ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

Для меня доставляет большое удовлетворение написать введение к переводу на русский язык моей монографии о перспективных ракетных двигателях на химическом топливе, особенно в связи с учетом большого вклада советских ученых и конструкторов в развитие ракетно-космической техники.

Прошло около трех лет с момента выхода оригинального издания, и, по-видимому, уже можно было бы сделать дополнительные комментарии о новых достижениях, появившихся за указанный период. Правда, они не затрагивают основополагающих принципов, описанных в книге. Все же за истекшие годы появилось немало интересных практических приложений по использованию ракетных двигателей для. космических исследований, подобных описанным в последних двух главах.

Здесь можно указать на появление новых мощных носителей, обеспечивших выведение в космос крупных объектов (пилотируемых и беспилотных) и позволивших получить ценную новую информацию о планетах Солнечной системы.

В этом контексте достойно упоминания, что Советскому Союзу удалось вывести на орбиту перспективные космические станции. Большим успехом советской науки и техники является запуск космического корабля многоразового использования «Буран» с помощью нового, исключительно мощного носителя «Энергия», способного выводить на околоземную орбиту около 100 т полезного груза. США продолжают запуски космических челноков «Спейс Шаттл» и в то же время приняли решение о доработке для аэрокосмических задач ракет одноразового использования типа «Титан-4» и «Атлас-1».

Страны Европейского экономического сообщества, опираясь на различные варианты ракеты «Ариан-4», также достигли значительных успехов в освоении космоса. Китайская Народная Республика продемонстрировала свои возросшие технические возможности запуском искусственных спутников с помощью ракеты «Великий поход». Вывел на околоземную орбиту свой первый спутник собственной ракетой-носителем и Израиль.

Космические исследования последнего времени отличаются значительной степенью коммерциализации. Одна из целей предпринимаемых полетов состоит в попытке технологического использования невесомости и высокого вакуума. Достигнуты значительные успехи в изучении Юпитера, Сатурна и Урана с помощью автоматических межпланетных станций. Достойны упоминания успехи международного сотрудничества в изучении кометы Галлея — небесного тела, чарующего человечество с глубины веков. Становится настоятельной задача объединения усилий человечества в исследовании и использовании космоса.

Я благодарен моему советскому коллеге д-ру Б. Е. Гельфанду, который обратил внимание уважаемого мною издательства «Мир» на эту книгу. Я надеюсь, что она будет встречена с интересом советскими читателями.

Хайфа, лето 1989 г. И. Тимнат

ОТ РЕДАКЦИИ

По ракетному двигателестроению существует довольно обширная литература на русском языке. Однако предлагаемая советскому читателю книга профессора Хайфского технологического института И. Тимната «Ракетные двигатели на химическом топливе» не останется незамеченной. В своей компактной и методологически изящно построенной книге в рамках единого подхода автор рассматривает все основные процессы в жидкостных и твердотопливных двигателях, проблемы их конструирования, схемы и конструкции современных ЖРД и РДТТ, разработанных в США, Франции, Японии и других странах, а также перспективные технические решения.

Не утомляя читателя наукообразностью и в то же время не упрощая реальных физических и технических проблем, автор последовательно анализирует физико-химические и механические характеристики топлив, процессы в камере сгорания и сопле на режимах запуска, установившейся работы и выключения, рассматривает проблемы неустойчивости горения, охлаждения и управления вектором тяги, описывает современные и перспективные схемы и конструкции ЖРД и РДТТ с учетом технологических аспектов их изготовления и иллюстрирует изложение примерами применения ракетных двигателей на ракетах-носителях и космических летательных аппаратах. В тех случаях, когда это возможно, автор рассматривает жидкостные и твердотопливные двигатели совместно, что нетипично для отечественной научной и учебной литературы, но весьма желательно для расширения кругозора и улучшения взаимопонимания между специалистами по ЖРД и РДТТ.

Книгу отличают комплексный подход, тщательность отбора материала и четкость изложения; ее, кроме всего прочего, просто интересно читать — не так уж часто встречающееся качество современных инженерных монографий и учебников. Книга не содержит многих громоздких математических моделей, кочующих из одной монографии в другую, и в то же время не имеет существенных пробелов; она окажется хорошим учебным

пособием для студентов и молодых инженеров-двигателистов, а также, вероятно, важным источником информации о зарубежной технике для преподавателей соответствующих специальностей, желающих усовершенствовать собственные курсы лекций.

Книга И. Тимната снабжена обширной библиографией. Правда, большая часть ее труднодоступна советскому читателю; впрочем, довольно богатая отечественная литература по ракетному двигателестроению также оказалась вне поля зрения автора. По этим причинам ниже приводится перечень некоторых монографий и учебников по ЖРД и РДТТ, вышедших в нашей стране за последние 10—15 лет.

Литература

(см. скан)

(см. скан)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Я с большим удовольствием согласился написать предисловие к монографии профессора Тимната. Прежде всего я хотел бы подчеркнуть выдающиеся заслуги автора как ученого и педагога — специалиста по ракетным двигательным установкам на твердом и жидком топливах.

В связи с тем что в последние два десятилетия появилось много новых идей и разработок в области ЖРД и РДТТ, публикация о новейших достижениях в этой области науки и техники в высшей степени полезна. Именно такую роль я отвел бы монографии проф. Тимната.

Одной из особенностей обсуждаемой области знания является то, что она объединяет в себе множество дисциплин, включает различные научные и технические аспекты. При изложении материала автором монографии используется комплексный подход, связывающий воедино актуальные и технические дисциплины, что, несомненно, сделает ее интересной для широкого круга читателей с разным уровнем профессиональной подготовки: от студентов до инженеров и ученых. Читатели найдут в книге много полезной информации как из области ракетного двигателестроения с целым рядом приложений мирного и военного назначения, так и в смежных областях техники, таких, как энергетика и химическая технология.

Часто бывает так, что попытки комплексного и исчерпывающего рассмотрения обширного научно-технического направления приводят к созданию объемистой монографии, которую трудно и нередко скучно читать. В данном случае автору удалось этого избежать благодаря удачному подходу к построению книги и изложению материала, для которого характерны выбор ключевых тем, устранение ненужных усложнений, выделение наиболее важных результатов и идей, которые сулят наибольшие перспективы в будущем. Материал в книге изложен ясно, содержит много информации и легко читается.

Я хотел бы проиллюстрировать сказанное на нескольких примерах, приводя их в том же порядке, которому следует

автор. Что касается твердотопливных ракетных двигателей, то в книге описаны основные проблемы в этой области науки и техники. В частности, подчеркивается взаимосвязь стационарного режима горения с переходными режимами и проводится анализ неустойчивостей. При рассмотрении неустойчивой работы силовой установки выделяются физические явления, которые могут усиливать или демпфировать колебания. Включены также разделы о бессопловых РДТТ, для которых существует ряд приложений. Поиск компромисса между упрощением конструкции двигателя и ухудшением его характеристик — сложная, но интересная проблема.

При описании ракетных двигательных систем на жидком топливе автор стремится излагать материал доступно, не упуская при этом из виду важные явления, происходящие на каждой стадии превращения окислителя и горючего, от их подачи в камеру сгорания до истечения газообразных продуктов через сопло. Для некоторых типов систем рассмотрена проблема моделирования горения. Получение высоких характеристик в двигательных установках такого типа связано с необходимостью использования системы впрыска, обеспечивающей мелкодисперсное распыление и последующее эффективное равномерное смешение компонентов топлива, однако такие требования, как правило, несовместимы с требованиями к устойчивости горения. При этом часто бывает трудно найти компромиссное решение. Нередко в этом случае приходится использовать акустические поглотители, которые усложняют конструкцию камеры сгорания.

Большое внимание уделено гетерогенной структуре потока в камере сгорания. На практике, кроме того, наблюдается и существенная стратификация течения, при которой в каждом слое имеется свое соотношение компонентов топлива. Указанное противоречие между требованиями к высокой экономичности двигательных установок и к устойчивости горения до сих пор не разрешено.

Описаны новые концепции жидкостных ракетных двигателей (предназначенных в основном для космических летательных аппаратов многоразового использования или гиперзвуковых ракет), в том числе конструктивные схемы с центральным телом и соплом со сдвижным насадком и схема двигателя на двух горючих, одно из которых — высокоплотное — применяется для начального этапа полета, а другое — легкое — обладает высокими энергетическими характеристиками. Последняя схема позволяет использовать общую двигательную установку на протяжении всего полета. Обсуждаемые схемы дают больший простор для конструкторских решений и способствуют повышению характеристик ракет-носителей.

Целая глава посвящена эксплуатационной гибкости двигателей, достигаемой путем регулирования модуля и вектора тяги.

Наконец, в двух главах рассматриваются различные приложения ракетных двигателей на твердом и жидком топливах. Хотелось бы отметить также то, что вопросы теории и практики в книге хорошо сбалансированы, что делает ее особенно приятной для чтения.

Я надеюсь, что специалисты по ракетным двигателям встретят с одобрением эту работу, и ей будет сопутствовать, несомненно, заслуженный успех.

М. Баррер, ONERA, Париж