Ракетная двигательная установка на твердом топливе

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании твердотопливных двигательных установок для многоступенчатых ракет-носителей. Ракетная двигательная установка на твердом топливе содержит двигатели предыдущей и последующей ступеней, камеры сгорания которых разделены общим днищем, и поворотное сопло двигателя последующей ступени, вдвинутое в камеру сгорания, с рулевым приводом. В камере сгорания предыдущей ступени за срезом поворотного сопла, с зазором с ним, установлен стационарный раструб. Стационарный раструб соединен с общим днищем посредством обечайки с образованием между ней и стенками поворотного сопла замкнутой полости, в которой размещен рулевой привод. Стационарный раструб выполнен таким образом, что при отклонении поворотного сопла на максимальный угол его выходное сечение не выходит за пределы входного сечения стационарного раструба. Изобретение позволяет повысить надежность двигательной установки за счет обеспечения тепловой защиты рулевого привода. 1 ил.

 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании твердотопливных двигательных установок для многоступенчатых ракет-носителей.

Одним из направлений развития твердотопливного двигателестроения является создание двигательных установок, выполненных по интегральной схеме (совмещение днищ, размещение сопла последующей ступени в камере сгорания двигателя предыдущей ступени, размещение топлива двигателя предыдущей ступени в зоне сопла двигателя последующей ступени, внутри или вокруг него). При жестких габаритных ограничениях «интегральные» (совмещенные) схемы двигательных установок существенно повышают баллистическую эффективность ракеты по сравнению с применением классических схем двигателей (сокращение длины на ˜10%, увеличение дальности полета за счет размещения дополнительного топлива на ˜20%).

Известны двигательные установки на твердом топливе, выполненные по интегральной схеме (см. патенты США 3362165, 3385063, 4104878 и др.).

Наиболее близкой по конструктивным признакам является двигательная установка, приведенная в книге «Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе», под ред. чл. - корр. РАН Л.Н.Лаврова, г.Москва, Машиностроение, 1993 г., стр.60. Установка содержит двигатели предыдущей и последующей ступеней, камеры сгорания которых разделены общим днищем, сопло двигателя последующей ступени, размещенное в камере сгорания двигателя предыдущей ступени.

При применении в двигателях последующих ступеней управляющих поворотных сопел перед разработчиками встает целый ряд проблем, связанных с размещением и тепловой защитой рулевого привода, т.к. привод в этом случае должен находиться в камере сгорания предыдущей ступени (в среде высокотемпературных газов Т˜3500°С с наличием конденсированных частиц окислов металлов, давлением до Р=100 кгс/см² и более). Тяжелые условия нахождения привода не гарантируют его сохранность в процессе работы двигателя предыдущей ступени, выполнение требуемых характеристик и тем самым снижают надежность конструкции управляющего сопла и двигательной установки в целом.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы двигательной установки за счет обеспечения тепловой защиты рулевого привода.

Технический результат достигается тем, что в двигательной установке на твердом топливе, содержащей двигатели предыдущей и последующей ступени, камеры сгорания которых разделены общим днищем, поворотное сопло двигателя последующей ступени, вдвинутое в камеру сгорания, с рулевым приводом, в камере сгорания предыдущей ступени за срезом поворотного сопла, с зазором с ним, установлен стационарный раструб, соединенный с общим днищем посредством обечайки с образованием между ней и стенками поворотного сопла замкнутой полости, в которой размещен рулевой привод, причем стационарный раструб выполнен таким образом, что при отклонении поворотного сопла на максимальный угол его выходное сечение не выходит за пределы входного сечения стационарного раструба, являясь как бы его продолжением по профилю.

Размещение за срезом поворотного сопла стационарного раструба несколько снижает управляющие усилия поворотного сопла, однако существенно повышает импульс тяги двигателя и одновременно исполняет функцию защитного кольцевого экрана при работе двигателя предыдущей ступени.

На чертеже изображен фрагмент двигательной установки в разрезе, которая содержит двигатель 1 предыдущей ступени и двигатель 2 последующей ступени, камеры сгорания которых разделены общим днищем 3. Двигатель последующей ступени имеет поворотное сопло 4. В камере сгорания предыдущей ступени за срезом поворотного сопла установлен стационарный раструб 5, скрепленный с общим днищем посредством обечайки 6, с образованием полости А. В полости А размещен рулевой привод 7. Полость А сообщена с камерой сгорания В двигателя предыдущей ступени через зазор δ.

Особенности работы двигательной установки заключаются в следующем. После включения двигателя предыдущей ступени газы из камеры сгорания этого двигателя через зазор δ поступают в полость А, где размещен рулевой привод, разгружая конструкцию от действия давления из камеры сгорания В.

Заполнив полость А за счет отдачи тепла в элементы конструкции температура газа снижается, создавая условия для сохранения работоспособности рулевого привода.

Таким образом, предложенная конструктивная схема двигательной установки позволяет обеспечить тепловую защиту рулевого привода поворотного сопла двигателя последующей ступени, повысить надежность работы двигательной установки в целом.

Ракетная двигательная установка на твердом топливе, содержащая двигатели предыдущей и последующей ступеней, камеры сгорания которых разделены общим днищем, поворотное сопло двигателя последующей ступени, вдвинутое в камеру сгорания, с рулевым приводом, отличающаяся тем, что в ней в камере сгорания предыдущей ступени за срезом поворотного сопла, с зазором с ним, установлен стационарный раструб, соединенный с общим днищем посредством обечайки с образованием между ней и стенками поворотного сопла замкнутой полости, в которой размещен рулевой привод, причем стационарный раструб выполнен таким образом, что при отклонении поворотного сопла на максимальный угол его выходное сечение не выходит за пределы входного сечения стационарного раструба.