12.5. ЖРД ДЛЯ МАНЕВРИРОВАНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ ОРБИТЫ

12.5.1. СИСТЕМА ОРБИТАЛЬНОГО МАНЕВРИРОВАНИЯ ВКС «СПЕЙС ШАТТЛ»

Двигательная установка для орбитального маневрирования, разработанная фирмой «Аэроджет», имеет тягу 26700 Н при . Она предназначена для вывода корабля на заданную орбиту, маневров и схода с нее.

Пневмогидравлическая схема этой двигательной установки с вытеснительной системой подачи представлена на рис. 165. И здесь надежность достигается резервированием, как видно по дублированию клапанов в магистралях наддува и подачи компонентов. Клапаны открываются пневматически, а закрываются под действием пружины. Сдвоенные соленоиды и электрические соединения обеспечивают надежность пневматического открытия клапанов. Двигательный блок включает камеру сгорания, сопло, клапаны и карданный подвес с рулевыми приводами. Камера сгорания охлаждается регенеративно горючим, которое протекает в одном направлении по 120 каналам, вы-фрезерованным в огневой стенке из нержавеющей стали с никелевым покрытием. У смесительной головки в камере предусмотрены 12 акустических полостей двух типов, которые обеспечивают устойчивую работу двигателя. Смесительная головка, приваренная к камере сгорания, имеет 1284 форсуночных отверстия для впрыска диаметром 0,76 мм со столкновением струй одного компонента.

Радиационно охлаждаемый насадок сопла соединен с регенеративно охлаждаемой камерой сгорания в сечении со степенью расширения и его выходное сечение соответствует степени расширения Сопло выполнено из никелевого сплава и защищено специальным покрытием. Рулевые приводы

(кликните для просмотра скана)

Рис. 167. (см. скан) Пневмогидравлическая схема ЖРД спутника на долгохранимых топливах [130].

обеспечивают поворот камеры сгорания в плоскости тангажа на угол ±7° и в плоскости рыскания на угол ±6° при скорости поворота 3%.

12.5.2. ЖРД СПУТНИКА LEASAT

Одним из условий, поставленных перед разработчиками первой системы перевода полезной нагрузки с низкой околоземной орбиты (300 км) на геостационарную (35 000 км), являлась ее

низкая стоимость. Она получила название LEASAT [130]. В системе использован РДТТ ракеты «Минитмен» для первого перигейного имульса. Так как этот РДТТ не обеспечивал вывода полезной нагрузки на заданную орбиту, был разработан дополнительный ЖРД на монометилгидразине и азотном тетроксиде Как показано на рис. 166, ЖРД включается три раза в перигее, увеличивая скорость спутника на и еще один раз в апогее, переводя спутник на круговую орбиту (здесь требуется увеличить скорость на 1823 м/с).

Расход жидкого топлива составляет и потребляется оно двумя камерами, питаемыми из отдельных баков AT и ММГ. Система подачи (рис. 167) вытеснительная (для наддува используется гелий, хранящийся в двух баллонах высокого давления), в ее составе есть задублированные элементы. В случае (весьма маловероятном) несрабатывания одного из пусковых клапанов необходимые маневры спутника можно осуществить одной камерой сгорания. Если топливный клапан при выключении двигателя не закроется, то сработает специальный запорный клапан.

К двигательной установке для межорбитального перехода предъявляются очень высокие требования в отношении надежности; каждый ЖРД имеет тройное резервирование по клапанам, которое обеспечивает герметичность топливных магистралей до удаления полезной нагрузки на безопасное расстояние от орбитальной ступени.

12.5.3. КИСЛОРОДО-ВОДОРОДНЫЙ ЖРД МАЛОЙ ТЯГИ

Такой двигатель имеет хорошие перспективы в отношении использования на верхних ступенях ракет-носителей и в межорбитальных буксирах для доставки больших космических грузов. На первом этапе разработки двигателя были выполнены расчеты по программам, разработанным для для степени расширения сопла 300. Затем проводились экспериментальные исследования двигателя тягой 4200 Н с давлением в камере сгорания 3,5 МПа. Двухоболочечная, с каналами регенеративного охлаждения камера сгорания изготовлялась по новой технологии; для охлаждения соплового насадка применялось комбинированное завесное и проточное (с истечением на срезе сопла) охлаждение.

Конструкция камеры сгорания схематично показана на рис. 168. Плоская смесительная головка имеет 18 коаксиальных форсунок; в центре ее размещен факельный воспламенитель, а на периферии — 12 отверстий для создания пристеночной завесы (рис. 169). В медной внутренней оболочке камеры сгорания (с приведенной длиной 730 мм) выполнены 40 каналов

(кликните для просмотра скана)

(кликните для просмотра скана)

для протока охладителя. Между внутренней и наружной стальной оболочками размещен слой (толщиной 2 мм) композиционного материала, представляющий собой спеченный медный порошок, который спаивается с обеими оболочками. Регенеративное охлаждение заканчивается в сечении Сопловой блок с представляет собой двухоболочную конструкцию с 90 каналами для протока охладителя, выфрезерованными во внутренней никелевой оболочке. Наружная оболочка выполнена из нержавеющей стали. Каждый канал заканчивается миниатюрным сверхзвуковым соплом с Водород, прошедший по каналам этого соплового блока, далее используется как завеса в неохлаждаемом выходном сопловом насадке со степенью расширения 300, изготовленном из нержавеющей стали толщиной

В первых экспериментах использовались смесительная головка с отверстиями для пристеночной завесы (смесительная головка на рис. 170—172). Позднее эти отверстия были заварены (смесительная головка 3), что позволило повысить удельный импульс (рис. 170). На рис. 171 представлены параметры камеры сгорания с в пустоте (удельный импульс коэффициент тяги характеристическая скорость при регенеративном и независимом (стендовом) водяном охлаждении). Из графиков видно, что смесительная головка 3 (без пристеночной завесы) обеспечивает более высокие удельный импульс и характеристическую скорость, но коэффициент тяги у нее ниже. Расчеты хорошо соответствуют экспериментальным данным (рис. 172). На рис. 173 указаны составляющие потерь удельного импульса.