Разработка высокоэффективных кислородных бустерных ТНА для ЖРД нового поколения

• Автор: Ромасенко, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 192 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Теоретические и экспериментальные исследования влияния на

работоспособность агрегатов системы подачи и двигателя окислительного газа, перепускаемого на вход в насос после турбины БТНА

1.1. Расчетно-теоретические исследования... .■

1.1.1. Энергетическая эффективность схемы

1.1.2. Условия проведения анализа

1.1.3. Исходные уравнения и вывод основных соотношений

1.1.4. Исходные данные для проведения анализа

1.1.5. Анализ результатов расчетов

1.2. Экспериментальные исследования ввода газа с избытком окислителя на вход в кислородный насос без БТНА
1.2.1. Принципиальная схема испытаний
1.2.2. Программа испытаний и измерений
1.2.З.. Основные результаты испытаний
1.3. Проверка работоспособности схемы с перепуском газа на установке большей тяги с натурным БТНА
1.4. Экспериментальное исследование систем подачи ЖРД с газовым и жидкостным приводом бустерного насоса окислителя
1.5. Выбор схемных параметров
1.6. Основные конструктивные особенности и параметры разработанных
и внедренных БТНА
2. Особенности влияния схемы с перепуском газа на динамические и
пусковые характеристики двигателя
2.1. Влияние конденсации на динамические свойства рабочего процесса в двигателе

2.1.1. Низкочастотная неустойчивость двигателя
2.1.2. Математическая модель влияния конденсации на динамику двигателя
2.2. Комбинированная схема привода БТНА
2.2.1. Математическая модель БТНА с комбинированным
приводом
2.3. Результаты теоретических исследований
3. Результаты экспериментальных исследований и опыт отработки
конструкции
3.1. Основные направления экспериментальных и доводочных работ
3.2. Влияние режимных и конструктивных факторов на виброактивность БТНА
3.3. Энергетические характеристики бустерных насосов
3.3.1. Основные предпосылки исследования энергетических характеристик
3.3.2. Методика анализа результатов испытаний
3.3.3. Характеристики БНА с гидроприводом
3.3.4. Характеристики БНА с электроприводом
3.3.5. Параметры насосной части БНА на характерных режимах
3.3.6. Эжекционный эффект повышения напора БНА
с гидроприводом
3.4. Определение массы БТНА
3.5. Влияние радиального зазора на энергетические характеристики бустерных насосов
3.6. Обеспечение технологичности и надежности БТНА
Выводы
Список литературы
Список трудов автора
Приложение. Акты внедрения
ВВЕДЕНИЕ
С началом коммерциализации космоса и расширения круга задач, решаемых с помощью ракетно-космической техники в различных областях науки, техники, обороны, народного хозяйства, все более острыми становятся вопросы повышения надежности конструкции ракет-носителей и снижения стоимости полезного груза, выводимого в космос. Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) являются основой силовых установок большинства современных космических ракет. В значительной степени улучшение энергетических характеристик и увеличение ресурса работы ЖРД тесно связано с решением задач по повышению экономичности системы подачи. Это позволяет снизить температуру генераторного газа перед турбиной турбонасосного агрегата (ТНА) или уменьшить перепад давлений на турбине.
При создании кислородно-керосиновых двигателей РД170, РД171, РД120 для ракет-носителей нового поколения "Зенит", "Энергия"" и ракетно-космической системы (РКС) "Энергия-Буран" в НПО Энергетического машиностроения имени академика В.П.Глушко впервые была поставлена задача обеспечения при высокой энергетической эффективности ЖРД пятикратного запаса по ресурсу и числу включений свыше полетного ресурса двигателя. Это означало, что с учетом двух контрольнотехнологических испытаний (основного и резервного) каждый двигатель должен был иметь семикратный запас по ресурсу и числу включений без съема со стенда. Последнее требование означало увеличение времени работы двигателя сверх полетного минимум в 7 раз, увеличение количества воздействий переходных режимов (запуска и останова) также в 7 раз без учета гарантийного запаса. Ранее для двигателей одноразового применения эти запасы составляли не более 2-2,5 полетных ресурсов.

Распределение параметров по тракту системы подачи двигателя РД-180 с БТНА с газовой турбиной
Таблица 1.2.
№ поз Наименование точек схемы Расход кг/с Температура К Давление (абс)МПа
1. Вход в двигатель 914,8 94 0,
2. Выход из бустерного насоса 944,7 95 1,
3. Вход в насос 944,7 103 1,
4. Выход из насоса 920,5 130 60,
5. Вход в клапан газагенератора 920,5 130 60,
6. Выход из клапана 920,5 130 58,
7. Г азогенератор 882,8, 807,8 54,
8. Вход в сопловой аппарат турбины 911,64 785 54,
9. Выход из турбины 919,2 669 26,
10. Выход из теплообменника 16,64 590,5 17,
11. Вход в обратный клапан 16,64 590,5 16,
12. Вход в турбину БТНА 16,64 590,5 11,
13. Выход газа из турбины БТНА 16,64 536,1 1,
В варианте с газовым приводом БТНА для оценки влияния параметров газа выполнены расчеты для разных значений давлений и температур газа перед турбиной БТНА.