УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
COOLING UNIT OF JET ENGINE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструированию турбореактивных двигателей, преимущественно Черемушкина О.В.
Широко известны устройства для охлаждения реактивных двигателей регенеративным и пленочным способами (см. Космонавтика, Маленькая энциклопедия, издательство «Советская энциклопедия», Москва, 1968 г.; с.294-295, с.305).
Близким по своей технической сути является защищенный в январе 1936 г. дипломный проект А.Л.Березняком, предусматривающий открытое испарительное охлаждение двигателей М-103 летательного аппарата, при котором пар уходит в атмосферу с расчетом запаса воды - 760 литров на один час полета (А.Н.Пономарев. Советские авиационные конструкторы, издание второе, исправленное и дополненное, военное издательство Министерства обороны СССР, Москва, 1980 г., с.181).
Недостатком этого технического решения является низкое значение КПД, связанное с нерациональным расходом воды и ее паровой фракции.
Наиболее близкими по своей технической сути являются устройства для охлаждения реактивного двигателя пленочным способом в виде отверстий, прорезей для прохода компонентов топлива в пристеночное пространство камеры сгорания (см. Реактивные двигатели, Государственное Научно-техническое издательство, Оборонгиз, Москва, 1962 г., с.457-461).
Существенным недостатком этих устройств является их недостаточная эффективность по сравнению к предлагаемому устройству охлаждения реактивного двигателя, в котором охлаждение камеры сгорания осуществляется дополнительным, более теплоемким хладагентом в виде паровой фракции воды с конструктивным обеспечением увеличения скорости магистрального прохождения компонентов топлива в камеру сгорания реактивного двигателя.
Технической задачей изобретения является создание системы охлаждения реактивного двигателя, значительно повышающей эффективность охлаждения.
Эта задача решается за счет того, что устройство для охлаждения реактивного двигателя, содержащее отверстия, прорези камеры сгорания для прохода компонентов топлива в пристеночное пространство камеры сгорания, при этом горючее, в качестве хладагента и компонента топлива, поступает в камеру сгорания реактивного двигателя по магистрали подачи горючего из бака через: насос, пропорционер топливовоздухораспределителя летательного аппарата, электромагнитный кран, в нормально закрытом положении, охладительный тракт внешней цилиндрической части соплового аппарата, разделитель потока горючего, выходной патрубок которого соединен с охладительной магистралью внешней цилиндроконической стенки камеры сгорания, образованной внешним винтоподобным каналом профилированного цилиндроконического каркаса, выполненного П-образно, винтоподобно в сторону упорного кольцевого днища камеры сгорания, жестко установленного профильными вершинами на прилегающих поверхностях внешней и промежуточной цилиндроконических стенках камеры сгорания, торцевые части которых закреплены коническими частями на силовом кольце, установленном на внешней части промежуточного силового корпуса реактивного двигателя, а цилиндрическими частями - на силовом кольце, установленном через прилегающую часть внешней цилиндроконической стенки камеры сгорания на внешней поверхности упорного кольцевого днища, к внешнему фланцу которого через болтовые крепления прикреплена тыльная часть силового кольца, при этом на внутренней части силового кольца выполнены пазы и кольцевая проточка, соосно которой в прилегающей части внешней цилиндроконической стенки камеры сгорания по диаметру выполнены отверстия, а на поверхности упорного кольцевого днища - кольцевая проточка, радиальные сквозные каналы, с выходными отверстиями подачи горючего, как хладагента и компонента топлива, во внутреннюю полость профилированного кольцевого днища с выполненными на нем отверстиями-форсунками, закрепленного стопорными болтами, расположенными на внешней и внутренней частях упорного кольцевого днища через внешнее и внутреннее стопорные кольца, установленные во внешней и внутренней кольцевых проточках упорного кольцевого днища, а также фланцами патрубков, установленными через отверстия профилированного кольцевого днища в резьбовое соединение с отверстиями упорного кольцевого днища - прохода газового потока, для обеспечения работы предварительного испарителя и огневой связи смежных реактивных двигателей летательного аппарата, а также фланцами корпусов выдвижных свечей зажигания, охлаждаемых горючим, установленными через отверстия профилированного кольцевого днища в резьбовые соединения с отверстиями упорного кольцевого днища, и зафиксированными резьбовыми частями корпусов электрических приводов выдвижных подпружиненных штоков с контактами возбуждения электрической дуги, для охлаждения которых на диэлектрических втулках выполнены отверстия-форсунки в форме встречных конусообразных стенок, и проточки с отверстиями, соосно которым на корпусах выдвижных свечей зажигания радиально выполнены отверстия и отражательный профиль, выполненный в передней части выдвижных подпружиненных штоков для изменения направления движения горючего, поступающего из внутренней полости профилированного кольцевого днища через радиальные пазы упорного кольцевого днища; а также выполнены отверстия-форсунки на основаниях прижимных фланцев корпусов выдвижных свечей зажигания, кроме этого, внутренняя цилиндрогрушевидная стенка камеры сгорания охлаждается горючим, проходящим через выходной патрубок разделителя потока горючего, проходной канал силовой стойки промежуточного силового корпуса реактивного двигателя, проходной штуцер с направляющим патрубком проходной кольцевой камеры, жестко установленной на внутренней поверхности дополнительной цилиндрогрушевидной стенки, проходные отверстия дополнительной цилиндрогрушевидной стенки, совмещенные с внешним и внутренним винтоподобными каналами профилированного цилиндрогрушевидного каркаса, образующим двойную магистраль охлаждения внутренней цилиндрогрушевидной стенки камеры сгорания, выполненной П-образно в сторону упорного кольцевого днища, установленного профильными вершинами на прилегающих поверхностях внутренней и дополнительной цилиндрогрушевидных стенках камеры сгорания, при этом их торцевые части закреплены грушевидными частями на силовом кольце, установленном на внутренней части промежуточного силового корпуса реактивного двигателя, а цилиндрическими частями - на силовом кольце, установленном через прилегающую часть внутренней цилиндрогрушевиднои стенки камеры сгорания на внутренней поверхности упорного кольцевого днища, к внутреннему фланцу которого через болтовые крепления закреплена его тыльная часть, причем на внутренней части силового кольца выполнены пазы и кольцевая проточка, соосно которой на внутренней цилиндрогрушевидной стенке камеры сгорания выполнены отверстия, совмещенные с внутренней кольцевой проточкой радиальными сквозными каналами упорного кольцевого днища подачи горючего, как хладагента и компонента топлива в камеру сгорания реактивного двигателя; кроме этого, окислитель (кислород), в качестве хладагента и компонента топлива, из бака подается в зону горения камеры сгорания по магистрали подачи окислителя через насос, испаритель кислорода, обратный клапан, регулятор состава окислителя, топливовоздухораспределитель, магистраль окислителя с установленным электромагнитным краном в нормально закрытом положении, систему подачи окислителя через осевую полость реактивного двигателя регулятора подачи окислителя, направляющие пазы кольцевой вставки графитового поглотителя тепла и полость, образованную неподвижной внешней поверхностью регулятора подачи окислителя и внутренней поверхностью дополнительной цилиндрогрушевидной стенкой камеры сгорания, при этом поверхности кольцевых выступов с выполненными поперечными пазами на цилиндрической неподвижной части регулятора подачи окислителя сопряжены с внутренней цилиндрической частью дополнительной цилиндрогрушевидном стенкой камеры сгорания, проходные каналы выполнены на цилиндрических частях внутренней и дополнительной цилиндрогрушевидных стенках через профилированный цилиндрогрушевидный каркас, полость профилированной цилиндроконусной вставки, ее отверстия-форсунки для подачи окислителя в зону горения камеры сгорания и профилировано выполненные каналы-форсунки на периферии ее конусной части для пленочного охлаждения критической части камеры сгорания; кроме этого, атмосферный поток, как хладагент и компонент топлива, поступает в камеру сгорания реактивного двигателя через: центробежный компрессор летательного аппарата, регулятор состава окислителя, топливораспределитель и далее в камеру сгорания реактивного двигателя; кроме этого, кольцевая емкость регулятора состава окислителя с помощью фланцев установлена на нижней кольцевой части корпуса центрального редуктора летательного аппарата, во внутренней полости которой установлены внутренняя и наружная кольцевые перегородки, образующие внутреннюю кольцевую полость движения атмосферного потока и наружную кольцевую полость движения кислорода, и атмосферного потока с выполненными на них соосно и радиально по окружности отверстиями под установку цилиндрических стаканов, зафиксированных в посадочных местах кольцевым элементом с установленными на нем входными патрубками движения атмосферного потока, при этом на боковых стенках цилиндрических стаканов выполнены проходные окна, движения атмосферного потока в наружную кольцевую полость кольцевой емкости, а на донной части цилиндрических стаканов, как и на днище кольцевой емкости, соосно и противоположно выполнены отверстия под установку блоков с ограничителями хода, подпружиненных ограниченно подвижными контактными штоками, с выполненными на них осевыми прорезями, а также подпружиненные входные и выходные токопередатчики с входными и выходными токопроводами, выведенными за корпус кольцевой емкости и соединенными с аналогичными токопроводами других подпружиненных токопередатчиков регулятора состава окислителя в общие входные и выходные электрические цепи, а также выполнены центральные отверстия под установку направляющих блоков подвижных штоков, на верхних частях которых установлены запорные клапаны, а на нижних частях - подпружиненные поршни, на лобовых поверхностях которых установлены контактные шайбы с конусообразно выполненными посадочными местами сопряжения с конусными частями подпружиненных, ограниченно подвижных контактных штоков системы разрыва/включения электрической схемы исполнительных устройств подачи окислителя к реактивным двигателям; кроме этого, на внутренних, нижних частях юбок подпружиненных поршней выполнены шлицевые части, сопряженные с наружными шлицевыми частями внутренних стаканов, установленных центральной частью через осевые отверстия поршневых гильз, установленных через резьбовые части в кольцевые элементы, которые жестко установлены на днище кольцевой емкости; при этом во внутренних полостях внутренних стаканов через их центральные части установлены опорные площадки пружин подпружиненных поршней с возможностью осевого перемещения и фиксации регулировки нагрузки пружин подпружиненных поршней, предпоршневые полости которых соединены воздушными патрубками с проходными окнами корпуса центрального редуктора летательного аппарата для движения атмосферного потока, через: отверстия, выполненные на днище кольцевой емкости; внутреннюю кольцевую полость кольцевой емкости, воздушные патрубки и воздушные каналы корпуса центрального редуктора управления величиной хода подпружиненных поршней и запорных клапанов регулятора состава окислителя, при этом на внешней боковой стенке кольцевой емкости выполнены отверстия, закрытые установленным кольцевым коллектором, на котором установлен входной патрубок подачи окислителя (кислорода) в наружную кольцевую полость регулятора состава окислителя, а на внутренней боковой стенке кольцевой емкости, на этом же уровне, установлены выходные патрубки подачи окислителей через топливовоздухораспределитель летательного аппарата к реактивным двигателям, кроме этого, устройство принудительного перехода на охлаждение (работу) реактивного двигателя кислородом состоит из выполненных осевых каналов в центральных частях опорных площадок пружин и пристыкованных к ним кольцевой воздушной магистрали, соединенной воздухопроводом через: электромагнитный кран в нормально открытом положении сброса атмосферного воздуха из подпоршневой полости подпружиненных поршней и электромагнитный кран в нормально закрытом положении подачи атмосферного воздуха в подпоршневые полости подпружиненных поршней из воздушного ресивера летательного аппарата, плюсовые клеммы которых замкнуты в одну электрическую цепь и через переключатель режима работы регуляторы состава окислителя подключены к пусковому блоку электрической схемы летательного аппарата, кроме этого, вода, в качестве хладагента в фазе высокотемпературного пара магистрального охлаждения пристеночного пространства внешней цилиндроконической стенки камеры сгорания, поступает из бака по водопроводу через: насос, пропорпионер топливовоздухораспределителя, электромагнитный кран, в нормально закрытом положении, водяную охладительную камеру охладителя газового потока, кран ручного управления установки оптимального температурного режима работы реактивного двигателя и входную часть водопровода испарительной магистрали, выполненной в виде кольцевого радиатора, установленного в полости кольцевой камеры предварительного испарителя реактивного двигателя, внутренняя полость которого соединена патрубками с вертикально-противоположно расположенной парой патрубков прохода газового потока, установленных в упорном кольцевом днище; газоотводами, введенными в патрубки огневой связи смежных реактивных двигателей летательного аппарата, соединенных с горизонтально-противоположно расположенной парой патрубков прохода газового потока, также установленных в упорном кольцевом днище, при этом на частях патрубков огневой связи, выведенных за корпус реактивного двигателя, установлены промежуточные электромагнитные краны смежных реактивных двигателей летательного аппарата и газоотводы, введенные в зону работы лопаток газовой турбины реактивного двигателя для их охлаждения газовым потоком более низкой температуры, чем газовый поток в сопловом аппарате, на которых установлены краны ручного управления установки оптимального температурного режима работы реактивного двигателя, охладительные радиаторы охладителей газового потока; кроме этого, выходная часть паропровода испарительной магистрали, предварительного испарителя реактивного двигателя, соединена с внешней испарительной магистралью камеры сгорания, образованной профилированном цилиндрическим каркасом, выполненным П-образно и винтоподобно в сторону соплового аппарата, установленного профильными вершинами на прилегающие поверхности промежуточной цилиндроконической и наружной цилиндрической стенок камеры сгорания, при этом наружная цилиндрическая стенка установлена передней частью на кольцевом выступе промежуточного силового корпуса реактивного двигателя, а задней частью - на внешней поверхности внутреннего силового кольца, и через внешний фланец упорного кольцевого днища - с внутренним корпусом реактивного двигателя винтовой фиксацией, при этом в выходной части внешней испарительной магистрали образована кольцевая паронакопительная полость с установленным в ней через наружную цилиндрическую стенку камеры сгорания тепловым переключателем управления режимом охлаждения внешней цилиндроконической стенки камеры сгорания высокотемпературным паром, а также выполненными отверстиями в передней части промежуточной цилиндроконической стенки прохода паровой фракции во внутренний винтоподобный канал профилированного цилиндроконического каркаса внешней цилиндроконической стенки камеры сгорания, с выполненными на ней отверстиями выхода высокотемпературного пара в охладительную полость, образованную установленной в пристеночное положение, сопряженной с внешней профилированной цилиндроконической вставкой, с выполненными на ней прорезями в сторону соплового аппарата для обеспечения пленочного охлаждения высокотемпературным паром ее внутренней поверхности вдоль огневой стенки; при этом передняя ее часть установлена в кольцевой паз промежуточного силового корпуса реактивного двигателя, а задней профилированной кольцевой частью установлена на упорном кольцевом днище винтовой фиксацией; кроме этого, устройство продувки атмосферным воздухом парообразующих магистралей реактивного двигателя при его выключении состоит из воздушного компрессора, воздушного ресивера летательного аппарата, воздухопровода, установленного во входную часть водопровода охладителя газового потока, на котором установлены входной электромагнитный кран в нормально закрытом положении, воздушный ресивер реактивного двигателя, выходной электромагнитный кран в нормально открытом положении, а также датчик давления с нормально разомкнутыми электроконтактами, установлены на магистрали подачи горючего, управления продувкой параообразующих магистралей реактивного двигателя; кроме этого, электрическая схема управления исполнительными устройствами и обеспечения охлаждения (работы) реактивного двигателя содержит источник энергообеспечения летательного аппарата, подключенный через пусковой переключатель реактивного двигателя к электромагнитному реле управления контактной группой в нормально разомкнутом положении с замкнутыми в одну электрическую цепь токоприемными контактами, токопередающие контакты токопроводами соединены с токоприемным контактом теплового переключателя, в котором токосъемный контакт токопроводом соединен с плюсовой клеммой электромагнитного крана подачи воды в парообразующие магистрали реактивного двигателя с плюсовой клеммой электромагнитного крана, установленного на магистрали подачи горючего, с токоприемным контактом датчика давления, также установленного на магистрали подачи горючего, токосъемный контакт которого соединен токопроводом с плюсовыми клеммами входного и выходного электромагнитных кранов устройства продувки парообразующих магистралей реактивного двигателя, при этом электромагнитный кран, установленный на магистрали окислителя после топливовоздухораспределителя, токопроводом соединен с выходной клеммой пускового переключателя реактивного двигателя; кроме этого, от пускового блока электрической схемы летательного аппарата токопроводами подключены электропривод воздушного компрессора, электроприводы насосов подачи горючего, воды, общая электрическая цепь входных токопроводов регулятора состава окислителя, общая электрическая цепь выходных токопроводов которого соединена с пусковой обмоткой электромагнитного реле управления контактной группой в нормально разомкнутом положении испарителя кислорода летательного аппарата, при этом замкнутая пара токоприемных контактов электромагнитного реле токопроводом соединена с пусковым блоком электрической схемы летательного аппарата, а токопередающие контакты - с тепловым элементом испарителя кислорода, с электрическим приводом насоса подачи кислорода, а также со спаренным пусковым переключателем предзапускового режима реактивного двигателя; кроме этого, датчик давления с нормально разомкнутыми контактами топливоздухораспределителя токопроводами соединен с источником энергообеспечения и электромагнитным реле пускового блока электрической схемы летательного аппарата; кроме этого, электрическая схема обеспечения продувки парообразующих магистралей реактивного двигателя в разреженной атмосфере и безвоздушном пространстве состоит из магистрали движения окислителя, соединяющей бак окислителя с воздушным ресивером летательного аппарата, на котором установлен электромагнитный кран в нормально закрытом положении, и испарителя кислорода, входные токопроводы которых соединены через нормально разомкнутую пару контактов анероида с источником энергообеспечения летательного аппарата, вторая нормально замкнутая пара которого соединена с электроприводом воздушного компрессора и переключателем пускового блока электрической схемы летательного аппарата.
На фиг.1 изображена общая схема устройства охлаждения реактивного двигателя; на фиг.2 схематично изображен реактивный двигатель в статике; на фиг.3 - то же, в динамике; на фиг.4 - схематично изображен разрез А-А частей внешней стенки камеры сгорания реактивного двигателя; на фиг.5 схематично изображено профилированное кольцевое днище камеры сгорания, вид Б-Б, с лицевой стороны; на фиг.6 схематично изображена выдвижная свеча зажигания в статико-динамическом положении; на фиг.7 - то же, в динамике; на фиг.8 схематично изображен разрез В-В, частей цилиндрической части, внутренней цилиндрогрушевидной стенки, камеры сгорания; на фиг.9 схематично изображен вид Г-Г конусной части профилированной цилиндроконусной вставки, установленной на внутренней цилиндрогрушевидной стенке камеры сгорания, в динамике; на фиг.10 схематично изображен разрез Д-Д, промежуточной части, общего корпуса реактивного двигателя в статико-динамическом положении; на фиг.11 схематично изображен разрез регулятора состава окислителя в статике; на фиг.12 - то же, в динамике, подача в реактивный двигатель кислорода; на фиг.13 - то же, в динамике, подача в реактивный двигатель атмосферного потока и кислорода; на фиг.14 - то же, в динамике, подача в реактивный двигатель атмосферного потока; на фиг.15 - схематично изображен разрез А-А, вид сверху, показано перемещение давления атмосферного потока в полостях регулятора состава окислителя; на фиг.16 схематично изображен разрез Б, вид сверху, общей работы регулятора состава окислителя.
Предлагаемое устройство охлаждения реактивного двигателя представляет собой то, что горючее 1, в качестве хладагента и компонента топлива, поступает в камеру сгорания 2 (КС) реактивного двигателя 3 (РД) по магистрали 4 подачи горючего 1 из бака 5 через: насос 6; пропорционер 7 топливовоздухораспределителя 8 (ТВР) летательного аппарата (ЛА); электромагнитный кран 9 (ЭМК) в нормально закрытом положении; охладительный тракт 10 внешней цилиндрической части 11 соплового аппарата 12; разделитель потока 13 горючего 1, выходной патрубок 14 которого соединен с охладительной магистралью внешней цилиндроконической стенки 15 КС 2, образованной внешним винтоподобным каналом 16, профилированного цилиндроконического каркаса 17, выполненного П-образно, винтоподобно в сторону упорного кольцевого днища 18 (УКД) КС 2, жестко установленного профильными вершинами на прилегающих поверхностях внешней 15 и промежуточной 19 цилиндроконических стенок КС 2, торцевые части которых закреплены: коническими частями на силовом кольце 20, установленном на внешней части промежуточного силового корпуса 21 РД 3, а цилиндрическими частями - на силовом кольце 22, установленном через прилегающую часть внешней цилиндроконической стенки 15 КС 2, на внешней поверхности УКД 18, к внешнему фланцу которого через болтовые крепления 23 закреплена тыльная часть силового кольца 22, при этом на внутренней части силового кольца 22 выполнены пазы 24 и кольцевая проточка 25, соосно которой в прилегающей части внешней цилиндроконической стенки 15 КС 2 по диаметру выполнены отверстия 26, а на поверхности УКД 18 - кольцевая проточка 27, радиальные сквозные каналы 28 с выходными отверстиями 29 - подачи горючего 1, как хладагента и компонента топлива, во внутреннюю полость 30 профилированного кольцевого днища 31 (ПКД), с выполненными на нем отверстиями-форсунками 32, закрепленного стопорными болтами 33, расположенными на внешней и внутренней частях УКД 18, через внешнее и внутреннее 36 стопорные кольца, установленных во внешней 37 и внутренней 38 кольцевых проточках УКД 18, а также фланцами 39 патрубков 40, установленных через отверстия ПКД 31, в резьбовое соединение с отверстиями УКД 18 - прохода газового потока 41, обеспечения работы предварительного испарителя 42 и огневой связи смежных РД ЛА, а также фланцами 43 корпусов 44, охлаждаемых горючим 1, выдвижных свечей зажигания 45 (ВСЗ), установленных через отверстия ПКД 31 в резьбовые соединения с отверстиями УКД 18, зафиксированных резьбовыми частями корпусов 46 электрических приводов 47 выдвижных подпружиненных штоков 48 с контактами возбуждения электрической дуги 49, для охлаждения которых на диэлектрических втулках 50 выполнены отверстия-форсунки 51 в форме встречных конусообразных стенок и проточки 52 с отверстиями 53, соосно которым на корпусах 44 ВСЗ 45 выполнены радиально отверстия 54 и отражательный профиль 55, выполненный в передней части выдвижных, подпружиненных штоков 48, - изменения направления движения горючего 1, поступающего из внутренней полости 30 ПКД 31 через радиальные пазы 56 УКД 18, а также выполнены отверстия-форсунки 57 на основаниях прижимных фланцев 43 корпусов 44 ВСЗ 45, кроме этого, внутренняя цилиндрогрушевидная стенка 58 КС 2, охлаждаемая горючим 1, проходящим через: выходной патрубок 59 разделителя потока 13 горючего 1; проходной канал 60 силовой стойки 61 промежуточного силового корпуса 21 РД 3; проходной штуцер 62 с направляющим патрубком 63 проходной кольцевой камеры 64, жесткоустановленной на внутренней поверхности дополнительной цилиндрогрушевидной стенки 65; проходные отверстия 66, дополнительной цилиндрогрушевидной стенки 65, совмещенные с внешним и внутренним винтоподобными каналами 68 профилированного цилиндро-грушевидного каркаса 67, образуя двойную магистраль охлаждения внутренней цилиндрогрушевидной стенки КС2, выполненного П-образно в сторону УКД 18, установленного профильными вершинами на прилегающих поверхностях внутренней 58 и дополнительной 65 цилиндрогрушевидных стенках КС 2, при этом их торцевые части закреплены: грушевидными частями - на силовом кольце 69, установленном на внутренней части промежуточного силового корпуса 21 РД 3, а цилиндрическими частями - на силовом кольце 70, установленном через прилегающую часть внутренней цилиндрогрушевидной стенки 58 КС 2, на внутренней поверхности УКД 18, к внутреннему фланцу которого через болтовые крепления 71 закреплена его тыльная часть, при этом на внутренней части силового кольца 70 выполнены пазы 72 и кольцевая проточка 73, соосно которой на внутренней цилиндрогрушевидной стенке 58 КС 2 выполнены отверстия 74, совмещенные с внутренней кольцевой проточкой 75 радиальными сквозными каналами 28 УКД 18 подачи горючего 1, как хладагента и компонента топлива в КС 2 РД 3, кроме этого, окислитель 76 (кислород), в качестве хладагента и компонента топлива, из бака 77 подается в зону горения КС 2 по магистрали 78 подачи окислителя, через: насос 79; испаритель 80 кислорода 76; обратный клапан 81; регулятор состава окислителя 82 (РСО); ТВР 8; магистраль окислителя 78 с установленным ЭМК 83, нормально закрытом положении; систему подачи окислителя через осевую полость 84 РД 3; регулятор подачи окислителя 85; направляющие пазы 86 кольцевой вставки графитового поглотителя тепла 87; полость 88, образованную неподвижной внешней поверхностью регулятора подачи окислителя 85 и внутренней поверхностью дополнительной цилиндрогрушевидной стенкой 65 КС 2, при этом поверхности кольцевых выступов 89 с выполненными поперечными пазами 90 на цилиндрической неподвижной части регулятора подачи окислителя 85 находятся в режиме сопряжения с внутренней цилиндрической частью дополнительной цилиндрогрушевидной стенкой 65 КС 2; проходные каналы 91, выполненные на цилиндрических частях внутренней 58 и дополнительной 65 цилиндрогрушевидных стенках через профилированный цилиндрогрушевидный каркас 67; полость 92 профилированной цилиндроконусной вставки 93, ее отверстия - форсунки 94, - подачи окислителя в зону горения КС 2 и профилировано выполненные каналы-форсунки 95, на периферии ее конусной части, - пленочного охлаждения критической части КС 2, кроме этого, атмосферный поток 96, как хладагент и компонент топлива, поступает в КС 2 РД 3 через: центробежный компрессор 97 ЛА; РСО 82; ТВР 8 - далее по аналогии подачи кислорода 76 в КС 2 РД-3, кроме этого, кольцевая емкость 98 РСО 82 фланцами 99 установлена на нижней кольцевой части корпуса центрального редуктора 100 ЛА, во внутренней полости которой установлены внутренняя 101 и наружная 102 кольцевые перегородки, образуя внутреннюю кольцевую полость 103, - движения атмосферного потока 96, и наружную кольцевую полость 104, - движения кислорода 76 и атмосферного потока 96, с выполненными на них соосно, радиально по окружности отверстий, под установку цилиндрических стаканов 105, зафиксированных в посадочных местах кольцевым элементом 106 с установленными на нем входными патрубками 107 движения атмосферного потока 96, при этом на боковых стенках цилиндрических стаканов 105 выполнены проходные окна 108 движения атмосферного потока 96 в наружную кольцевую полость 104 кольцевой емкости 98, а на донной части цилиндрических стаканов 105, как и на днище кольцевой емкости 98, соосно противоположно выполнены отверстия под установку блоков 109 с ограничителями хода ПО, подпружиненных, ограниченно подвижных контактных штоков 111 с выполненными на них осевыми прорезями 112, а также подпружиненных входных 113 и выходных 114 токопередатчиков с входными 115 и выходными 116 токопроводами, выведенными за корпус кольцевой емкости 98 и соединенными с аналогичными токопроводами других подпружиненных токопередатчиков 113, 114 РСО 82, в общие входные и выходные электрические цепи, а также выполнены центральные отверстия под установку направляющих блоков 117 подвижных штоков 118, на верхних частях которых установлены запорные клапаны 119, а на нижних частях - подпружиненные поршни 120, на лобовых поверхностях которых установлены контактные шайбы 121 с конусообразно выполненными посадочными местами 122, - сопряжения с конусными частями подпружиненных, ограниченно подвижных контактных штоков 111, - системы разрыва/включения электрической схемы исполнительных устройств, подачи определенного состава окислителя 76, 96, к РД 3, кроме этого, на внутренних нижних частях юбок подпружиненных поршней 120 выполнены шлицевые части 123, находящиеся в режиме сопряжения с наружными шлицевыми частями 124 внутренних стаканов 125, установленных центральной частью, через осевые отверстия поршневых гильз 126, установленных через резьбовые части в кольцевые элементы 127, жестко установленные на днище кольцевой емкости 98, при этом во внутренних полостях внутренних стаканов 125 через их центральные части установлены опорные площадки 128 пружин 129 подпружиненных поршней 120 с возможностью осевого перемещения и фиксации, - регулировки нагрузки пружин 129 подпружиненных поршней 120, предпоршневые полости которых соединены с проходными окнами 130 корпуса центрального редуктора 100 ЛА, - движения атмосферного потока 96, через: отверстия 131, выполненные на днище кольцевой емкости 98; внутреннюю кольцевую полость 103 кольцевой емкости 98; воздушные патрубки 132; воздушные каналы 133 корпуса центрального редуктора 100, - управления величиной хода подпружиненных поршней 120 и запорных клапанов 119 РСО 82, при этом на внешней боковой стенке кольцевой емкости 98 выполнены отверстия 134, закрытые установленным кольцевым коллектором 135, на котором установлен входной патрубок 136, - подачи окислителя (кислорода) 76 в наружную кольцевую полость 104 РСО 82, а на внутренней боковой стенке кольцевой емкости 98, на этом же уровне установлены выходные патрубки 137, - подачи окислителей 76, 96, через ТВР 8 Л А, к РД 3, кроме этого, устройство принудительного перехода на охлаждение (работу) РД 3 кислородом 76 состоит из выполненных осевых каналов 138 в центральных частях опорных площадок 128 пружин 129 и пристыкованных к ним кольцевой воздушной магистрали 139, соединенной воздухопроводом 140, через: ЭМК 141, нормально открытом положении, - сброса атмосферного воздуха 142 с подпоршневой полости подпружиненных поршней 120; ЭМК 143, нормально закрытом положении, - подачи атмосферного воздуха 142 в подпоршневые полости подпружиненных поршней 120, из воздушного ресивера 144 ЛА, плюсовые клеммы которых замкнуты в одну электрическую цепь, и через переключатель 145 режима работы РСО 82 подключены к пусковому блоку 146 электрической схемы ЛА, кроме этого, вода 147, в качестве хладагента, в фазе высокотемпературного пара 148, магистрального охлаждения пристеночного пространства, внешней цилиндроконической стенки 15 КС 2 поступает из бака 149 по водопроводу 150 через: насос 151; пропорционер 152 ТВР 8; ЭМК 153, нормально закрытом положении; водяную охладительную камеру 154 охладителя газового потока 155; кран 156 ручного управления, - установки оптимального температурного режима работы РД 3; входную часть водопровода 150 испарительной магистрали 157, выполненной в виде кольцевого радиатора, установленного в полости кольцевой камеры 158, - предварительного испарителя 42 РД 3, внутренняя полость которого соединена: патрубками 159 с вертикально-противоположно расположенной парой патрубков 40, - прохода газового потока 41, установленных в УКД 18; газоотводами 160, введенными в патрубки 161 огневой связи смежных РД ЛА, соединенных с горизонтально-противоположно расположенной парой патрубков 40, - прохода газового потока 41, также установленных в УКД 18, при этом на частях патрубков 161 огневой связи, выведенных за корпус РД 3, установлены промежуточные ЭМК 162 смежных РД ЛА и газоотводы 163, введенные в зону работы лопаток газовой турбины 164 РД 3, для их охлаждения газовым потоком 41 более низкой температуры, чем газовый поток в сопловом аппарате 12, на которых установлены краны ручного управления 165, - установки оптимального температурного режима работы РД 3; охладительные радиаторы 166 охладителей газового потока 155, кроме этого, выходная часть паропровода испарительной магистрали 157 предварительного испарителя 42 РД 3 соединена с внешней испарительной магистралью 167 КС 2, образованной установкой профилированного цилиндрического каркаса 168, выполнена П-образно, винтоподобно в сторону соплового аппарата 12, профильными вершинами установленного на прилегающих поверхностях промежуточной цилиндроконической 19 и наружной цилиндрической 169 стенок КС 2, при этом наружная цилиндрическая стенка 169 установлена передней частью на кольцевом выступе промежуточного силового корпуса 21, РД 3, а задней частью - на внешней поверхности внутреннего силового кольца 22, и фланцем через внешний фланец УКД 18, с внутренним корпусом 170 РД 3, винтовой фиксацией, при этом в выходной части внешней испарительной магистрали 167 образована кольцевая паронакопительная полость 171 с установленным в ней, через наружную цилиндрическую стенку 169 КС теплового переключателя 172, - правления режимом охлаждения внешней цилиндроконической стенки 15 КС 2 высокотемпературным паром 148, а также выполненными отверстиями 173 в передней части промежуточной цилиндроконической стенки 19 - прохода паровой фракции, во внутренний винтоподобный канал 174 профилированного цилиндроконического каркаса 17, внешней цилиндроконической стенки 15 КС 2 с выполненными на ней отверстиями 175 - выхода высокотемпературного пара 148 в охладительную полость 176, образованную установленной в пристеночное положение, в режиме сопряжения, внешней профилированной цилиндроконической вставки 177 с выполненными на ней прорезями 178, в сторону соплового аппарата 12, - обеспечения пленочного охлаждения высокотемпературным паром 148 ее внутренней поверхности, вдоль огневой стенки 179, при этом передняя ее часть установлена в кольцевой паз 180 промежуточного силового корпуса 21 РД 3, а задней профилированной кольцевой частью установлена на УКД 18 винтовой фиксацией, кроме этого, устройство продувки атмосферным воздухом 142 парообразующих магистралей РД 3, при его выключении состоит из: воздушного компрессора 181 воздушного ресивера 144 ЛА; воздухопровода 140, установленного во входную часть водопровода 150 охладителя газового потока 155, на котором установлены: входной ЭМК 182 в нормально закрытом положении; воздушный ресивер 183 РД 3; выходной ЭМК 184 в нормально открытом положении, а также датчик давления 185, нормально разомкнутыми электроконтактами, установленный на магистрали 4 подачи горючего 1, - управления продувкой парообразующих магистралей РД 3, кроме этого, электрическая схема управления исполнительными устройствами, обеспечения охлаждения (работы) РД 3 содержит, - источник энергообеспечения 186 ЛА, подключенный через пусковой переключатель 187 РД 3, к электромагнитному реле 188 (ЭМР), - управления контактной группой 189 в нормально разомкнутом положении, с замкнутыми в одну электрическую цепь токоприемными контактами, токопередающие контакты которых соединены: с токоприемным контактом теплового переключателя 172, токосъемный контакт которого токопроводом соединен с плюсовой клеммой ЭМК 153, - подачи воды в парообразующие магистрали РД 3; с плюсовой клеммой ЭМК 9, установленного на магистрали 4 подачи горючего 1; с токоприемным контактом датчика давления 185, также установленного на магистрали 4 подачи горючего 1, токосъемный контакт которого соединен токопроводом с плюсовыми клеммами входного 182 и выходного 184 ЭМК, - устройства продувки парообразующих магистралей РД 3, при этом ЭМК 83, установленный на магистрали окислителя 78, после ТВР 8, токопроводом соединен с выходной клеммой пускового переключателя 187 РД 3, кроме этого, от пускового блока 146 электрической схемы ЛА, токопроводами подключены: электропривод воздушного компрессора 181; электроприводы насосов 6, 151 подачи, - горючего 1, воды 147; общая электрическая цепь входных токопроводов 115 РСО 82, общая электрическая цепь выходных токопроводов 116 которого соединена с пусковой обмоткой ЭМР 190, - управления контактной группой 191 в нормально разомкнутом положении, испарителя 80 кислорода 76 ЛА, при этом замкнутая пара токоприемных контактов ЭМР 190 токопроводом соединена с пусковым блоком 146 электрической схемы ЛА, а токопередающие контакты - с тепловым элементом испарителя 80 кислорода 76; с электрическим приводом насоса 79 подачи кислорода 76, а также со спаренным пусковым переключателем 192 предзапускового режима РД 3, кроме этого, датчик давления 193, нормально разомкнутыми контактами ТВР 8, токопроводами соединен с источником энергообеспечения 186 и ЭМР 194 пускового блока 146, электрической схемы ЛА, кроме этого, электрическая схема обеспечения продувки парообразующих магистралей РД в разреженной атмосфере и безвоздушном пространстве кислородом 76, состоящий из магистрали 193 движения окислителя, соединяющей бак окислителя 77 с воздушным ресивером ЛА 144, на которой установлен ЭМК 196 в нормально закрытом положении и испаритель кислорода 197, входные токопроводы которых соединены через нормально разомкнутую пару контактов анероида 198 с источником энергообеспечения 198 ЛА, вторая нормально замкнутая пара которого соединена с элекроприводом воздушного компрессора 181 и переключателем пускового блока 146 электрической схемы ЛА.
Использование предлагаемого устройства охлаждения РД, преимущественно в РД Черемушкина О.В. (Патент РФ №2250387 от 20.04.2005 г.), и его преимущественного использования на ЛА Черемушкина О.В. (Патенты РФ №2214945 от 27.10.2003 г., №2261823 от 10.10.2005 г.), а также их использования на воздушно-космических самолетах с возможностью многократного промежуточного ремонта за счет замены профилированного кольцевого днища и профилированных вставок, КС РД выработавших свой ресурс.
Работает устройство охлаждения РД 3 следующим образом. Включается спаренный пусковой переключатель 192 (Фиг.1) - предзапускового режима РДЗ, включая электропривод насоса 79 подачи окислителя 76 из бака 77ЛА, по магистрали окислителя 78 в ТВР8 ЛА, через: испаритель 80 кислорода 76 с установленным под электрическую нагрузку тепловым элементом; обратный клапан 81; выходной патрубок 136; кольцевой коллектор 135; отверстие кольцевой емкости 98; наружную кольцевую полость 104; выходные патрубки 137 РСО 82. При этом давление газообразного кислород 76 в наружной кольцевой полости 104 РСО 82 и ТВР 8 повышается. При достижении давления окислителя, соответствующего дежурному режиму работы РД 3, замыкаются электрические контакты датчика давления 193 ТВР 8, включая ЭМР 194 пускового блока 146 электрической схемы ЛА, замыкая его контактную группу, при этом спаренный пусковой переключатель 192 устанавливается в исходное положение, включая или устанавливая под электрическую нагрузку, через токопроводы, исполнительные устройства электрической схемы ЛА: электрический привод воздушного компрессора 181 ЛА; электропривод насоса 6 подачи горючего 1 в КС 2, по магистрали 4 подачи горючего 1, в охладительные магистрали РД 3 (Фиг.2, 3, 4, 5, 6, 8), через (Фиг.1), - пропорционер 7 ТВР 8 и ЭМК 9; электропривод насоса 151, подачи воды 147 по магистрали 150 в охладительные магистрали РД 3 (Фиг.3, 4), через (Фиг.1), - пропорционер 152 ТВР 8; ЭМК 153; охладитель газового потока 155; кран ручного управления 156; устанавливая под электрическую нагрузку замкнутые токоприемные контакты контактной группы 191 и ЭМР 190, управления испарителем 80 кислорода 76 ЛА, включая пусковую обмотку ЭМР 190, при этом устанавливая контактную группу 191 в замкнутое положение, обеспечения продолжения работы эл. привода насоса 79 окислителя 76 и теплового элемента испарителя 80 кислорода 76, через, - замкнутые в одну электрическую цепь входных 115 и выходных 116 токопроводов за счет замкнутых контактными шайбами 121 подпружиненных поршней 120, подпружиненных ограниченно-подвижных контактных штоков 111 РСО 82, кроме этого, одновременно, отдельной предусмотренной электрической схемой, исполнительных устройств ЛА, - управления пусковым переключателем 187 РД 3 (Фиг.1), - включается пусковой переключатель 187 РДЗ, включая ЭМР 188, выходные токопроводы контактной группы которого включают или устанавливают под эл. нагрузку исполнительные устройства управления режимом охлаждения РД 3, при этом переключают установленные на магистралях 4, 78, горючего 1 и окислителей 76, 96, ЭМК 9, 83 в открытое положение, подачи их как хладагентов и компонентов топлива, через охладительные магистрали в КС 2 РДЗ; устанавливая под эл. нагрузку токоприемный контакт датчика давления 185, установленного на магистрали горючего 1, при повышении давления которого в РД 3, устанавливают его в замкнутое положение, при этом устанавливая входной ЭМК 182 в открытое положение, а выходной ЭМК 184 - в закрытое положение, при этом атмосферный воздух 142 из воздушного ресивера 144 ЛА по воздухопроводу 145 заполняет воздушный ресивер 183 атмосферным воздухом 142, - дежурный режим продувки парообразующих магистралей при выключении РД 3; устанавливая под эл. нагрузку токоприемный контакт теплового переключателя 172, устройство подачи воды 147 в охладительные, парообразующие магистрали РД. Одновременно с достижением рабочего давления в РД 3, - горючего 1, кислорода 76, истекающего в КС 2, отдельной, предусмотренной электросхемой исполнительных устройств ЛА, включаются (Фиг.5 (Б-Б), 6, 7) эл. приводы 47 подпружиненных штоков 48, с контактами возбуждения электрической дуги 49, охлаждаемых горючим 1 ВСЗ 45, при выдвижении которых в переднее положение, наружными их поверхностями перекрываются отверстия 53 диэлектрических втулок 50, перекрывая проход движения горючего 1 из охладительной полости 30 (Фиг.3, 7) ПКД 31, - осуществляя внутреннее охлаждение ВСЗ 45 в статическом положении. Одновременно подается напряжение на электроприводы 47 и высокое напряжение на контакты возбуждения электрической дуги 49, - возникшие электрические дуги воспламеняют топливо, при достижении устойчивого воспламенения топлива ВСЗ 45 отключаются, подпружиненные штоки 48 устанавливаются в исходное положение, открывая отверстие 53 диэлектрических втулок 50, прохода горючего 1 - в КС 2, через внутреннюю полость ВСЗ 45. Отдельной, предусмотренной электрической схемой, исполнительных устройств управления ТВР 8 ЛА, регулирующей подачу в КС 2 РД 3 компонентов топлива, - РД 3 выводится в дежурный режим работы, при повышении общей температуры которого, достаточной для парообразования воды 147, замыкаются эл. контакты теплового переключателя 72 (Фиг.1), устанавливая ЭМК 153 в открытое положение, при этом вода 147 через охладительную камеру 154 охладителя газового потока 155 по водопроводу 150 через кран ручного управления 156 поступает в парообразующие магистрали РД 3 (Фиг.1, 2, 3, 4), осуществляя охлаждение внешнего пристеночного пространства КС 2 высокотемпературным паром 148, поступающим через: отверстия 175 внешней цилиндроконической стенки 15 КС2; охладительную полость 176; прорези 178 внешней профилированной цилиндроконической вставки 177. При достижении устойчивой работы РД 3 через предусмотренные устройства, механизмы, отдельной эл. схемы ЛА, - запускается центробежный компрессор ЛА, (Фиг.1), нагнетающий и создающий давление атмосферного потока 96 в проходных окнах 130 центрального редуктора 100 ЛА, превышающего давления кислорода 76 в наружной, кольцевой полости 104 РСО 82, - работающего в режиме прямой подачи кислорода 76, в КС 2 РД 3 (Фиг.12, 16 сектор А-А), при этом атмосферный поток 96 (Фиг.13, 15) через: входные патрубки 107; воздушные каналы 133, корпуса центрального редуктора 100; воздушные патрубки 132; внутреннюю кольцевую полость 103 РСО 82; отверстия 131, выполненные на днище кольцевой емкости 98 РСО 82, - поступает в предпоршневую полость, подпружиненных поршней 120 и, преодолевая напряжение пружин 129, перемещает запорные клапаны 119 и подпружиненные поршни 120 РСО 82 в нижнее положение, при этом атмосферный поток 96 через проходные окна 108 цилиндрических стаканов 105 поступает в наружную кольцевую полость 104 РСО 82, смешиваясь с подаваемым из испарителя 80 ЛА кислородом 76, в КС 2 РД 3, - режима смешанной подачи кислорода 76 и атмосферного потока 96 в КС 2 РД 3 (Фиг.13, 16 - сектор Б-Б). При дальнейшем перемещении запорных клапанов 119 и подпружиненных поршней 120 РСО 82 до крайнего нижнего положения, под воздействием давления атмосферного потока 96 подпружиненные, ограниченно подвижные контактные штоки 111 зависают над посадочными местами 122 контактных шайб 121 подпружиненных поршней 120, разрывая эл. цепь входных 115 и выходных 116 токопроводов РСО 82, при этом пусковая обмотка ЭМР 190 выключается, устанавливая контактную группу 191 в нормально разомкнутое положение, выключая из работы электроривод насоса 79 и тепловой элемент испарителя кислорода 76, - режима прямой подачи атмосферного потока 96 в КС 2 РД 3 (Фиг.16 - сектор В-В), как хладагента и компонента топлива, при этом для принудительного перехода при неблагоприятных погодных условиях (дождь, снег, град), с атмосферного потока 96 на кислород 76, включается спаренный переключатель 192 (Фиг.1) предпускового режима РД 3, на период времени, достаточный для парообразования кислорода 76 испарителем 80 ЛА, создания давления кислорода 76, равным давлению атмосферного потока 96 в РСО 82 ЛА, после чего включается переключатель 145 режима работы РСО 82, при этом ЭМК 143 устанавливается в открытое положение, а ЭМК 141 сброса атмосферного воздуха 142 из подпоршневых полостей подпружиненных поршней 120 РСО 82 в закрытое положение, а из воздушного ресивера 144 ЛА, по воздухопроводу 140, атмосферный воздух 142 через: кольцевую воздушную магистраль 139; осевые каналы 138, внутренних стаканов 135, - поступает в подпоршневые полости подпружиненных поршней 120 РСО 82 под давлением, достаточным для установки подпружиненных поршней 120 и запорных клапанов 119 в статической положение, при этом электрические цепи входных 115 и выходных 116 токопроводов замыкаются, - включается пусковая электрообмотка ЭМР 190, устанавливая контактную группу 191 в замкнутое положение, при этом включаются в работу эл. привод насоса 79 кислорода 76 и тепловой элемент испарителя 80 кислорода 76, в КС 2 РД 3 подается кислород 76, для перевода в автоматическое регулирование, подачи окислителей 76, 96 в КС 2 РД 3, - выключается переключатель 146 режима работы РСО 82 ЛА. Кроме этого, газовый поток 41, отобранный из КС 2 РД 3, поступающий в кольцевую полость 158 предварительного испарителя 42 РД 3 через вертикально-противоположно расположенные патрубки 40, для нагрева испарительной магистрали 157, - процесса парообразования воды 147, а через горизонтально-противоположно расположенные патрубки 40 ПКД 31 и УКД 18 РД 3, - огневой связи смежных РД и охлаждения лопаток газовой турбины 164 РД 3 газовым потоком 41, более низкой температуры, чем газовый поток в сопловом аппарате 12 РД 3, пропущенным через охладительные радиаторы 166 охладителей газового потока 155 (Фиг.1, 10). При выключении электрической схемой РД 3 (фиг.1) пусковым переключателем 187, отдельной электрической схемой управляющих устройств ЛА, обесточиваются исполнительные устройства РД 3, устанавливаясь в статическое положение, при этом атмосферный воздух 142 из воздушного ресивера 183 РД по воздухопроводу 140, установленному во входную часть водопровода 150, охладителей газового потока 155, поступает в парообразующие магистрали КС 2, РД 3, продувая их от остатков фракции воды 147. При работе РДЗ в разреженной атмосфере и безвоздушном пространстве продувка выведенных из рабочей РД осуществляется окислителем 76 (кислородом) за счет срабатывания анероида 198 на установленной высоте полета ЛА, отключающего электропривод воздушного компрессора 181, включая в работу ЭМК 196 и испаритель кислорода 197, установленные на магистрали 195 подачи окислителя 76 в воздушный ресивер 144 ЛА. Обесточивание электрической схемы ЛА после осуществления посадки устанавливает исполнительные устройства системы охлаждения РД в статическое положение.