Камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Камера жидкостного ракетного двигателя содержит смесительную головку с полостями горючего и окислителя, внутреннюю профилированную оболочку с выполненными в ней каналами тракта охлаждения, профилированную наружную оболочку, установленную на внутреннюю и скрепленную с ней. Каналы тракта охлаждения соединены с полостью коллектора подачи горючего, расположенного на наружной оболочке. На внешней поверхности наружной оболочки, на участке от смесительной головки камеры сгорания и до начала расширяющейся части сопла, выполнены дополнительные каналы тракта охлаждения, соединенные с полостью коллектора окислителя, расположенного на дополнительной наружной оболочке. Изобретение обеспечивает надежное охлаждение теплонапряженных участков тракта. 2 ил.

 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Одним из основных направлений в совершенствовании ЖРД является увеличение давления в камере. В свою очередь, увеличение давления ограничивается прочностью камеры ЖРД и, в первую очередь, прочностью тракта охлаждения.

В настоящее время, в основном, применяется регенеративное охлаждение огневой стенки камеры ЖРД, заключающее в подаче охладителя по специальным пазам, выполненным между внутренней огневой и наружной силовой оболочками, скрепленными между собой по вершинам пазов тракта охлаждения.

Для охлаждения наиболее теплонапряженных участков тракта, как правило, используется горючее, что более безопасно при образовании негерметичности тракта охлаждения и поступлении охладителя в полость камеры.

Известна камера жидкостного ракетного двигателя, содержащая смесительную головку с полостями горючего и окислителя, внутреннюю профилированную оболочку с выполненными в ней каналами тракта охлаждения, профилированную наружную оболочку, установленную на внутренней и скрепленную с ней, при этом каналы тракта охлаждения соединены с полостью коллектора подачи горючего, расположенного на наружной оболочке (М.В.Добровольский и др. " Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования". М.: "Высшая школа", 1968, рис.4.26.г., стр.166-167 - прототип).

В данной камере охладитель подается в тракт охлаждения, движется по пазам между ребрами и охлаждает огневую поверхность внутренней профилированной оболочки.

Недостатками данной камеры является то, что для двигателей малых и средних тяг имеющегося расхода горючего, который меньше расхода окислителя в 4-6 раз, может не хватить для обеспечения надежного охлаждения.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание камеры ЖРД, конструкция которой позволит обеспечить надежное охлаждение теплонапряженных участков тракта.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной камере жидкостного ракетного двигателя, содержащей смесительную головку с полостями горючего и окислителя, внутреннюю профилированную оболочку с выполненными в ней каналами тракта охлаждения, профилированную наружную оболочку, установленную на внутреннюю и скрепленную с ней, при этом каналы тракта охлаждения соединены с полостью коллектора подачи горючего, расположенного на наружной оболочке, согласно изобретению на внешней поверхности наружной оболочки, на участке от смесительной головки камеры сгорания и до начала расширяющейся части сопла, выполнены каналы тракта охлаждения, соединенные с полостью коллектора окислителя, расположенного на дополнительной наружной оболочке.

В этом случае охладитель, расход которого больше, а температура значительно ниже температуры горючего, пропускаемый через дополнительные каналы охлаждения, будет отбирать часть тепла у горючего, непосредственно охлаждающего огневую стенку внутренней оболочки. Подогрев окислителя перед его подачей в смесительную головку позволит улучшить условия испарения компонентов топлива и соответственно смесеобразования. Также наличие дополнительной оболочки позволит уменьшить толщину наружной оболочки, что окажет положительное влияние на массогабаритные характеристики камеры, связанные с установкой дополнительной оболочки.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан осевой разрез предложенного двигателя, на фиг.2 - поперечное сечение тракта охлаждения.

Камера жидкостного ракетного двигателя содержит смесительную головку 1 с полостями горючего и окислителя, внутреннюю профилированную оболочку 2 с выполненными в ней каналами 3 тракта охлаждения. На внутреннюю оболочку 2 установлена профилированная наружная оболочка 4. Каналы 3 тракта охлаждения соединены с полостью коллектора 5 подачи горючего, расположенного на наружной оболочке 4. На внешней поверхности наружной оболочки 4, на участке от смесительной головки 1 камеры сгорания и до начала расширяющейся части сопла 6, выполнены каналы 7 тракта охлаждения, соединенные с полостью коллектора окислителя 8, расположенного на дополнительной наружной оболочке 9.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Компоненты топлива подаются в смесительную головку 1, воспламеняются на выходе из смесительной головки и поступают внутрь камеры сгорания. Для охлаждения внутренней оболочки 2 по каналам 3 тракта охлаждения подается горючее из коллектора 5 подачи горючего, расположенного на наружной оболочке 4. Для улучшения условий охлаждения часть расхода окислителя подается по каналам 7, соединенным с полостью коллектора окислителя 8, расположенного на дополнительной наружной оболочке 9.

Окислитель, проходя по каналам 7, охлаждает наружную оболочку 9 и, тем самым, отбирает тепло у горючего, подаваемого по пазам 3 внутренней оболочки 2.

Использование предложенного технического решения позволит улучшить условия смесеобразования за счет подогрева горючего и окислителя в тракте и улучшить условия охлаждения наиболее теплонапряженных участков тракта.

Камера жидкостного ракетного двигателя, содержащая смесительную головку с полостями горючего и окислителя, внутреннюю профилированную оболочку с выполненными в ней каналами тракта охлаждения, профилированную наружную оболочку, установленную на внутреннюю и скрепленную с ней, при этом каналы тракта охлаждения соединены с полостью коллектора подачи горючего, расположенного на наружной оболочке, отличающаяся тем, что на внешней поверхности наружной оболочки на участке от смесительной головки камеры сгорания и до начала расширяющейся части сопла выполнены дополнительные каналы тракта охлаждения, соединенные с полостью коллектора окислителя, расположенного на дополнительной наружной оболочке.