На стартовой позиции
Шрифт:
Большинство жидкостных ракетных двигателей работает на двухкомпонентном топливе. На борту ракеты компоненты хранятся раздельно, в разных баках, и соединяются только в камере сгорания.
В качестве горючего могут применяться керосин, спирты и другие вещества. Окислительным компонентом могут служить кислоты с большим содержанием кислорода, например азотная кислота, а также другие вещества: четырехокись азота, жидкий кислород и т. д.
Топливо для работы ракетного двигателя может быть не только в жидком, но и в твердом агрегатном состоянии. Поэтому твердое топливо содержит горючие и окислительные
В одном случае эти элементы могут представлять собой твердый раствор и их называют двухосновными (медленно горящий ракетный порох); в другом случае механическая смесь зерен горючего и окислителя — это смесевые топлива.
Твердое двухосновное топливо обычно прессуется в шашки различной формы. Смесевое топливо заливается непосредственно в камеру сгорания и, остывая в ней, твердеет, прочно соединяясь с внутренней поверхностью стенки. Оно отливается также и в виде отдельных шашек.
Одна или несколько шашек твердого топлива, помещенных в камеру сгорания, составляют весь запас топлива данного двигателя и называются топливным зарядом.
Назначение систем управления — повышение точности стрельбы. Это своеобразный электронный «мозг» ракеты, который точно ведет ее по расчетной траектории к цели.
Все системы управления по принципу действия можно разделить на четыре основные группы: инерциальные, системы телеуправления, самонаведения, комбинированные.
В инерциальных системах все сигналы управления вырабатываются аппаратурой, расположенной непосредственно на борту ракеты в соответствии с заранее установленной программой полета.
Системы телеуправления, или системы дистанционного управления, характеризуются тем, что траектория ракеты определяется наземным пунктом. А команды управления передаются на борт ракеты по радио.
Системы самонаведения — наиболее точные, но имеют наименьший радиус действия. У таких ракет есть специальное устройство, которое автоматически следит за целью. Счетно-решающее устройство определяет положение ракеты относительно цели, вырабатывает командные сигналы и передает их на органы управления.
В комбинированных системах стараются сочетать положительные свойства разных систем управления. Например, можно использовать принцип инерциального управления и самонаведения. Большую часть пути ракета будет управляться инерциально по программе, а при подлете к цели — чтобы увеличить точность попадания — используется самонаведение.
Любая система управления включает два комплекта приборов: наведения и стабилизации. Первый определяет наивыгоднейшую для поражения цели траекторию и корректирует полет по направлению к цели. Второй следит, чтобы ракета не отклонялась от траектории, задаваемой приборами наведения при воздействии посторонних возмущающих факторов.
Как же происходит процесс управления? С момента старта на рули ракеты непрерывно поступают управляющие команды: либо от специального бортового устройства, либо с земли по радио. Рули выполняют эти команды, задаваемые приборами наведения. Этим и определяется характер траектории ракеты от места старта до цели.
На ракету во время полета действуют различные возмущающие воздействия. Пусть, например, сильный порыв ветра «попытался» отклонить ракету
Рассмотрим сначала устройство жидкостной ракеты с вытеснительной системой подачи топлива. Называется она так потому, что компоненты топлива подаются в камеру сгорания путем вытеснения их из баков газом. Эту функцию выполняет специальный агрегат, называемый аккумулятором давления. Он — обязательный элемент вытеснительной системы.
Аккумулятор — это баллон с газом. Давление в нем высокое — до 300–350 атмосфер. Чтобы снизить его до рабочего давления подачи, используется газовый редуктор. Он настраивается таким образом, чтобы обеспечить превышение давления на форсунках по сравнению с камерой сгорания на 3–7 атмосфер. Такой избыток необходим для подачи компонентов топлива в камеру и их хорошего распыления и перемешивания перед сгоранием.
Так как давление в баках горючего и окислителя довольно высокое и оно поддерживается постоянным во все время работы двигателя, то стенки их делаются достаточно толстыми, прочными. Иначе баки может разорвать. Поэтому часто ЖРД с такой системой подачи называют двигателями с нагруженными баками. Они обычно применяются для относительно небольших ракет.
Конструкция данной ракеты такова, что аккумулятор давления расположен в межбаковом пространстве. Над ним — бак окислителя, ниже его — бак горючего. Окислитель поступает по трубопроводу непосредственно к форсункам и через них в камеру сгорания. Горючее проходит более сложный путь. Чем это вызвано?
Вспомним, что ракетный двигатель — очень мощная тепловая машина. Это можно проиллюстрировать хотя бы известным примером из ракетно-космической техники: двигатель ракеты-носителя корабля «Восток» имел мощность в 20 миллионов лошадиных сил — целые три Братские гидроэлектростанции! Подобные мощности достигаются за счет того, что в камеру сгорания через специальные распылительные форсунки поступают каждую секунду сотни килограммов горючего и окислителя. Температура газов внутри камеры сгорания может достигать. 3000–3500 градусов, а максимальное давление до 50–60 атмосфер. Какие же из существующих материалов могут выдержать столь чудовищную температуру? Сталь?
Но и она плавится при температуре 1400 градусов. Значит, тупик? Неразрешимое противоречие? Однако конструкторы нашли весьма остроумное решение. Они предложили сделать стенки камеры сгорания двойными, подобно рубашке охлаждения автомобильного двигателя. Только вместо воды туда поступает один из компонентов топлива, в данном случае горючее. Оно отбирает у стенок камеры тепло и, уже подогретое, подходит к форсункам — благодаря этому еще и улучшаются условия горения топлива.