8.4. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ КАМЕРЫ

Двигатель считается работоспособным, если может выдержать температуру горения в течение заданного времени. В современных ЖРД она поднимается выше 3500 К, и приходится принимать специальные меры защиты огневой поверхности смесительной головки, демпфирующих перегородок и стенок камеры сгорания.

Рис. 94. Смесительные головки ЖРД с демпфирующими перегородками и щелевыми акустическими поглотителями радиальных и тангенциальных колебаний а — радиальные и кольцевая перегородки высотой и толщиной менее акустические щелевые демпферы глубиной и шириной менее огневое днище головки; 2 — радиальная щель; 3 — кольцевая щель.

Необходим баланс между тепловым потоком, идущим в стенку камеры, и жаростойкостью материала стенки. Следует различать три вида воздействия продуктов сгорания на стенку камеры: тепловое, химическое и газодинамическое (температура газа, химические реакции продуктов сгорания и топлива с материалом стенки и эрозия материала с поверхности), которые могут действовать одновременно. Учитывается также назначение двигателя. При длительном времени работы применяется регенеративное охлаждение металлической стенки и теплообмен является решающим фактором, тогда как графитовая стенка неохлаждаемой камеры особенно чувствительна к химическому воздействию.

К факторам, влияющим на работоспособность камеры, относятся тип топлива (к примеру, топливная пара жидкий кислород — жидкий водород имеет высокую температуру горения, а азотная кислота реагирует со многими металлами), кинетические эффекты и геометрические параметры, определяющие скорость газа. Распределение компонентов вблизи смесительной головки и скорости испарения оказывают влияние на скорость выделения энергии и теплообмен. Поэтому конструкция смесительной головки является определяющим фактором в отношении работоспособности камеры.

Сложные вычислительные программы, учитывающие температуру и давление в камере сгорания и другие параметры, разработаны для расчета уноса материала с аблирующей поверхности, теплопередачи и скоростей коксования и эрозии. Примерами таких программ могут служить упомянутые в разд. 7.4.