Блок тяги жидкостного реактивного двигателя
Владельцы патента RU 2469925:
Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" (RU)
Изобретение относится к ракетной технике. Блок тяги ЖРД содержит силовую раму, поворотную камеру сгорания с соплом, донную защиту с подвижным и неподвижным экранами и зазором между ними. Донная защита установлена вблизи критического диаметра сопла и выполнена с зазором между экранами на диаметре, меньшем наружного диаметра сопла. Неподвижный экран выполнен с выпуклой наружу поверхностью, с увеличивающейся толщиной стенки в направлении сопла. Донная защита со стороны сопла имеет поверхность с повышенной отражательной способностью теплового излучения. Повышается надежность блока тяги ЖРД. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к ракетной технике.
Известен блок тяги жидкостного реактивного двигателя (ЖРД), включающий силовую раму, поворотную камеру сгорания с соплом, донную защиту с подвижным и неподвижным экранами и зазором между ними - усматривается из описания изобретения к патенту RU 2347725 C2, B64G 1/52, B64G 1/40 на «Донную защиту хвостового блока ракеты-носителя», опубликован 27.02.2009 г.
По своим признакам и достигаемому результату этот блок тяги ЖРД наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.
Известный блок тяги выполнен с примерно равнотолщинными экранами донной защиты, установленной в зоне наружного торца сопла.
Недостаток такого блока тяги ЖРД заключается в малой надежности, обусловленной высокой температурой в полости с механизмами блока и силовой рамой.
Задачей изобретения является повышение надежности блока.
Эта задача решается усовершенствованием блока тяги ЖРД, включающего силовую раму, поворотную камеру сгорания с соплом, донную защиту с подвижным и неподвижным экранами и зазором между ними.
Усовершенствование заключается в том, что донная защита установлена вблизи критического диаметра сопла и выполнена с зазором между подвижным и неподвижным экранами на диаметре, меньшем наружного диаметра среза сопла;
неподвижный экран выполнен с выпуклой наружу поверхностью;
неподвижный экран выполнен с увеличивающейся толщиной стенки в направлении сопла;
донная защита выполнена с наружной поверхностью повышенной отражающей способности к тепловому излучению.
Установка донной защиты вблизи критического диаметра сопла и выполнение ее с зазором между экранами на диаметре, меньшем наружного диаметра среза сопла, позволило уменьшить температуру в полости блока ЖРД при его работе за счет расположения большей части сопла снаружи блока и исключения попадания части излучения от наружной поверхности сопла на донную защиту, и уменьшения проникновения теплового потока от факела ЖРД в блок через донную защиту и, тем самым, повысить надежность работы блока тяги ЖРД.
Выполнение неподвижного экрана с выпуклой наружу поверхностью позволило отразить ему значительную часть теплового потока, исходящего от поверхности сопла и факела ЖРД в направлении полости блока с механизмами и силовой рамой, и за счет этого еще более понизить температуру в полости блока.
Выполнение неподвижного экрана с увеличивающейся толщиной стенки в направлении сопла позволило уменьшить тепловой поток через экран в полость блока.
Выполнение донной защиты со стороны сопла с поверхностью повышенной отражающей способности к тепловому излучению позволило уменьшить проникновение последнего в полость блока.
Ниже, со ссылкой на прилагаемый чертеж, где показано на
Фиг.1 - общий вид блока;
Фиг.2 - блок с выпуклой наружной поверхностью неподвижного экрана;
Фиг.3 - блок с увеличивающейся толщиной стенки неподвижного экрана;
Фиг.4 - блок с донной защитой повышенной отражающей способности.
Блок тяги ЖРД содержит силовую раму 1, поворотную камеру сгорания 2 с соплом 3, донную защиту 4 с подвижным 5 и неподвижным 6 экранами и зазором 7 между ними. При этом подвижный экран 5 закреплен на наружной поверхности сопла 3, а неподвижный экран 6 закреплен на раме 1 посредством штанг 8, уплотнен в месте соединения с кожухом 9 блока (на фиг. уплотнение не показано), при этом экран 6 образует с кожухом 9 полость А.
Блок характеризуется тем, что донная защита 4 установлена вблизи критического диаметра Дкр. сопла 3 и выполнена с зазором 7 между экранами 5, 6 на диаметре Д, меньшем наружного диаметра среза Днс сопла 3.
В вариантах исполнения блока:
на Фиг.2 - неподвижный экран 6 выполнен с выпуклой наружу поверхностью 10;
на Фиг.3 - неподвижный экран 6 выполнен с увеличивающейся
толщиной стенки Б в направлении сопла 3;
на Фиг.4 - донная защита 4 выполнена со стороны сопла 3 с поверхностью В повышенной отражающей способностью к тепловому излучению.
В процессе работы ЖРД при сгорании горючего в среде окислителя стенки сопла 3 нагреваются примерно до температуры 1700°С.
Подвижный и неподвижный экраны могут быть изготовлены, например, из углерод-керамического материала для уменьшения теплопередачи в полость А.
Установка донной защиты 4 вблизи критического диаметра Дкр. сопла 3 и выполнение ее с зазором 7 между экранами 5, 6 на диаметре Д, меньшем диаметра среза Днс сопла 3, позволили уменьшить температуру в полости А блока по сравнению с прототипом примерно в 2 раза (при испытаниях опытных образцов изделия с 400°С до 200°С).
В процессе работы ЖРД в вариантах исполнения блока:
- с неподвижным экраном 6 и выпуклой наружу его поверхностью 10 позволило отразить ей значительную часть теплового потока от проникновения в полость А;
- с неподвижным экраном 6 и увеличивающейся толщиной Б его стенки в направлении сопла 3 уменьшило проникновение теплового потока в полость А через стенку экрана 6;
- с донной защитой 4 со стороны сопла 3 с поверхностью В повышенной отражательной способности (например, зеркальной) еще более уменьшило проникновение теплового потока в полость А через поверхность В и стенку Б донной защиты 4.
Блок тяги ЖРД по сравнению с прототипом позволяет при его работе уменьшить проникновение тепловых лучей в полость А как от поверхности сопла, так и от факела ЖРД.
Выполнение блока тяги ЖРД по изобретению обеспечивает повышение его надежности по сравнению с прототипом.
1. Блок тяги жидкостного реактивного двигателя, содержащий силовую раму, поворотную камеру сгорания с соплом, донную защиту с подвижным и неподвижным экранами и зазором между ними, отличающийся тем, что донная защита установлена вблизи критического диаметра сопла и выполнена с зазором между экранами на диаметре, меньшем наружного диаметра среза сопла.
2. Блок по п.1, отличающийся тем, что неподвижный экран выполнен с выпуклой наружу поверхностью.
3. Блок по п.1, отличающийся тем, что неподвижный экран выполнен с увеличивающейся толщиной стенки в направлении сопла.
4. Блок по п.1, отличающийся тем, что донная защита выполнена со стороны сопла с поверхностью повышенной отражающей способности к тепловому излучению.
