ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности перехода к динамическим методам охлаждения ЖРД (1933 г. — конец 30-х гг из "развитие методов теплозащиты жидкостных ракетных двигателей " Говоря О развитии работ по охлаждению ЖРД, можно с полным основанием утверждать, что в большинстве стран 1933 г. стал переломным в решении этой проблемы. Именно в этом году начались широкие работы по применению динамических методов охлаждения в СССР, Германии, США (АРО). Один лишь Годдард, начавший свои работы по ЖРД раньше других исследователей, раньше приступил и к применению методов, основанных на съеме тепла протекающей жидкостью. Предпосылки для перехода к этим методам состояли в том, что исследователи различных стран, решив стоявшие перед ними начальные задачи, стали предъявлять новые, повышенные требования к ЖРД, стремясь увеличить их экономичность, уменьшить массу, обеспечить более длительное время их непрерывной работы. Разумеется, всегда было желательно обеспечить стационарное охлаждение двигателей, при котором количество тепла, поступающего в стенку от продуктов сгорания, равно количеству тепла, отводимого от нее при заданной температуре, т.е. без ее перегрева. Решение новь1х задач было невозможно с помощью старых методов. [c.24] Переход к применению динамических методов охлаждения в каждой стране (и даже у отдельных групп специалистов одной страны) имел свои особенности, но прежде чем начать их анализ, отметим одну закономерность теплопередачи в ЖРД. [c.25] Проследим, как будут меняться условия для внешнего регенеративного охлаждения, например, цилиндрической камеры сгорания при изменении ее диаметра. Отметим, что при заданной удельной расходонапряжен ности и длине камеры сгорания расход компонентов топлива (а значит, и хладагента) пропорционален площади ее поперечного сечения, а суммарный тепловой поток — площади ее боковой поверхности. При уменьшении диаметра объем камеры сгорания будет уменьшаться пропорционально квадрату диаметра, а площадь — пропорционально диаметру. Другими словами, с уменьшением диаметра расход топлива уменьшается быстрее, чем суммарный тепловой поток, поступающий в стенку, т.е. величина теплового потока, приходящегося на 1 кг топлива (хладагента), увеличивается. Но это увеличение не может продолжаться до бесконечности — для топлива существуют допустимые температурные пределы, обусловленные его кипением, разложением и тл. Следовательно, при некоторых условиях может оказаться, что расхода топлива не хватает для обеспечения общего теплосъема с поверхности двигателя. [c.25] Теперь обратимся к графику (рис. 14), на котором показана область применимости внешнего регенеративного охлаждения для азотно-кислотных стальных двигателей с гладким кольцевым охлаждающим трактом (область IV). Ниже будет показано, что практически все двигатели 30-х гг. по величинам давления в камере и силе тяги находились в области (I), в которой расхода одного компонента топлива не хватало, чтобы при отсутствии организованного внутреннего охлаждения обеспечить общий теплосъем с поверхности двигателя на стационарном режиме передачи тепла от газов к хладагенту. [c.25] В областях II, III трудно было обеспечить теплосъем в районе крити-ческого сечения сопла. Для двигателей, характерных для 30-х гг., это было связано прежде всего с технологическими трудностями реализации малой величины зазора кольцевого охлаждающего тракта. В расчетах, результаты которых представлены на рассматриваемом графике, предполагалось, что в то время невозможно было обеспечить зазор меньше 1 мм. [c.26] Таким образом, перед исследователями 30-х гг. на пути реализации внешнего регенеративного охлаждения (с целью обеспечения стационарной температуры внутренней стенки камеры) стояли серьезные трудности. [c.26] Еще более сложно было решить эту задачу с помощью одного лишь внутреннего охлаждения недостаточные знания сущности и особенностей внутрикамерных процессов, отсутствие жаропрочных материалов, технологические трудности применения транспирационного метода охлаждения не оставляли, по существу, никаких надежд на успех. [c.26] Вместе с тем определяющая особенность перехода к динамическим методам, присущая для всех специалистов того времени, как раз и состояла в попытках охлаждения камер сгорания с помощью либо одного только внутреннего, либо одного только внешнего охлаждения. [c.26] Вернуться к основной статье