6. БЕССОПЛОВЫЕ РДТТ

6.1. ВВЕДЕНИЕ

Повышенный интерес к бессопловым РДТТ с начала 1970-х гг. объясняется главным образом высокой эффективностью бессоплового исполнения двигателя с точки зрения затрат. Ожидалось, что устранение из конструкции соплового блока, снижение требований к теплоизоляции камеры и относительная простота формы заряда ТРТ позволят снизить на 10—20% общую стоимость РДТТ. Несколько более низкая эксплуатационная эффективность бессоплового двигателя во многих случаях может быть компенсирована заполнением объема, ранее занятого сопловым блоком, дополнительным количеством топлива. РДТТ такой конструкции, отличающейся повышенной относительной массой топлива, как правило, позволяет обеспечить такое же приращение скорости полета ракеты, как и в случае значительно большего по размерам двигателя той же тяги в сопловом исполнении.

Свойства ТРТ, требуемого для бессопловой конфигурации, значительно отличаются от свойств топлива, применяемого в двигателях с сопловым блоком. Чтобы предотвратить появление длительного и неэффективного периода догорания в конце работы двигателя и уменьшить эффекты эрозионного горения, в бессопловом РДТТ нужно обеспечить более высокую скорость горения топлива. Механические свойства таких ТРТ при низких и высоких температурах должны быть лучше: при низких температурах их повышенная способность деформироваться без разрушения позволяет выбрать оптимальные величины свода горения заряда, плотности заряжания двигателя и полной тяги, а при высоких температурах это обеспечит сохранение целостности заряда ТРТ в условиях высоких сдвиговых нагрузок, вызванных большими продольными перепадами давления в камере.

В результате стоимость ингредиентов топлива и его разработки для бессоплового двигателя, как правило, выше. Несмотря на это, возможна разработка бессоплового твердотопливного ускорителя, стоимость которого была бы на 10% ниже

Рис. 69. Схема соплового блока со сбрасываемым соплом [1411. 1 - сопло прямоточного воздушно-реактивного двигателя; 2 — сбрасываемое сопло РДТТ; 3 - пиротехнический стопор; 4— стопорное кольцо.

стоимости ускорителя обычной конструкции либо, в качестве альтернативы, тяговые характеристики на ~15% лучше.

Интерес к бессопловой конфигурации РДТТ возрос недавно в связи с концепцией интегральных твердотопливных ракетно-прямоточных ускорителей [126, 141, 167]. Первоначально в твердотопливных ускорителях использовалось сбрасываемое сопло (рис. 69), что вызывало ряд осложнений в ущерб характеристикам. К достоинствам бессоплового ускорителя относятся: 1) отсутствие опасности соударения соплового блока, выбрасываемого из двигателя, с самолетом-носителем; 2) простота

Рис. 70. Схема конструкции бессоплового твердотопливного ускорителя [141]. 1 — воспламенитель; 2 — заряд ТРТ; 3 - кремний-фенольное сопло.

конструкции; 3) надежность; 4) повышенная массовая доля топлива; 5) пониженная стоимость.

Бессопловый ускоритель, конструкция которого показана на рис. 70, отличается тем, что он, обладая хорошими тяговыми характеристиками, не имеет движущихся частей, топливный заряд выгорает в нем равномерно, а эффекты эрозии пренебрежимо малы.