Жидкостный ракетный двигатель
LIQUID-PROPELLANT ROCKET ENGINE

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при проектировании жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).
Одной из основных проблем, возникающих при создании ЖРД, является обеспечение максимальных энергетических характеристик и высоких показателей надежности.
Известен кислородно-керосиновый ЖРД для охлаждения камеры которого применяется сжиженный гелий, который также является добавкой к топливной композиции. При этом гелий с выхода из насоса входит в каналы регенеративного охлаждения камеры двигателя и затем поступает в газогенератор. В газогенераторе обеспечивается сгорание кислорода и керосина при стехиометрическом соотношении, а необходимое последующее снижение температуры полученного газа до значений, допускаемых используемыми конструкционными материалами турбины, реализуются за счет его балластировки гелием, поступающим в газогенератор. Полученный таким образом рабочий газ поступает на привод турбины, и далее – в камеру сгорания (патент РФ № 2273754,  МПК F02K 9/48).
Основными недостатками данного ЖРД являются высокая стоимость гелия, а также трудности, связанные с его хранением в баке ракеты и последующим нагнетание до высоких давлений.
Задачей изобретения является устранение указанного недостатка и повышение энергетических характеристик и показателей надежности ЖРД.
Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный жидкостный ракетный двигатель, содержит камеру сгорания с трактом охлаждения и форсуночной головкой, генератор синтез-газа, турбонасосный агрегат, включающий в себя насос окислителя, насос горючего, насос воды и турбину, вход которой сообщается с выходом генератора синтез-газа, а выход с форсуночной головкой.
Охлаждение камеры сгорания может осуществляться горючим.
В варианте исполнения охлаждение камеры сгорания осуществляется водой.
Предлагаемый ЖРД, за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи – повышение энергетических характеристик и показателей надежности ЖРД.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная схема ЖРД; на фиг.2 – принципиальная схема ЖРД в варианте исполнения.
Предлагаемый ЖРД содержит камеру сгорания 1 с трактом охлаждения 2 и форсуночной головкой 3, генератор синтез-газа 4, турбонасосный агрегат 5, включающий в себя насос окислителя 6 с подкачивающей ступенью 7, насос горючего 8, насос воды 9 и турбину 10.
При этом вход турбины 10 сообщается с выходом генератора синтез-газа 4, а выход – с форсуночной головкой 3.
В варианте исполнения охлаждение камеры сгорания 1 осуществляется горючим (фиг. 1).
В варианте исполнения охлаждение камеры сгорания 1 осуществляется водой (фиг. 2).
Предлагаемый ЖРД работает следующим образом.
Жидкий окислитель поступает на вход насоса окислителя 6 турбонасосного агрегата 5. Основная часть окислителя поступает из насоса окислителя 6 в форсуночную головку 3 камеры сгорания 1, а оставшаяся часть окислителя из подкачивающей ступени 7 – в генератор синтез-газа 4.
Горючее поступает на вход насоса горючего 8 турбонасосного агрегата 5 и далее в генератор синтез-газа 4.
Вода поступает в насос воды 9 турбонасосного агрегата 5 и далее в генератор синтез-газа 4.
Во внутренней полости генераторе синтез-газа 4 происходит смешение, воспламенение и сгорание окислителя и горючего, балластировка полученных продуктов сгорания топлива водой и образование синтез-газа.
Вырабатываемый в генераторе синтез-газа 4 синтез-газ поступает на вход турбины 10 и после срабатывания на ней поступает в форсуночную головку 3.
В камере сгорания 1 окислитель и синтез-газ смешиваются, воспламеняются и сгорают. Образовавшиеся продукты сгорания компонентов топлива истекают из камеры сгорания 1, создавая реактивную тягу двигателя.
В варианте исполнения горючее поступает на вход насоса горючего 8 турбонасосного агрегата 5 и далее в тракт охлаждения 2 камеры сгорания 1. Горючее из тракта охлаждения 2 поступает в генератор синтез-газа 4. При этом вода из насоса 9 поступает в генератор синтез-газа минуя тракт охлаждения 2.
В варианте исполнения охлаждение камеры сгорания 1 осуществляется водой, поступающей из насоса воды 9 в тракт охлаждения 2. После прохождения тракта охлаждения 2 вода поступает в генератор синтез-газа 4. При этом горючее из насоса горючего 8 поступает в генератор синтез-газа минуя тракт охлаждения 2.
Использование предлагаемого изобретения позволит повысить энергетические характеристики и показатели надежности ЖРД.