8. ЭКОНОМИЧНОСТЬ, УСТОЙЧИВОСТЬ И РЛБОТОСПОСОБНОСЬ ЖРД

8.1. ВВЕДЕНИЕ

Одним из результатов работы, проведенной в конце 1960-х гг. американской Межведомственной комиссией по ракетным двигателям на химическом топливе CRPG, стало признание того, что экономичность, устойчивость и работоспособность ЖРД взаимосвязаны. Такой вывод был сделан на основании анализа дробления, испарения и горения распыленного топлива, который стал отправной точкой для поиска технических решений в этих трех направлениях. В результате появилась возможность оптимизировать процесс выбора конструкторских решений, сократив тем самым период разработки и уменьшив массу двигателя. Большинство ЖРД, разработанных до 1970 г., создавались методом проб и ошибок. Случалось, что до нахождения оптимальной конструкции приходилось опробовать до 100 вариантов смесительной головки. Обычно лишь после достижения требуемого уровня экономичности и обеспечения устойчивой работы начинались поиски способов обеспечения требуемого ресурса. Поэтому разработанные ранее ЖРД (эксплуатация некоторых из них еще продолжается) имели неоптимальное соотношение компонентов топлива, в них использовались специальные устройства для повышения устойчивости, а масса конструкции оказывалась завышенной. Маршевый двигатель ВКС «Спейс Шаттл» и экспериментальный ЖРД с кольцевой камерой сгорания и центральным телом стали первыми двигателями, разработанными с применением новых методов. Рабочие характеристики ЖРД определяются выбором установочных параметров, к которым относятся свойства компонентов топлива и технические требования к системе подачи топлива, смесительной головке и камере сгорания. Исходя из них, можно рассчитать полноту сгорания, удельный импульс, устойчивость горения и температуру стенки камеры. Достигнутый удельный импульс, как и для РДТТ, представляет собой разницу между термодинамическим потенциалом топлива и потерями, сопутствующими его реализации. Динамическая устойчивость определяется балансом между причинами, вызывающими

Таблица 13. (см. скан) Установочные параметры ЖРД [168]

внутрикамерные колебания, и условиями подавления этих колебаний. Работоспособность камеры определяется параметрами рабочей среды во внутрикамерном объеме и механическими характеристиками материала стенки камеры. Установочные параметры, значения которых необходимо знать, начиная проектирование двигателя, приведены в табл. 13; параметры, которые можно получить из них путем расчета, перечислены в табл. 14,

Таблица 14. (см. скан) Расчетные параметры ЖРД [168]

а основные факторы, влияющие на экономичность (удельный импульс), устойчивость и работоспособность камеры сгорания, представлены в табл. 15.