Вроде есть время подложить про двигатели, но нет желания... Ну да обещал же...
Значит мы в первой части моего обзора выяснили, что у США и СССР были разные пути развития двигателестроения. США пошли по пути совершенствования однокамерных ЖРД открытого цикла, СССР двинулась по обходному пути, совершенствуя многокамерные закрытого цикла. Почему так произошло? Это очень важный вопрос на самом деле. Технологически многокамерный двигатель сложней, обладает меньшей надежностью и дороже в производстве, чем однокамерный. И еще куча минусов, и это не характерно для СССР, в конструкторской школе которого приоритеты - проще, дешевле, надежнее. Как АКМ.
И почему? Да потому, что не хватило времени на нужные исследования и развитие технологий. СССР с середины 40-х постоянно выступал в роли догоняющего и, местами, копирующего технологии и решения США. Многие из них потом были усовершенствованы и модернизированы до неузнаваемости, но мы были вынуждены идти тем путем, которым ЮСА до нас уже прошла. К примеру - обогащение урана. Первый наш завод был построен по американской "сеточной" технологии, которая была добыта нашей разведкой. И только потом, спустя годы, была разработана технология центрифугирования, которая до сих пор является самой передовой и непревзойденной. Думаете в СССР не знали возможности центрифугирования? Знали. Но бомба нужна была еще вчера, а времени на разработку нового не хватало. Поэтому сначала повторили американский путь, а только потом начали разрабатывать свой.
Та же ситуация в ракетостроении. Еще на рубеже 50-х США подняли в небо (по сути в стратосферу) ракетоплан Х-15. В 1946 году взлетела первая американская копия ФАУ-2. В 1953 первый старт прообраза МБР ракеты "Рэдстоун", в 1955 "Юпитер" а на конец 1957 года была намечена реализация плана "Дропшот"... СССР был вынужден что-то делать срочно. Так возникла королевская "семерка" и многокамерный РД-107. Не от хорошей жизни - от недостатка времени и средств.
По сути, двигателестроение что в США, что в СССР плясало от одного корня - немецкой ФАУ-2. Это было гениальное изобретение по тем временам. Однокамерный двигатель, в котором в качестве горючего выступает спирт (70-90%), и дающий тягу 25 тонн. И США, и СССР получили в качестве трофеев как сами двигатели ФАУ 2, так и документацию на них. Только есть разница. США при этом получили фон Брауна, а СССР его сотрудников. А фон Браун еще в 1944 понял, что спирт и перекись в качестве горючки это отстой, и многокамерные двигатели - технологический тупик. И пока СССР повторял его путь, а Глушко трахался со спиртовыми РД-100, РД-103 и прочей фигней, фон Браун и Рокетдайн сделали NAA75-100. ЖРД тягой 34,7 тонны. Однокамерный. Который СССР и не снился.
Вот тогда в ВПР СССР стало понятно, что надо что-то делать срочно. Глушко еще некоторое время потрепыхался с мощным РД-110, но Совет главных конструкторов вместе с главным в ВПР решил преодолеть катастрофическое отставание обходным путем, о котором я писал ранее. И работы по однокамеркам закрыли. Еще раз - это необходимость, это не от хорошей жизни - просто не было иного выхода. А США наоборот. Имея запас времени и средства развивали и исследовали однокамерные ЖРД как наиболее перспективные. И в конечном итоге оказались правы. Потому, что на порядок проще и дешевле поставить в один корпус 30 "Мэрлинов", чем объединить их в один агрегат с единым турбонасосом и генератором. И главное, если один из 30 откажет, то это не даст критическую ошибку.
Надеюсь, в дальнейшем более ни у кого не возникнет вопросов, почему я (и далеко не только я) считаю многокамерные двигатели техническим тупиком и технологическим отстоем? Тем более, что современная Россия стремится избавиться от этого наследства СССР и идет по пути создания однокамерных двигателей, типа РД-182.
Теперь вернемся к самим принципам ЖРД.
На самом деле все просто - трубы с компонентами топлива входят в камеру сгорания, где топливо горит, а продукты сгорания выбрасываются через сопло назад, толкая двигатель вперед. Как на схеме.
Но на деле возникают некоторые сложности, в виде уравнения Менделеева-Клапейрона. Начнем с того, что компоненты топлива в камеру сгорания надо как-то подавать, а в камере давление, возникающее от повышения температуры при горении, и его надо преодолевать. А как? Самый простой способ - подать в баки с горючим и окислителем сжатый газ, чтобы его давление вытесняло из баков жидкость в камеру сгорания. Но есть серьезный недостаток: - давление газа наддува должно быть выше рабочего давления в камере сгорания, а там ведь десятки, а то и сотни атмосфер. Придется делать баки очень прочными, чтобы они выдержали такое чудовищное давление, а это значит, что их стенки будут очень толстыми и тяжелыми. Масса - враг номер один в ракетно-космической технике... Не проходит вариант...
Значит делаем по-другому. В баки закачиваем небольшое давление, чтобы там не "бултыхалось", а для подачи топлива и окислителя в камеру ставим насосы. Однако тоже есть нюанс. Крыльчатки насосов должны вращаться с огромной скоростью, чтобы поддерживать давление в сотни атмосфер, поэтому для их привода нужно что-то посильнее обычного электромотора. И в качестве такого привода выступает турбина. Которая вращается от воздействия газов, и приводит в действия насосы. А все вместе это составляет турбро-насосный агрегат. Который по сути является "сердцем" ЖРД. А газ, от которого вращается турбина, производит специальное устройство - газогенератор. По сути это маленький однокомпонентный ЖРД, который производит и подает на турбину т.н. "парогаз" (смесь топлива и раскаленного водяного пара).
В качестве топлива для газогенератора долгое время использовали обычную перекись водорода. Т.е. наш условный ЖРД имеет уже вот такую схему
В более мощных двигателях в газогенератор подаются те же компоненты топлива, которые используются в основной камере сгорания. В этом случае бак с перекисью не нужен, но из основных баков выходят дополнительные трубы, а на валу ТНА появляются насосы для подачи жидкостей в газогенератор. Для запуска этой системы приходится применять пиротехнические шашки для первоначальной раскрутки ТНА.
Вот, вроде бы, получили мы рабочую схему ЖРД, но только еще проблема: проработает такая схема не больше нескольких секунд, а потом камера сгорания и сопло расплавятся. Уж слишком там горячо - 3-3,5 тысячи кельвинов. Значит стенки камеры сгорания и сопла надо охлаждать. Для этого применяют два способа: жидкостное охлаждение и паровую завесу. Для осуществления первого способа стенки камеры сгорания и сопла пронизаны множеством каналов, по которым течет горючее перед тем, как попасть внутрь камеры сгорания. Система работает по принципу холодильника самогонного аппарата. Паровая завеса - это слой паров горючего, отделяющий горящую топливную смесь от стенок камеры сгорания. Образуется он при впрыске некоторого количества горючего через специальные форсунки в стенках камеры сгорания и корпуса двигателя.
Но далее начинается самое интересное. Дело в том, что для достижения надежного зажигания и стабильного горения нужно хорошо перемешать компоненты топлива, причем, в нужной пропорции. Для этого применяются специальные схемы расположения форсунок.
Кружочками отмечены форсунки подачи окислителя, точками - горючего.
а) Шахматная схема подачи. Применяется для топливных пар, в которых горючее и окислитель смешиваются примерно один к одному.
б) Сотовая схема подачи. Самая эффективная: каждая форсунка подачи горючего окружена форсунками подачи окислителя.
в) Концентрическая схема подачи.
Обратите внимание, что во всех трех схемах внешнее кольцо форсунок подает только горючее. Это нужно для предотвращения коррозии стенок камеры сгорания под действием окислителя, и создания "тепловой завесы".
Сами форсунки тоже имеют сложную конструкцию. Например, вот такая центробежная форсунка:
Вообще - форсуночная головка имеет очень сложное строение. На фото ниже представлена головка камеры в разрезе
Явно видно, что это очень не простой агрегат (хотя это одна из простейших форсуночных головок) и сделана она далеко не примитивным сверлением. Это точное литье по выплавляемым моделям с последующей доводкой вручную.
Но есть еще нюанс - запуск ЖРД в невесомости. Это очень серьезная проблема, так как в невесомости жидкость в баках перемешивается с газом, слипается в пузыри и не поступает в трубопроводы. Именно по этой причине не произошел повторный запуск двигателя третей ступени "Аполлон"-6. Но проблема была решена путем создания полимерного мешка, который предотвратил перемешивание вытесняющего газа и компонентов топлива.
Продолжение следует...
Отредактировано PadRe (2023-10-09 20:48:49)
.... житуха... там я зарабатываю и какаю и кормлюсь от "говноедов" .... а вот тут я развлекаюсь, кушаю и сплю..... 
..... рассказывал то се (а у него там и мать с отцом и сестра с мужем и детьми и родня жены) ..... дошло до "стены Плача" ... и начал он мне про страдания еврейского народа и слезы на глазах у него аж потекли... Я внимательно выслушал минут пятнадцать а потом ему говорю..... ах ты ж с***ка (у нас с ним отношения были свойские дружеские).... так вот говорю ему ах тыж с***ка, а помнишь когда мы с тобой вдвоем разгружали вагон в декабре на морозе и чуть дуба не дали от холода и усталости, а потом нас загребла транспортная милиция думали что мы груз воруем и просидели всю ночь в клоповнике, так ты гавнюк даже не плакал а тут ты мне про еБипетских фараонов тысячи лет тому взад и ревешь как белуга..... 
... Я ему в ответ- утырок ты че с дуба рухнул что ты там берешь на себя ? ты ща на статью наберешься говори как и Я ниче не знаю никого не видел"..... 
