Повышение эффективности системы подачи топлива кислородно-метанового ЖРД с дожиганием восстановительного генераторного газа

• Автор: Мирошкин, Вячеслав Васильевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

’ Ш ГЛАВА 1. КИСЛОРОДНО-МЕТАНОВЫЕ ЖРД

ф МНОРАЗОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К

1.1. Свойства метана - горючего топлива ЖРД

1.1.1. Оценка качеств метана - горючего ракетного топлива в процессе развития ракетно-космической техники

1.1.2. Эффективность кислородно-метанового топлива

1.1.3. Охлаждающие свойства метана

^ 1.1.3.1. Оценка потребного расхода метана для

регенеративного охлаждения камеры

ф 1.1.3.2. Оценка потребного для регенеративного охлаждения

камеры перепада давления на тракте охлаждения

1.1.3.3 Пример расчета охлаждения метаном камер тягой около 200 тс
1.1.3.4. Допустимая температура коксо- и смолообразования
при нагреве горючего в охлаждающем тракте камеры
1.1.4. Цикловые схемы кислородно-метановых ЖРД
1.1.5. Кислородно-метановое топливо - экологически чистое топливо
1.1.6. Сырьевая база метанового топлива
ф 1.2. Требования к кислородно-метановым ЖРД
многоразового использования
1.3. Параметры метанового ЖРД тягой 200 тс
1.3.1. Методика расчета параметров двигателя
1.3.2. Двигатель с дожиганием окислительного генераторного газа

1.3.3. Двигатель с дожиганием восстановительного генераторного газа
•4Ц
“ 1.3.4. Двигатель без дожигания восстановительного
® генераторного газа
1.3.5. Анализ результатов расчета
1.4. Общий анализ и обобщение результатов
ГЛАВА 2. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ПОДАЧИ ТОПЛИВА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ СХЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ КАМЕРЫ И ГАЗОВОМ ПРИВОДЕ МЕТАНОВОГО БТНА
0 2.1. Схема охлаждения камеры без щелевых завес
2.1.1. Обоснование возможности повышения эффективности Ф системы подачи топлива при переходе на схему охлаждения
камеры без щелевых завес
2.1.2. Результаты теплового и гидравлического расчетов камеры двигателя тягой 200 тс при охлаждении камеры без щелевых завес
2.1.3. Расчет параметров ЖРД с измененной схемой
^ охлаждения камеры
2.1.4. Анализ результатов расчета параметров ЖРД с измененной схемой охлаждения камеры
2.2. Использование тепла полученного в тракте
ф охлаждения камеры в системе подачи топлива
2.3. Привод насоса БТНА горючего турбиной работающей
на метане, нагретом в тракте охлаждения камеры
2.3.1. Влияние подогрева рабочего тела турбины БТНА на эффективность системы подачи топлива метанового ЖРД многоразового использования

2.3.2. Расчет параметров ЖРД с турбиной БТНА,
работающей на метане из тракта охлаждения камеры
Щ 2.4. Выводы по Главе
• ГЛАВА 3. КОМБИНИРОВАННАЯ СХЕМА ПОДАЧИ
ТОПЛИВА МЕТАНОВОГО ЖРД
3.1. Энергетическая эффективность комбинированной
схемы подачи топлива
3.2. Исследование влияния параметров замкнутого контура на температуру генераторного газа
3.2.1. Объект, методика исследования и условия
Щ- проведения расчётов
3.2.2. Оптимальные параметры турбины
• 3.2.3. Исследование влияния работоспособности
теплообменника на снижение температуры генераторного газа
3.2.3.1. Расчёт максимально достижимого снижения температуры генераторного газа
3.2.3.2. Расчёт снижения температуры генераторного газа
х при исключении из контура теплообменника
3.3. Расположение дополнительной турбины ТНА вместе
с вторыми ступенями насосов на отдельном валу ТНА
3.4. Изменение энергетической эффективности комбинированной схемы подачи топлива по мере
• уменьшения величины ТЯГИ
3.5. Выводы по Главе
4. ВЫВОДЫ
^ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Для того, чтобы критическая частота вращения вала метанового насоса с турбиной не лежала вблизи номинального значения частоты вращения ТНА, принято решение об использовании первой ступени метанового насоса без шнека (в отличие от насоса горючего в схеме с дожиганием окислительного генераторного газа). Бескавитационная работа бесшнековой ступени потребовала дополнительного напора бустерного насоса, что привело к существенному возрастанию мощности основного метанового насоса вследствие увеличения закольцованного через него расхода на привод гидротурбины БНА.
В рассматриваемой схеме ЖРД камера (8) также имеет регенеративное охлаждение горючим, с использованием для этого 25-30% от всего расхода метана через ЖРД. Эта доля горючего подается первой ступенью насоса в охлаждающий тракт камеры, а после него вновь соединяется в смесителе (9) с остальной массой горючего и поступает во вторую ступень насоса. Дополнительно камера снабжена двумя поясами завесного охлаждения питаемыми от первой ступени метанового насоса.
Давление метана на входе в тракт регенеративного охлаждения камеры выбрано максимально допустимое, такое, чтобы на всех режимах работы двигателя с учетом разбросов характеристик узлов и агрегатов из-за допусков и при всех допустимых условиях на входе в двигатель давление на входе в тракт охлаждения не превышало 500 кгс/см2 из-за прочности паяных конструкций.
Термодинамические свойства восстановительного кислороднометанового генераторного газа предопределили использование турбины реактивного типа с двумя ступенями.
Результаты расчетов параметров схемы ЖРД с дожиганием восстановительного генераторного газа приведены в табл. 1.3.