9.4. ЖРД С СОПЛОМ ДВОЙНОГО РАСШИРЕНИЯ

В этом ЖРД [8], схема которого представлена на рис. 114, используется обычное колоколообразное сопло. В качестве горючих предполагается применять водород (на всем активном участке полета) и (только на первом этапе). Двигатель имеет центральную и кольцевую камеры сгорания; на большой высоте работает только последняя. Эта концепция двигателя обладает следующими достоинствами:

1) на уровне моря обе камеры сгорания работают одновременно, обеспечивая большую тягу и высокий удельный импульс; давление в центральной камере, куда подается углеводородное горючее, может составлять а давление в кольцевой (водородной) камере

2) на большой высоте, где требуется меньшая тяга, работает только кольцевая камера сгорания;

3) для увеличения массы выводимой на околоземную орбиту полезной нагрузки можно оптимизировать использование комбинации двух топливных пар;

4) высокое давление в камерах сгорания и общее сопло позволяют создать компактный двигатель, удобный для размещения в ракете-носителе, особенно в случае ограниченного диаметра;

5) уникальное сочетание сопел приводит к образованию двойного критического сечения;

6) схема двигателя обеспечивает максимальное использование химической энергии высокоэнергетических топлив для

Рис. 113. (см. скан) Типичный линейный модуль камер сгорания [93].

Рис. 114. ЖРД с соплом двойного расширения, работающий на компонентах топлива жидкий кислород — углеводородное горючее - жидкий водород [8]. 1 — привод и уплотнительное устройство; 2 — байпас турбины; 3 — газогенератор; 4 — клапан; 5 — насос; 6 — турбина.

создания тяги и требуемой мощности турбонасосных агрегатов.

Регенеративное охлаждение осуществляется посредством жидких водорода и кислорода, причем водород используется для охлаждения зон с высоким тепловым потоком, кислород — с низким. Эта концепция имеет очевидные преимущества перед описанными выше ЖРД, за исключением, возможно, двигателя с линейными модулями камер и центральным телом.