Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
РРД замкнутої схеми ( РРД закритого циклу ) — рідинний ракетний двигун, виконаний за схемою з допаленням генераторного газу. В ракетному двигуні замкнутої схеми один з компонентів газифікується в газогенераторі за рахунок спалювання при відносно невисокій температурі з невеликою частиною іншого компонента, і одержуваний гарячий газ використовується як робоче тіло турбіни турбонасосного агрегату (ТНА). Спрацьований на турбіні генераторний газ потім подається в камеру згоряння двигуна, куди також подається решта невикористаного компонента палива. У камері згоряння завершується спалювання компонентів із створенням реактивної тяги.
Залежно від того, який саме компонент газифікований повністю, розрізняють двигуни закритою схеми з окислювальним генераторним газом (приклади: , РД-171/170, РД-180, РД-120, НК-33, BE-4), з відновлювальним генераторним газом (приклади: , RS-24, РД-857, /, RS-25) і з повною газифікацією компонентів (, Раптор (SpaceX).
Історія
Замкнута схема РРД була вперше запропонована А. М. Ісаєвим в 1949 році. Перший двигун, створений за цією схемою, був РРД (S1.5400), розроблений колишнім помічником Ісаєва Мельниковим, який використовувався в створюваних радянських ракетах-носіях (РН). Приблизно в той же час, в 1959 році, почав роботу над РРД із замкнутою схемою для балістичної ракети конструкції С. П. Корольова. Кузнєцов пізніше розвинув цю схему в двигунах і НК-33 для невдалої місячної РН Н1 і Н1Ф. Модифікацію двигуна НК-33, РРД , планується використовувати на центральній ступені РН «Союз-2-3». Перший некріогенний РРД закритої схеми на компонентах гептил/N2O4 був розроблений В. П. Глушко для РН «Протон» в 1963 році.
Після невдачі програми розробки РН Н1 і Н1Ф, Кузнецову було наказано знищити технологію розробки ЖРД НК-33, але замість цього десятки двигунів були законсервовані і поміщені на склад. У 1990-х, фахівці Аероджет відвідали це підприємство, в ході якого була досягнута домовленість про демонстраційні випробуваннях двигуна в США для підтвердження параметрів питомого імпульсу та інших специфікацій. Російський двигун РД-180, одержуваний Локхід Мартін і пізніше ULA — Об'єднаний альянс запусків для РН Атлас III і Атлас-5, також використовує замкнуту схему з допаленням генераторного газу, який перенасичений окислювачем.
Першим РРД замкнутої схеми на заході був лабораторний двигун, створений в 1963 році німецьким інженером Людвігом Бельковим.
Маршовий двигун космічного човника RS-25 (SSME) є ще одним прикладом РРД замкнутої схеми і є першими двигуном даного типу, які використовували компоненти кисень/водень. Радянський аналог — використовувався в центральному блоці системи РН «Енергія» — має ряд технічних удосконалень.
Порівняння з іншими схемами
На відміну від двигунів відкритої схеми, в двигуні замкнутої схеми генераторний газ після спрацьовування на турбіні не викидається в навколишнє середовище, а подається в камеру згоряння, беручи участь таким чином у створенні тяги і підвищуючи ефективність двигуна (питомий імпульс).
У двигуні закритої схеми витрата робочого тіла через турбіну ТНА істотно вища, аніж у двигуні відкритої схеми, що робить можливим досягнення більш високих тисків у камері згоряння. При цьому розміри камери згоряння зменшуються, а ступінь розширення сопла збільшується, що робить його більш ефективним при роботі в атмосфері.
Недоліком цієї схеми є важкі умови роботи турбіни, більш складна система трубопроводів через необхідність транспортування гарячого генераторного газу до основної камери згоряння, що має великий вплив на загальну конструкцію двигуна і ускладнює управління його роботою.
Замкнута схема з повною газифікацією компонентів
Замкнута схема з повною газифікацією компонентів палива (англ. Full flow staged combustion, FFSCC — «повнопотоковий ступінчастий цикл згоряння») представляє з себе різновид замкнутої схеми, в якій здійснюється газифікація всього палива в двох газогенераторах: в одному невелика частина пального спалюється з майже повною витратою окислювача, а в іншому — майже повний витрата пального спалюється з частиною окислювача. Отримані генераторні гази використовуються для приводу турбонасосних агрегатів (ТНА).
Велика витрата робочого тіла через турбіни дозволяє отримувати дуже високий тиск в камері згоряння двигуна. При використанні даної схеми турбіни мають меншу температуру, так як через них проходить більша маса, що має привести до більш тривалого функціонуванню двигуна і його більшої надійності. Наявність двох газогенераторів дозволяє встановлювати паливні та окисні насоси окремо один від одного, що знижує пожежонебезпечність.
Повна газифікація компонентів приводить також до більш швидких хімічних реакцій згоряння в основній камері, що збільшує питомий імпульс РРД даної схеми на 10-20 сек — у порівнянні з двигунами інших схем. Наприклад, двигуни і мають тиск у камері згоряння (26,1 / 27,5 МПа), але за рахунок газифікації компонентів палива досягається збільшення ефективності до 7-8% (301/280 сек).
Стримуючими факторами розвитку двигунів цього типу є їх велика вартість у порівнянні з НРД інших схем, а також допустимі температури, при яких можуть знаходитися хімічні компоненти до їх спалювання в камері згоряння.
Проекти двигунів з повною газифікацією
У СРСР дана схема роботи двигуна з повною газифікацією компонентів була реалізована в РРД для окисного і паливного незалежних контурів у 1969-у році.
Для пари водень/кисень за цією схемою НАСА і ВПС США проводили стендові випробування
Компанія SpaceX розробляє і проводить випробування двигуна Раптор, який використовує метан і кисень.
Див. також
Примітки
- George Sutton. История ЖРД. 2006
- . Архів оригіналу за 3 серпня 2014. Процитовано 4 липня 2015.
- Cosmodrome. History Channel, interviews with Aerojet and Kuznetsov engineers about the history of staged combustion
- Див. також рідкий водень для порівняння характеристик газифікованого та рідкого водню.
- Стендовые испытания ЖРД нового поколения Новости космонавтики, январь 2004
Посилання
- Design Tool for Liquid Rocket Engine Thermodynamic Analysis
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
RRD zamknutoyi shemi RRD zakritogo ciklu ridinnij raketnij dvigun vikonanij za shemoyu z dopalennyam generatornogo gazu V raketnomu dviguni zamknutoyi shemi odin z komponentiv gazifikuyetsya v gazogeneratori za rahunok spalyuvannya pri vidnosno nevisokij temperaturi z nevelikoyu chastinoyu inshogo komponenta i oderzhuvanij garyachij gaz vikoristovuyetsya yak roboche tilo turbini turbonasosnogo agregatu TNA Spracovanij na turbini generatornij gaz potim podayetsya v kameru zgoryannya dviguna kudi takozh podayetsya reshta nevikoristanogo komponenta paliva U kameri zgoryannya zavershuyetsya spalyuvannya komponentiv iz stvorennyam reaktivnoyi tyagi RRD zamknutoyi shemi Zalezhno vid togo yakij same komponent gazifikovanij povnistyu rozriznyayut dviguni zakritoyu shemi z okislyuvalnim generatornim gazom prikladi RD 171 170 RD 180 RD 120 NK 33 BE 4 z vidnovlyuvalnim generatornim gazom prikladi RS 24 RD 857 RS 25 i z povnoyu gazifikaciyeyu komponentiv Raptor SpaceX IstoriyaZamknuta shema RRD bula vpershe zaproponovana A M Isayevim v 1949 roci Pershij dvigun stvorenij za ciyeyu shemoyu buv RRD S1 5400 rozroblenij kolishnim pomichnikom Isayeva Melnikovim yakij vikoristovuvavsya v stvoryuvanih radyanskih raketah nosiyah RN Priblizno v toj zhe chas v 1959 roci pochav robotu nad RRD iz zamknutoyu shemoyu dlya balistichnoyi raketi konstrukciyi S P Korolova Kuznyecov piznishe rozvinuv cyu shemu v dvigunah i NK 33 dlya nevdaloyi misyachnoyi RN N1 i N1F Modifikaciyu dviguna NK 33 RRD planuyetsya vikoristovuvati na centralnij stupeni RN Soyuz 2 3 Pershij nekriogennij RRD zakritoyi shemi na komponentah geptil N2O4 buv rozroblenij V P Glushko dlya RN Proton v 1963 roci Pislya nevdachi programi rozrobki RN N1 i N1F Kuznecovu bulo nakazano znishiti tehnologiyu rozrobki ZhRD NK 33 ale zamist cogo desyatki dviguniv buli zakonservovani i pomisheni na sklad U 1990 h fahivci Aerodzhet vidvidali ce pidpriyemstvo v hodi yakogo bula dosyagnuta domovlenist pro demonstracijni viprobuvannyah dviguna v SShA dlya pidtverdzhennya parametriv pitomogo impulsu ta inshih specifikacij Rosijskij dvigun RD 180 oderzhuvanij Lokhid Martin i piznishe ULA Ob yednanij alyans zapuskiv dlya RN Atlas III i Atlas 5 takozh vikoristovuye zamknutu shemu z dopalennyam generatornogo gazu yakij perenasichenij okislyuvachem Pershim RRD zamknutoyi shemi na zahodi buv laboratornij dvigun stvorenij v 1963 roci nimeckim inzhenerom Lyudvigom Belkovim Marshovij dvigun kosmichnogo chovnika RS 25 SSME ye she odnim prikladom RRD zamknutoyi shemi i ye pershimi dvigunom danogo tipu yaki vikoristovuvali komponenti kisen voden Radyanskij analog vikoristovuvavsya v centralnomu bloci sistemi RN Energiya maye ryad tehnichnih udoskonalen Porivnyannya z inshimi shemamiNa vidminu vid dviguniv vidkritoyi shemi v dviguni zamknutoyi shemi generatornij gaz pislya spracovuvannya na turbini ne vikidayetsya v navkolishnye seredovishe a podayetsya v kameru zgoryannya beruchi uchast takim chinom u stvorenni tyagi i pidvishuyuchi efektivnist dviguna pitomij impuls U dviguni zakritoyi shemi vitrata robochogo tila cherez turbinu TNA istotno visha anizh u dviguni vidkritoyi shemi sho robit mozhlivim dosyagnennya bilsh visokih tiskiv u kameri zgoryannya Pri comu rozmiri kameri zgoryannya zmenshuyutsya a stupin rozshirennya sopla zbilshuyetsya sho robit jogo bilsh efektivnim pri roboti v atmosferi Nedolikom ciyeyi shemi ye vazhki umovi roboti turbini bilsh skladna sistema truboprovodiv cherez neobhidnist transportuvannya garyachogo generatornogo gazu do osnovnoyi kameri zgoryannya sho maye velikij vpliv na zagalnu konstrukciyu dviguna i uskladnyuye upravlinnya jogo robotoyu Zamknuta shema z povnoyu gazifikaciyeyu komponentivZamknuta shema z povnoyu gazifikaciyeyu komponentiv paliva Zamknuta shema z povnoyu gazifikaciyeyu komponentiv paliva angl Full flow staged combustion FFSCC povnopotokovij stupinchastij cikl zgoryannya predstavlyaye z sebe riznovid zamknutoyi shemi v yakij zdijsnyuyetsya gazifikaciya vsogo paliva v dvoh gazogeneratorah v odnomu nevelika chastina palnogo spalyuyetsya z majzhe povnoyu vitratoyu okislyuvacha a v inshomu majzhe povnij vitrata palnogo spalyuyetsya z chastinoyu okislyuvacha Otrimani generatorni gazi vikoristovuyutsya dlya privodu turbonasosnih agregativ TNA Velika vitrata robochogo tila cherez turbini dozvolyaye otrimuvati duzhe visokij tisk v kameri zgoryannya dviguna Pri vikoristanni danoyi shemi turbini mayut menshu temperaturu tak yak cherez nih prohodit bilsha masa sho maye privesti do bilsh trivalogo funkcionuvannyu dviguna i jogo bilshoyi nadijnosti Nayavnist dvoh gazogeneratoriv dozvolyaye vstanovlyuvati palivni ta okisni nasosi okremo odin vid odnogo sho znizhuye pozhezhonebezpechnist Povna gazifikaciya komponentiv privodit takozh do bilsh shvidkih himichnih reakcij zgoryannya v osnovnij kameri sho zbilshuye pitomij impuls RRD danoyi shemi na 10 20 sek u porivnyanni z dvigunami inshih shem Napriklad dviguni i mayut tisk u kameri zgoryannya 26 1 27 5 MPa ale za rahunok gazifikaciyi komponentiv paliva dosyagayetsya zbilshennya efektivnosti do 7 8 301 280 sek Strimuyuchimi faktorami rozvitku dviguniv cogo tipu ye yih velika vartist u porivnyanni z NRD inshih shem a takozh dopustimi temperaturi pri yakih mozhut znahoditisya himichni komponenti do yih spalyuvannya v kameri zgoryannya Proekti dviguniv z povnoyu gazifikaciyeyu U SRSR dana shema roboti dviguna z povnoyu gazifikaciyeyu komponentiv bula realizovana v RRD dlya okisnogo i palivnogo nezalezhnih konturiv u 1969 u roci Dlya pari voden kisen za ciyeyu shemoyu NASA i VPS SShA provodili stendovi viprobuvannya Kompaniya SpaceX rozroblyaye i provodit viprobuvannya dviguna Raptor yakij vikoristovuye metan i kisen Div takozhRD 801 RD 810PrimitkiGeorge Sutton Istoriya ZhRD 2006 Arhiv originalu za 3 serpnya 2014 Procitovano 4 lipnya 2015 Cosmodrome History Channel interviews with Aerojet and Kuznetsov engineers about the history of staged combustion Div takozh ridkij voden dlya porivnyannya harakteristik gazifikovanogo ta ridkogo vodnyu Stendovye ispytaniya ZhRD novogo pokoleniya Novosti kosmonavtiki yanvar 2004PosilannyaDesign Tool for Liquid Rocket Engine Thermodynamic Analysis