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 ЖРД, содержащий камеру сгорания с трактом охлаждения и форсуночной головкой, газогенератор, насос горючего, насос окислителя и турбину, сообщенную входом с газогенератором, а выходом - с форсуночной головкой, при этом он снабжен дополнительной турбиной, вход которой сообщен с выходом из тракта охлаждения, а выход - с форсуночной головкой (патент РФ №2352804, МПК: F02K 9/44, 06.12.2007).
Указанный ЖРД работает следующим образом.
Жидкий окислитель из бака поступает в насос окислителя и далее под напором полным расходом - в газогенератор, где он вступает в реакцию горения с горючим, поступающим туда частичным расходом из насоса горючего. Образовавшийся в газогенераторе с большим избытком окислителя газ поступает на турбину, приводя ее в движение, и далее - в форсуночную головку камеры сгорания. Жидкое горючее из бака через насос горючего основным расходом поступает в тракт охлаждения камеры сгорания, где оно подогревается и газифицируется. Далее газообразное горючее из тракта охлаждения поступает на дополнительную турбину, сообщая ей энергию вращения, которая суммируется с энергией турбины, приводя в действие насосы окислителя и горючего. Из дополнительной турбины горючее поступает в форсуночную головку камеры сгорания. В камере сгорания происходит полное сгорание горючего в генераторном газе, имеющем большой избыток окислителя. Образовавшиеся продукты сгорания истекают из сопла камеры сгорания, создавая реактивную тягу двигателя.
Основным недостатком данного ЖРД является опасность возгорания элементов проточной части горячего окислительного газа.
Задачей изобретения является устранение указанного недостатка и повышение энергетических характеристик и показателей надежности ЖРД за счет использования в качестве рабочего тела для дополнительной турбины парогазовой смеси, вырабатываемой парогазогенератором.
Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный жидкостный ракетный двигатель согласно изобретению содержит камеру сгорания с трактом охлаждения и форсуночной головкой, парогазогенератор, турбонасосный агрегат, включающий в себя насос окислителя, насос горючего, насос воды, турбину, вход которой сообщается с выходом из тракта охлаждения, а выход - с форсуночной головкой, дополнительную турбину, при этом выход парогазогенератора сообщается с входом дополнительной турбины, а на выходе дополнительной турбины установлена выхлопная труба, в выходной части которой расположено сопло.
Предлагаемый ЖРД за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - повышение энергетических характеристик и показателей надежности ЖРД за счет использования в качестве рабочего тела для дополнительной турбины парогазовой смеси, вырабатываемой парогазогенератором.
Сущность изобретения иллюстрируется принципиальной схемой, приведенной на чертеже.
Предлагаемый ЖРД содержит камеру сгорания 1 с трактом охлаждения 2 и форсуночной головкой 3, парогазогенератор 4, турбонасосный агрегат 5, включающий в себя насос окислителя 6, насос горючего 7, насос воды 8, турбину 9, вход которой сообщается с выходом из тракта охлаждения 2, а выход - с форсуночной головкой 3, дополнительную турбину 10, при этом выход парогазогенератора 4 сообщается с входом дополнительной турбины 10, а на выходе дополнительной турбины 10 установлена выхлопная труба 11, в выходной части которой расположено сопло 12.
Предлагаемый ЖРД работает следующим образом.
Жидкий окислитель из бака поступает в насос окислителя 6. Основная часть окислителя из насоса 6 поступает в форсуночную головку 3 камеры сгорания 1, а оставшаяся часть окислителя - в парогазогенератор 4.
Жидкое горючее из бака через насос горючего 7 основным расходом поступает в тракт охлаждения 2 камеры сгорания 1, где оно подогревается и газифицируется. Далее газообразное горючее из тракта охлаждения 2 поступает на турбину 9. После срабатывания на турбине 9 горючее поступает в форсуночную головку 3 камеры сгорания 1.
Вода из бака через насос воды 8 полным расходом поступает в парогазогенератор 4, куда также поступает часть горючего и окислителя. В парогазогенераторе 4 происходит сгорание компонентов топлива и разбавление полученных высокотемпературных продуктов сгорания водой. Полученная в парогазогенераторе 4 парогазовая смесь поступает в дополнительную турбину 10 и далее через сопло 12, установленное в выходной части выхлопной трубы 11, сбрасывается в окружающую среду. Турбины 9 и дополнительная турбина 10 приводят в действие насосы окислителя 6, насос горючего 7 и насос воды 8.
В камере сгорания 1 основная часть окислителя и горючего, поступающие из насоса окислителя 6 и насоса горючего 7, смешиваются и сгорают. Образовавшиеся продукты сгорания истекают из сопла камеры сгорания 1, создавая реактивную тягу двигателя.
Использование изобретения позволит повысить энергетические характеристики и показатели надежности ЖРД за счет использования в качестве рабочего тела для дополнительной турбины парогазовой смеси, вырабатываемой парогазогенератором.