На стартовой позиции - страница 14
Как же происходит запуск и работа такого двигателя?
Подается команда на пусковой клапан, который открывает дорогу сжатому газу из баллона к редуктору, а из последнего — в баки горючего и окислителя. Давление в баках поднимается до рабочего и компоненты, прорвав разрывные мембраны, установленные в трубопроводах, устремляются к форсункам.
Через них компоненты впрыскиваются в камеру. Топливо воспламеняется либо от специального пиротехнического устройства, либо «самостоятельно», если компоненты самовоспламеняющиеся. В дальнейшем за счет высокой температуры газов горение поддерживается автоматически до полной выработки топлива или когда подача топлива прекратится, то есть двигатель будет выключен по команде системы управления. Для прекращения подачи служат отсечные клапаны, которые устанавливаются в магистралях подачи компонентов.
Между боевым зарядом и баком окислителя располагается отсек с приборами управления. Что заставило конструкторов разместить их именно там, в верхней части ракеты? Причина тому — ракетный двигатель. Он — источник сильной тряски, так называемой вибрации, высоких температур. Потому-то «нежная» аппаратура электронного «мозга» удалена от «грубого» ракетного двигателя.
Исполнительными органами системы управления являются рули воздушные и газоструйные. Воздушные рули, естественно, эффективно действуют лишь тогда, когда ракета летит в плотных слоях атмосферы с высокой скоростью. Газоструйные рули помещают в поток газов, истекающих из сопла двигателя. Они обеспечивают управление ракетой на любых скоростях полета, но только при работающем двигателе.
По назначению различают: рули высоты, управляющие движением ракеты в вертикальной плоскости, т. е. по углу тангажа; рули курса, управляющие движением по направлению в горизонтальной плоскости, т. е. по углу рыскания; те и другие рули могут работать как элероны, т. е. поворачивать ракету относительно ее продольной оси, т. е. по углу крена.
Теперь мы познакомимся с жидкостной ракетой с насосной системой подачи топлива. Здесь изображен один из ее возможных вариантов.
Насосные — их еще называют нагнетательными — системы подачи компонентов топлива используются, как правило, для ЖРД с большой тягой, то есть для двигателей ракет, имеющих сравнительно большие баки окислителя и горючего.
Существенная особенность такого двигателя — компоненты топлива подаются в камеру сгорания насосами, которые приводятся во вращение газовой турбиной. В данном случае источником энергии турбины является жидкостный генератор, работающий на основных компонентах топлива: часть горючего и окислителя подается в генератор и от сгорания в нем превращается в газ, который в качестве рабочего тела подается на лопатки турбины. В других вариантах источником энергии для привода турбин может служить сжатый газ, продукты сгорания пороховой шашки и т. д.
Наличие насосов позволяет разгрузить баки ракеты, выполнить их тонкими и, следовательно, довольно легкими. За счет этого можно увеличить запас топлива или полезного груза. ЖРД с насосной подачей топлива часто называют двигателями с разгруженными баками.
Но это не значит, что в баках ракеты не поддерживается определенное давление. Оно там необходимо. Правда, небольшое — порядка 2–3 атмосфер. Это так называемый наддув баков. Благодаря ему на входе в насосы создается небольшой напор компонентов топлива, что обеспечивает их нормальную работу. Кроме того, наддув необходим еще и по другой причине. При работе двигателя топливо «уходит» из баков — там может образоваться вакуум. Тогда при полете в плотных слоях атмосферы баки будут раздавлены наружным давлением воздуха. А наддув препятствует этому, повышает устойчивость стенок баков.
