- Артикул:00801751
- Автор: Соколовский М.И.
- ISBN: 5-217-03123-9
- Обложка: Твердый переплет
- Издательство: Машиностроение (все книги издательства)
- Город: Москва
- Страниц: 464
- Год: 2003
Развернуть ▼
Рассмотрены схемы и конструкции управляемых энергоустановок на твердом ракетном топливе, особенности протекания в них внутрикамерных процессов. Приведены и проанализированы наиболее типичные конструкции двигателей, газогенераторов, сопловых блоков, систем газоразведения и клапанов.
Для инженеров, работающих в области аэрокосмической техники, а также преподавателей, аспирантов и студентов соответствующих специальностей вузов.
Управляемыми энергоустановками (ЭУ) в книге названы энергоустановки (двигатели, газогенераторы), конструктивная схема которых позволяет управлять рабочими параметрами, в число которых входит тяга, расход, суммарный импульс тяги.
Термин "управляемые" требует пояснения. Тяга двигателя может управляться как по величине, так и по направлении", Управление направлением тяги хорошо изучено, отработано на многих изделиях, широко освещено в литературе и в настоящей книге не рассматривается.
В соответствии с действующим стандартом ракетный двигатель может быть: управляемым - ракетный двигатель, тяга которого может изменяться по командам системы управления;управляющим - ракетный двигатель, предназначенный дня создания управляющих усилий и моментов, используемых для управления положением перемещающегося аппарата или его частей. Отметим, что понятие "управляющий" является более широким. Управляющим двигателем может являться как управляемый ракетный двигатель, так и неуправляемый (например, отделяемый двигатель, передающий тягу по тянущей схеме, импульсный двигатель); регулируемым - ракетный двигатель, допускающий выбор режима работы до включения.
Обычно под управляемыми ЭУ понимаются двигатели с управляющими соплами. Термин "управляющее" используется потому, что сопло управляет внешним (по отношению к двигате" лю) объектом - летательным аппаратом. Если изменяется тяга двигателя по величине, то объектом управления является прежде всего сам двигатель, а его управляющее воздействие на ЛА является следствием управления двигателем.
Поэтому рассматривавмые в настоящей книге ЭУ названы управляемыми. Понятие "управляемые" также более удобно для ЭУ, не предназначенных для создания управляющих усилий (различных газогенераторов).
Строго говоря, в настоящей монографии рассматриваются различные типы двигателей на твердом топливе (управляемые, управляющие, регулируемые), названные для краткости управляемыми ЭУТТ.
В литературе двигатели с управлением тягой по величине часто называются регулируемыми. Данный термин противоречит стандарту и по отношению к управляемому для всего периода функционирования двигателю не совсем корректен (синонимом слова "регулируемый", отражающим его суть, является термин "настраиваемый"). В настоящей книге под термином "регулируемые ЭУ" понимаются ЭУ с предстартовым регулированием.
Ввиду традиционно сложившейся терминологии в тексте все же встречаются понятия "регулятор расхода" (устройство, управляющее расходом), "двигатель глубокого регулирования" (двигатель с большой глубиной управления тягой) и т.д.
Многие задачи управления ЛА возможно решить без непрерывного управления величиной тяги. В этом случае используются двигатели с дискретно изменяемыми энергетическими параметрами, например двигатели с отсечкой тяги.
Управляемой целевой функцией при этом является суммарный импульс тяги. Модификацией ЭУ с дискретно изменяемыми параметрами является двигательная установка многократного включения (ДМВ), способная выполнять большинство функций ЭУ космических летательных аппаратов (КЛА).
В широком смысле все перечисленные ЭУ, в том числе с предстартовым регулированием, с дискретно изменяемыми энергетическими параметрами, являются управляемыми. В более узком смысле под термином "управляемые ЭУ" понимаются ЭУ, управление параметрами которых осуществляется непрерывно (ЭУ с управляемой площадью критического сечения, ЭУ с тепловым ножом и т.д.).
Вопрос целесообразности управления работой двигателя может возникать при разработке РДТТ практически любого класса и назначения. Во многих случаях выполнение задачи ракетной системой возможно без активного управления внутрикамерными процессами работы РДТТ (управление траекторными способами, аэродинамическое управление, управление посредством изменения моментов импульсов силовых гироскопов и т.д.). Вместе с тем управление посредством ракетного двигателя является самым эффективным и мощным. В некоторых случаях (особенно в условиях космического пространства) единственно возможным управляющим органом является ракетный двигатель.
В ракетной технике одинаково важны как развитие управляемого двигателестроения, так и поиск альтернативных более экономичных способов управления. Существование альтернативных способов управления, не требующих больших расходов рабочего тела, приводит к тому, что наиболее распространенными РДТТ являются простые по конструкции высокоэффективные двигатели, не имеющие сложных устройств управления внутрикамерными процессами. Например" маршевые РДТТ баллистических ракет и ракет-носителей являются неуправляемыми (по величине тяги), а входящие в состав ракет малогабаритные (по сравнению с маршевыми) управляемые двигатели принято считать вспомогательными.
Отнесение и их управляемых двигателей к разряду вспомогательных создает иллюзию чего-то второстепенного. Вместе с тем им при разработке должно уделяться не менее пристальное внимание, чем при разработке маршевых РДТТ. Во-первых, потому, что эти управляемые двигатели являются более сложными системами, а во-вторых" потому, что к ним, как и к двигателям верхних ступеней, предъявляются более высокие требования по энергомассовым характеристикам
Накопленный к настоящему времени арсенал технических решений по способам управления процессами работы РДТТ можно сделать три вывода:
1) управление работой РДТТ возможно;
управляемый РДТТ является не экзотической экспериментально-исследовательской установкой, а реальным двигателем, используемым в ряде ракетно-космических комплексов (прежде всего в США);
управляемые РДТТ способны обеспечить достойную конкуренцию ЖРД аналогичного класса.
Для пояснения последнего вывода отметим, что подавляющее большинство управляемых ЭУ являются малогабаритными двигательными установками, имеющими сравнительно малое значение тяги (до 10000 Н).
Традиционно используемые в качестве управляемых ЭУ жидкостные установки имеют низкие (по сравнению с маршевыми крупногабаритными ЖРД) энергомассовые характеристики, так как ЖРД свойственна меньшая чувствительность к масштабному фактору (масса ТНА, рубашек охлаждения, регулирующих клапанов и т.п. уменьшается медленнее снаряжаемой массы топлива).
В настоящее время разработчики перспективных ракетных комплексов при создании ступеней, обеспечивающих маневрирование КЛА, отдают предпочтение твердотопливным ЭУ, так как характеристики РДТТ менее чувствительны к масштабному фактору, РДТТ более компактны (имеют лучший показатель удр) и имеют лучшие эксплуатационные характеристики.
Перспективным направлением развития управляемых ЭУТТ является поиск таких конструктивных схем, которые допускают использование высокоэнергетичных топливных составов, применяемых в маршевых РДТТ
.
Рекомендуем
