Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Основные типы ракетных двигателей и двигательных установокСтр 1 из 4Следующая ⇒
Реактивным двигателем называют двигатель, который создает силу для перемещения аппарата в пространстве путем преобразования энергии собственного или внешнего источника в кинетическую энергию отбрасываемой струи вещества. Для работы реактивного двигателя можно использовать как вещество, размещенное на борту аппарата, так и окружающую среду, т.е. среду, в которой движется аппарат. Струю вещества, истекающую из реактивного двигателя, называют реактивной струей, а силу, которая возникает вследствие ее истечения и передается на аппарат, — реактивной силой. Реактивная сила представляет собой равнодействующую газо- и гидродинамических сил, действующих на внутренние поверхности реактивного двигателя при истечении из него вещества. Параметры и агрегатное состояние вещества до его подачи в двигатель (т.е. исходного вещества) и в реактивной струе обычно существенно различаются. Исходное вещество для создания реактивной струи может находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии и иметь температуру, равную температуре окружающей среды. Реактивная струя чаще всего представляет собой высокотемпературную смесь газов. Вид используемого вещества во многом определяется типом реактивного двигателя. Одним из основных агрегатов реактивного двигателя является камера; в ее начальной части вещество принимает состояние, требующееся для создания реактивной струи, а в конечной — вещество ускоряется, образуя реактивную струю. Например, в ряде реактивных двигателей составные части жидкого химического топлива подаются в камеру, в начальной части которой — в камере сгорания — они сгорают, выделяя теплоту и образуя газообразные продукты. Конечная часть камеры, называемая соплом, обеспечивает преобразование энергии теплового движения продуктов сгорания в кинетическую энергию реактивной струи. Реактивные двигатели, используемые в настоящее время, представляют собой широкий класс двигателей самого различного назначения. Область их применения постоянно расширяется. Подавляющее большинство реактивных двигателей используется на летательных аппаратах (ЛА) различных типов. Для создания реактивной силы необходимы: а) источник первичной энергии, которая непосредственно или через промежуточный вид энергии преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи; б) вещество, которое в виде реактивной струи выбрасывается из двигателя; это вещество в наиболее общем случае называют рабочим телом; в) двигатель, т.е. устройство, обеспечивающее указанное преобразование. Рабочим телом или его составной частью могут быть: а) газообразное или жидкое вещество окружающей среды, например атмосферы Земли и других планет или воды морей, рек и т.д.; б) вещество, размещаемое в специальных емкостях (баках) аппарата в) смесь вещества окружающей среды (например, воздуха) и вещества (например, керосина), подаваемого в камеру из бака аппарата (вещество в твердом состоянии также может быть размещено непосредственно в камере). Первичная энергия запасается на борту аппарата в каком-либо источнике или принимается от внешнего источника (например, от Солнца в виде его излучения). В наименьшей степени зависят от окружающей среды реактивные двигатели, у которых рабочее тело и источник первичной энергии размещены на самом аппарате. Такие реактивные двигатели выделяют в отдельный класс ракетных двигателей (РД). Ракетным двигателем называют реактивный двигатель, использующий для работы только вещества, имеющиеся в запасе на аппарате, предназначенном для перемещения. Такой аппарат может быть летательным, наземным или подводным. Наиболее широко ракетные двигатели используют на ЛА, называемых ракетами. Учитывая значительную автономность ракетных двигателей от условий окружающей среды, их точнее было бы назвать автономными реактивными двигателями. Однако закрепился термин ракетный двигатель. Нельзя противопоставлять реактивные и ракетные двигатели: ракетные двигатели являются частным случаем реактивных двигателей. Ракетный двигатель является единственным типом реактивного двигателя, который может работать в любой газообразной и жидкой среде, а также в условиях среды с глубоким разрежением (с пренебрежимо малым давлением). Указанные условия характерны для космического пространства; для краткости в дальнейшем такую среду будем называть пустотой, имея в виду условность указанного термина. Прежде чем рассматривать основные параметры и классификацию ракетных двигателей, разберем простейшие схемы и принцип действия наиболее характерных из них. Введем понятие о ракетной двигательной установке (ДУ), включающей в себя в наиболее общем случае источник первичной энергии, бак с рабочим телом, двигатель и систему подачи рабочего тела в двигатель. К числу н аиболее характерных двигательных установок относятся ДУ: с жидкостным ракетным двигателем; с ракетным двигателем твердого топлива; с ядерным ракетным двигателем; с электрическим ракетным двигателем. Жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) называют ракетный двигатель, работающий на жидком ракетном топливе. Жидким ракетным топливом (ЖРТ) называют вещество (совокупность веществ) в жидком состоянии, способное в результате экзотермических химических реакций образовывать продукты, создающие реактивную силу при истечении из двигателя. При использовании жидких ракетных топлив экзотермические химические реакции — реакции окисления (горения) или разложения — протекают в камере сгорания или разложения с образованием газообразных продуктов сгорания или разложения и выделением теплоты. Введем ряд терминов. Компонентом жидкого ракетного топлива (компонентом топлива) называют отдельно хранимую и подводимую к камере ЖРД составляющую ЖРТ. Компонент топлива может состоять из одного вещества или смеси индивидуальных химических веществ. ЖРТ может быть одно- и многокомпонентным, в основном двухкомпонентным; за рубежом рассматривают целесообразность использования трехкомпонентных топлив для ЖРД большой тяги для мощных ракет. Жидким ракетным горючим (горючим) называют компонент ЖРТ, окисляющийся в процессе горения. Жидким ракетным окислителем (окислителем) называют компонент ЖРТ, служащий для окисления горючего в процессе горения. Различают основное и вспомогательное ЖРТ. Основным ЖРТ называют жидкое ракетное топливо, служащее для получения всей или основной доли тяги. Обычно в ЖРД применяют только одно топливо, которое используется также для вспомогательных целей (привода турбонасосного -агрегата, работы системы управляющих моментов и сил и т.п.). Вспомогательным ЖРТ называют жидкое ракетное топливо, отличное от основного и применяемое только для вспомогательных целей. Продукты сгорания или разложения вспомогательного ЖРТ часто выбрасываются помимо камеры сгорания или разложения основной камеры. Одним или несколькими компонентами многокомпонентного вспомогательного топлива могут быть компоненты основного топлива.
В результате реакции горения происходит преобразование первичной (химической) энергии топлива в энергию теплового движения (в теплоту), в результате чего образуются газообразные продукты сгорания, обычно имеющие высокую температуру. Ускорение продуктов сгорания в сопле камеры вследствие преобразования их теплоты в кинетическую энергию приводит к созданию реактивной силы. Жидкостной ракетной двигательной установкой, или более кратко двигательной установкой, называют установку, состоящую из одного или нескольких ЖРД, пневмогидравлической системы подачи топлива и вспомогательных устройств. На рис. 1.1 изображена упрощенная схема ДУ с ЖРД. Двигательная установка состоит из камеры 1, баков компонентов топлива 3 и 6, клапанов компонентов топлива 2 и 7, баллона со сжатым газом 5 и пневмоклапана 4. При открытии последнего сжатый газ поступает из баллона в баки, в результате чего давление в них возрастает. При открытии клапанов 2 и 7 компоненты топлива (окислитель и горючее) начинают поступать в камеру, и в ней начинается процесс горения с истечением продуктов сгорания из сопла.
|