СОПЛОВЫЕ БЛОКИ РДТТ

Сопловой блок – один из основных элементов РДТТ, во многом определяющий его облик и энергомассовое совершенство. Он предназначен для создания тяги превращением тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в кинетическую энергию продуктов сгорания; кроме того, он используется для управления вектором тяги по направлению. В состав соплового блока входят: сопло, органы управления вектором тяги и элементы крепления к корпусу двигателя.

Конструкцию соплового блока определяют основные параметры РДТТ (тяга, удельный импульс тяги, давление в камере сгорания и на срезе сопла, заданные габариты), а также выбранное топливо. К конструкции соплового блока предъявляются требования по обеспечению удельного импульса тяги, массе соплового блока, выходному диаметру раструба и длине сопла. При конструировании соплового блока учитывают назначение ракеты, вид траектории, эксплуатационные и полетные нагрузки, необходимость использования соплового блока для управления полетом ракеты по её траектории [1].

В РДТТ применяют блоки, состоящие из одного или нескольких сопел (одно- и многосопловые блоки). Использование в двигателях одно- и многосопловых блоков зависит от назначения двигателя, конструктивной схемы ракеты, способа управления вектором тяги. Сопловой блок с одним центральным соплом (часто называемым просто соплом) проще и надёжнее многосоплового. Для создания одинакового по величине управляющего момента требуется отклонение сопла на меньший угол. Такой тип соплового блока может обеспечивать стабилизацию и управление ракетой по каналам тангажа и рыскания. Для стабилизации и управления по крену, как уже отмечалось выше, необходима установка дополнительных исполнительных органов.

РДТТ первых ракет имели многосопловые блоки, состоящие из четырёх сопел. Преимуществами такой схемы являются меньшая длина сопел и возможность управления вектором тяги по всем каналам. Однако наличие несоосного входа для продуктов сгорания в сопла вызывает увеличение массы ТЗП на заднем днище двигателя, потери удельного импульса тяги и несимметричный унос массы тепловой защиты газового тракта сопла. Для исключения обгорания концевой части (зоны среза) сопел и необходимости размещения их внутри хвостового или межступенчатого отсека ракеты приходится конструктивно ограничивать степень расширения сопел [1].

В РДТТ широко применяют осесимметричные круглые сопла (рисунок 3.1а). Кольцевые сопла (рисунок 3.1б), несмотря на возможность обеспечения больших степеней их расширения при меньших длинах сверхзвуковых частей, не нашли практического применения. Это объясняется прежде всего трудностью обеспечения стойкости зоны критического сечения, особенно при наличии в продуктах сгорания конденсированных частиц.

а б

Рисунок 3.1 - Принципиальные схемы сопел

В РДТТ могут использоваться сопла, установленные неподвижно на корпусе двигателя, и подвижные сопла, имеющие возможность углового перемещения оси сопла относительно исходного положения.
В большинстве случаев сопло устанавливают так, чтобы его продольная ось совпала с продольной осью двигателя.

В тех случаях, когда, кроме основной тяги, нужно создать дополнительную подъёмную силу (например, стартовый РДТТ), предохранить корпус центрального двигателя или корпус изделия (ракеты, летательного аппарата в связке с РДТТ) от воздействия истекающей из сопла газовой струи, направить линию действия тяги стартового РДТТ к центру масс изделия, сопла можно устанавливать под некоторым углом к продольной оси РДТТ (рисунок 3.2) [1].

Рисунок 3.2 - Схема крылатой ракеты с ускорителем

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: