. Центр максимально удаленного поперечного сечения изогнутого участка второго блока от плоскости 51;

60. Максимально удаленное поперечное сечение изогнутого участка первого блока от плоскости 51;

61. Максимально удаленное поперечное сечение изогнутого участка второго блока от плоскости 51;

62. Вход второй части изогнутого участка общего патрубка подвода генераторного газа первого двигательного блока;

63. Вход второй части изогнутого участка общего патрубка подвода генераторного газа второго двигательного блока;

64. Выход первой части изогнутого участка общего патрубка подвода генераторного газа первого двигательного блока;

65. Выход первой части изогнутого участка общего патрубка подвода генераторного газа второго двигательного блока;

66. Выход второй части изогнутого участка общего патрубка подвода генераторного газа первого двигательного блока;

67. Выход второй части изогнутого участка общего патрубка подвода генераторного газа второго двигательного блока;

68. Рулевая машинка;

69 - центральная часть рамы первого двигательного блока;

70 - квадратный силовой каркас рамы первого двигательного блока;

71 - центральная часть рамы первого двигательного блока;

72,73,74,75 - угол квадратного силового каркаса рамы;

76,78 - полый трубчатый стержень рамы первого двигательного блока;

77,79 - сплошной трубчатый стержень рамы первого двигательного блока;

80,82 - сплошной трубчатый стержень рамы второго двигательного блока;

81,83 - полый трубчатый стержень рамы второго двигательного блока;

84,85 - посадочное место полых трубчатых стержней рамы первого двигательного блока;

86,87,88,89 - угол квадратного силового каркаса;

90 - квадратный силовой каркас рамы второго двигательного блока;

91 - центральная часть рамы второго двигательного блока;

92,93 - посадочное место сплошного стержня;

94,95,96,97 - фиксаторы стержней;

98 - конструкция фиксатора;

99 - пружинная чека;

100 - угловой выступ;

101 - внутренняя сторона чеки;

102 - паз;

103 - ответный паз;

104,105 - сквозные отверстия;

106 - болтовое соединение;

107 - болт;

108 - шайба;

109 - гайка.

Жидкостный ракетный двигатель с дожиганием с управляемым вектором тяги содержит установленные два двигательных блока: первый двигательный блок 1 с газогенератором 3, камерами 4, агрегатами автоматики 5, рамой 6 и второй двигательный блок 2 с газогенератором 3, камерами 4, агрегатами автоматики 5 и рамой 7, размещенными в центральной части двигательного отсека турбонасосными агрегатами 8 с турбинами 9 и насосами 10 и 11, соединенными своими затурбинными полостями 12 и полостями 13 и 14 после насосов горючего и окислителя разветвленными магистралями 15 и 16 из общих патрубков 17 и 18 и расходящихся к камерам 4 изогнутых симметричных трубопроводов подвода соответственно генераторного газа 19 и 20 и изогнутых симметричных трубопроводов подвода горючего 21 и 22 к соответствующим полостям 23 и 24 смесительных головок 25 и 26 и трактам охлаждения 27 и 28 камер 4, размещенных и скрепленных с рамой 7 посредством траверс 29 и 30 и карданов 31 и 32 на периферии двигательного отсека. Двигательный блок 1 расположен крестообразно и перпендикулярно относительно двигательного блока 2 своими главными соответствующими продольными плоскостями симметрии 33 и 34 и с радиально симметричным расположением камер 4, причем, в каждом из двигательных блоков 1 и 2 расходящиеся к камерам 4 симметричные изогнутые трубопроводы подвода соответственно генераторного газа 19 и 20 и изогнутые симметричные трубопроводы подвода горючего 21 и 22 к соответствующим полостям 23 и 24 смесительных головок 25 и 26 и трактам охлаждения 27 и 28 камер 4 выполнены с одинаковыми диаметрами поперечных сечений и по одинаковым траекториям и ориентированы изогнутыми частями 35 и 36 в месте соединения с общим патрубком 17 на первом двигательном блоке 1 по направлению к срезам сопел 37 камер 4, а на втором двигательном блоке 2 - в обратную от срезов сопел 37 вдоль продольной оси 38 симметрии жидкостного ракетного двигателя сторону с образованием зазора с трубопроводами генераторного газа 19 первого двигательного блока 1, а общие патрубки 17 и 18 одного и второго двигательного блока 1 и 2 выполнены с обеспечением получения одинаковых газодинамических потерь давления генераторного газа с одинаковыми диаметрами 39 поперечных сечений 40, радиусами 41, углами поворота 42 и количеством поворотов и длинами 43 прямолинейных 44 и криволинейных 45 траекторий 46 участков 47 между ними и последовательностями их расположения. Это необходимо для получения одинаковых давлений продуктов сгорания в камерах 4. Кроме того, общий патрубок 17 первого двигательного блока 1 и общий патрубок 18 второго двигательного блока 2 выполнены из двух участков 48 и 49, первые 48 из которых своими входами связанные с затурбинными полостями 12 турбонасосных агрегатов 8 и продольными осями симметрии выходов 50 расположены в плоскости 51, расположенной перпендикулярно продольной оси симметрии 38 многокамерного жидкостного ракетного двигателя и проходящей через продольные оси симметрии 52 и 53 прямолинейных участков 54 и 55 расходящихся к камерам 4 изогнутых симметричных трубопроводов подвода генераторного газа 19 и 20 и на равном удалении 56 и 57 от центров 58 и 59 их максимально удаленных поперечных сечений 60 и 61 изогнутых участков 37 и 38 как первого двигательного блока 1, так и второго двигательного блока 2. Вторые участки 49 выполнены и расположены зеркально относительно упомянутой выше плоскости 51, своими входами 62 и 63 соединены с выходами 64 и 65 первых участков 48, а выходами 66 и 67 - с прямолинейными участками 54 и 55 изогнутого трубопровода подвода генераторного газа 35 первого двигательного блока 1 и изогнутого трубопровода подвода генераторного газа второго двигательного блока 36 разветвленных магистралей 15 и 16 соответствующих двигательных блоков 1 и 2. Двигательные блоки 1 и 2 снабжены рулевыми машинками 68 для управления вектором тяги каждого из блоков при качании камер 4. В центральной части 69 рамы 6 первого двигательного блока 1 в квадратном силовом каркасе 70 в ее центральной части 71 и в углах 72,73,74,75 квадратного силового каркаса 70 в окружном направлении относительно продольной оси симметрии 38 жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги расположены полые трубчатые 76,78 и сплошные стержни 77,79. Чередующиеся стержни 76,77,78,79 в углах 72,73,74,75 квадратного силового каркаса 70 первого двигательного блока 1 выполнены полыми или сплошными, а именно первый 76 и третий 78 из четырех выполнены полыми (трубчатыми), а второй 77 и четвертый 79 из четырех выполнены сплошными. Чередующиеся четыре стержня 80,81,82,83 рамы 7 второго двигательного блока 2 выполнены полыми или сплошными, а именно первый стержень 80 и третий 82 из четырех выполнены сплошными,, а второй 81 и четвертый 83 из четырех выполнены полыми (трубчатыми). Посадочные места 84, 85 полых стержней 76,78 рамы 6 первого двигательного блока 1, сопряженных с сплошными стержнями 80, 82 рамы 7 второго двигательного блока 2 в углах 86,87,88,89 квадратного силового каркаса 90 рамы 7 в ее центральной части 91 второго двигательного блока 2 обеспечивают сопряжение рам 6 и 7 при сборке после испытаний блоков 1 и 2. Посадочные места 92,93 сплошных стержней 77, 79 рамы 6 первого двигательного блока 1, сопряженных с полыми стержнями 81,83 рамы 7 второго двигательного блока 2 обеспечивают сопряжение рам 6 и 7 при сборке после испытаний блоков 1 и 2. Посадочные места 94,95 полых (трубчатых) стержней 81, 83 и посадочные места 96,97 стержней 80,82 рамы 7 второго двигательного блока 2, сопряжены со сплошными стержнями 77,79 и стержнями 76,78 рамы 6 первого двигательного блока 1, чем обеспечивают сопряжение рам 6 и 7 при сборке после испытаний блоков 1 и 2. Собранный первый двигательный блок 1 и второй двигательный блок 2 устанавливаются один относительно другого с крест-на-крест установленными рамами 6 и 7 вдоль продольной оси симметрии 38 с квадратным силовым каркасом 72 в центральной части 71 рамы 6 первого двигательного блока 1 и квадратным силовым каркасом 90 в центральной части 91 рамы 7. Рамы 6 и 7 после перемещения вдоль оси симметрии 38 устанавливаются в застопоренное состояние с помощью посадочных мест 94,95,96,97 стержней 80,81,82,83 и посадочных мест 84,85,92,93 стержней 76,77,78,79 (полых 76,78,81,83 относительно сплошных 77,79,80,82 и наоборот, сплошных 77,78,80,82 относительно полых 76,78,81,83). Ограничение перемещения при совпадении посадочных мест 84 и 94, 85 и 95, 92 и 96, 93 и 97 обеспечивается установкой фиксатора 98 или нескольких фиксаторов 98 для самопроизвольной фиксации в районе перечисленных посадочных мест, препятствующих продольному перемещению рам 6 и 7 в составе перемещающихся двигательных блоков 1 и 2. Фиксатор 98 (как схемный вариант) выполнен в виде пружинной чеки 99, с угловым уступом 100 на внутренней ее стороне 101, закрепленной на полых стержнях 76,78,81,83 в пазах 102, с возможностью вхождения в ответные пазы 103 на сплошных стержнях 77,79,80,82, с такими же профилями выреза, как и на угловом выступе 100 с углом α. Дополнительно в пружинной чеке 99 выполнены сквозные отверстия 104 и 105 с вставляемыми в них болтовыми соединениями 106 (болта 107, шайбы 108 и гайки 109) для окончательного обжатия пружинной чеки 99 и фиксации рамы 6 относительно рамы 7.

В составе каждого двигательного блока 1 и 2 (как вариант на рис. 9-11) выполнены симметрично расположенные две камеры 4, по одной с каждой стороны, но с карданами, расположенными на смесительной головке каждой камеры.

Жидкостный ракетный двигатель с управляемым вектором тяги работает следующим образом.

На контрольно технологическом испытании двигательного блока 1 при его установке на испытательном стенде при запуске с включением агрегатов автоматики 5 и работе на рабочем режиме и двигательного блока 1 генераторный газ из газогенератора 3 поступает на турбину 9 турбонасосного агрегата 8 двигательного блока 1, а после поступает в затурбинные полости 12. Далее генераторный газ поступает в общие патрубки 17 и 18 изогнутых симметричных трубопроводов подвода генераторного газа 19 и 20. Первоначально газ поступает в первые участки 48 первого двигательного блока 1 общих патрубков 17 и 18. Выходы 64 и 65 первых участков 48 своими продольными осями симметрии расположены в плоскости 51, которая является геометрическим местом точек, равноудаленных от центров 58 и 59 их максимально удаленных поперечных сечений 60 и 61 изогнутых частей 35 (горизонтально) и 36 (горизонтально), поэтому газодинамические потери давления генераторного газа на участках 48 в первом двигательном блоке 1 равны газодинамическим потерям во втором двигательном блоке 2. В первом двигательном блоке 1 генераторный газ далее поступает во второй участок 49 общего патрубка 17 двигательного блока 1, который ориентирован в сторону, обратную от срезов сопел камер 4. Далее генераторный газ в двигательном блоке 1 попадает в прямолинейный участок 54 изогнутого трубопровода подвода генераторного газа первого двигательного блока 35 в его среднее сечение, а в двигательном блоке 2- в прямолинейный участок 55 изогнутого трубопровода подвода генераторного газа второго двигательного блока 36 в среднее сечение. Так как прямолинейный участок 54 изогнутого трубопровода подвода генераторного газа первого двигательного блока 35 и прямолинейный участок 55 изогнутого трубопровода подвода генераторного газа второго двигательного блока 36 расположены симметрично относительно плоскости 51, то сечения 37 и изогнутых частей изогнутого трубопровода подвода генераторного газа второго двигательного блока 36 расположены симметрично относительно плоскости 51, и на участках 49 из-за зеркального относительно плоскости 51 их выполнения их в них обеспечивается равенство газодинамических потерь давления генераторного газа. После контрольно технологического испытания двигательного блока 1 двигательный блок готов для комплектации в составе многокамерного жидкостного ракетного двигателя с управляемым вектором тяги.

На контрольно технологическом испытании двигательного блока 2 при его установке на испытательном стенде при запуске с включением агрегатов автоматики 5 и работе на рабочем режиме и двигательного блока 2 генераторный газ из газогенератора 3 поступает на турбину 9 турбонасосного агрегата 8 двигательного блока 2, а после поступает в затурбинные полости 12. Во втором двигательном блоке 2 генераторный газ поступает во второй участок 49 общего для всех камер 4 двигательного блока 2, который ориентирован в сторону срезов сопел камер 4. За счет того, что вторые участки 49 общих патрубков 17 и 18 выполнены зеркальными относительно плоскости 51, они имеют одинаковые газодинамические потери за счет одинаковых диаметров 39 поперечных сечений 40, радиусов 41, углов 42 и количества поворотов и длин 43 прямолинейных 44 и криволинейных 45 участков по траекториям 46 и соединительных участков между ними 47 и последовательностей их расположения, на выходах 66 и 67 обеспечивается реализация одинаковых значений давлений генераторного газа. Далее генераторный газ в двигательном блоке 2 попадает в прямолинейный участок 54 изогнутого трубопровода 35 подвода генераторного газа второго двигательного блока в его среднее сечение. После контрольно технологического испытания двигательного блока 2 двигательный блок готов для комплектации в составе жидкостного ракетного двигателя с управляемым вектором тяги.

Из-за одинаковости поперечных сечений симметричных изогнутых трубопроводов подвода генераторного газа 19 и 20, в том числе изогнутых частей 35 и 36, только лишь ориентированными на первом двигательном блоке 1 в обратную от срезов сопел камер 4 сторону, а на втором двигательном блоке 2 - в сторону срезов сопел камер 4, распределение генераторного газа к камерам 4 обеих блоков 1 и 2 обеспечивается с одинаковыми газодинамическими потерями, что в результате обеспечивается одинаковое давление генераторного газа на входе в смесительные головки камер первого двигательного блока 1 и второго двигательного блока 2 и продуктов сгорания в камерах 4. За счет такого же выполнения изогнутых трубопроводов подвода горючего 21 и 22 к трактам охлаждения 27 или 28 камер 4, ориентации изогнутыми участками симметрично относительно плоскости 51 также обеспечивается одинаковое распределение массовых расходов горючего по трактам охлаждения камер первого двигательного блока 1 и второго двигательного блока 2. Результирующий вектор силы тяги первого двигательного блока 1 и результирующий вектор силы тяги второго двигательного блока 2 направлены вдоль продольной оси 38 жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги.

При резервировании двигательных блоков 1 и 2 жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги работа его проходит в следующей последовательности. При уменьшении тяги или при полном отключении первого двигательного блока 1 (или второго двигательного блока 2) по команде от системы управления (на рис. 1-9 не показана) с помощью агрегатов автоматики 5 поступление компонентов топлива от насоса горючего 10 и насоса окислителя 11 в газогенератор 3 и генераторного газа на турбину 6 турбонасосного агрегата 8, а следовательно, и в смесительные головки 25 (или смесительные головки 26) камер 4 прекращается, прекращается также подача горючего к трактам охлаждения 27 (или к трактам охлаждения 28). В жидкостном ракетном двигателе в работе остается только один, например, второй двигательный блок 2, камеры которого расположены диаметрально противоположно относительно продольной оси симметрии многокамерного жидкостного ракетного двигателя 38. Рулевые машинки 68 управляют отклонением камер 4 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, которые обеспечиваются качанием их в кардане второго двигательного блока 32 м и траверсах 30, обеспечивая управление по тангажу, рысканию и крену. Результирующий вектор силы тяги камер 4 при этом направлен вдоль продольной оси симметрии второго двигательного блока 2, совпадающей с продольной осью симметрии 38, что не вызывает дополнительных боковых сил, влияющих на дальнейшее движение ракеты-носителя и требующих их компенсации дополнительным отклонением камер 4, и не требует увеличения отклонения камер для парирования несоосности вектора тяги, обеспечивая положение вектора тяги, совпадающее с продольной осью симметрии жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги 38, что повышает среднетраекторный удельный импульс тяги жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги. Выполнение функций жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги обеспечивается с увеличением длительности работы.

В предлагаемом жидкостном ракетном двигателе с дожиганием с управляемым вектором тяги расширяются функциональные возможности жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги, заключающихся в обеспечении автономных контрольно-технологических испытаний каждого из двух независимых блоков на стенде с ограниченной воспринимаемой силой тяги двигательного блока с последующей сборкой в составе жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управлением вектором тяги с обеспечением преимуществ крестообразного расположения независимых двигательных блоков 1 и 2. Обеспечивается меньшая тяга на конечных ступенях тяги одного двигательного блока 1 или 2 при принудительном или аварийном отключенном состоянии другого двигательного блока 2 или 1 с сохранением соосности векторов тяги каждого из блоков с продольной осью симметрии жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги, а также обеспечивается резервирование двигательных блоков 1 и 2.

Изобретение относится к ракетной технике, в которой создание жидкостных ракетных двигателей с минимально возможными массой, продольными и радиальными габаритами является всегда актуальным, особенно для жидкостных ракетных двигателей верхних ступеней ракет-носителей, а более конкретно к устройству жидкостного ракетного двигателя с дожиганием с управляемым вектором тяги. В жидкостном ракетном двигателе с дожиганием с управляемым вектором тяги каждый из двигательных блоков снабжен автономной рамой с квадратным силовым каркасом в центральной части. При установке двигательных блоков рамы располагаются крест на крест относительно продольной оси симметрии двигателя. В углах квадратов силовых каркасов в окружном направлении относительно продольной оси двигателя располагаются полые и сплошные стержни с чередующимися внутренними и наружными сопрягаемыми цилиндрическими посадочными местами, расположенными с возможностью взаимодействия их друг с другом при установке блоков путем вхождения их телескопически один в другой в рамах каждого двигательного блока и взаимной фиксации. 20 ил.

Жидкостный ракетный двигатель с дожиганием с управляемым вектором тяги, содержащий установленные два двигательных блока, каждый из которых содержит газогенератор, камеры, агрегаты автоматики и регулирования, раму с опорными стержнями и пятами по периферии, а также с размещенным в центральной части двигательного отсека турбонасосным агрегатом с турбиной и насосами, соединенных своими затурбинными полостями и полостями после насосов разветвленными магистралями из общих патрубков и расходящихся к камерам изогнутых симметричных трубопроводов подвода соответственно генераторного газа и компонентов к соответствующим полостям смесительных головок и трактам охлаждения камер, размещенными и скрепленными с рамами посредством траверс по периферии двигательного отсека, при этом каждый двигательный блок расположен крестообразно и ортогонально относительно другого своими соответствующими главными продольными плоскостями симметрии и с радиально симметричным расположением камер, отличающийся тем, что каждый из двигательных блоков снабжен автономной рамой с квадратным силовым каркасом в центральной части, при этом при установке двигательных блоков рамы располагаются крест на крест относительно продольной оси симметрии двигателя, в углах квадратов силовых каркасов в окружном направлении относительно продольной оси двигателя располагаются полые и сплошные стержни с чередующимися внутренними и наружными сопрягаемыми цилиндрическими посадочными местами, расположенными с возможностью взаимодействия их друг с другом при установке блоков путем вхождения их телескопически один в другой в рамах каждого двигательного блока и взаимной фиксации.