ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Работы по динамическим методам охлаждения ЖРД в Германии и Австрии из "развитие методов теплозащиты жидкостных ракетных двигателей " Придя к идее емкостного охлаждения водой, немецкие специалисты работавшие на Ракетенфлюгплатце , вскоре сделали следующий шаг в развитии методов охлаждения. Они заменили охлаждение водой на охлаждение горючим, которое подавалось из баков в ту же рубашку, которая использовалась при емкостном охлаждении. [c.40] Двигатель испытывался с марта 1933 г. Его камера длиной 700 мм имела форму эллипсоида, диаметр критического сечения сопла равнялся примерно 50 мм, диаметр среза - 84 мм. Он потреблял бензин и жидкий кислород, развивал тягу порядка 250 кгс (2450 Н) при давлении в камере 18 кгс/см (1,84 МПа), время его непрерывной работы составляло примерно 30 с, удельный импульс был низким и составлял примерно 90 с (880 м/с). Для лучшего охлаждения топливо подавалось в камеру с большим (62%) избытком окислителя. Бензин из баков поступал в охлаждающий тракт, зазор которого составлял 66 мм [243, с 226] Другими словами, этот ЖРД имел как бы переходную систему охлаждения, имевшую черты как емкостного (с помощью жидкости), так и внешнего проточного регенеративного охлаждения. В своей книге В. Лей приводит аналогичную схему системы охлаждения одного из спирто кислородных двигателей того времени (рис. 19) [46, с. 115]. [c.40] С приходом В Германии в 1933 г. к власти фашистов работы на Ракетенфлюгплатце , как известно, были свернуты. Большое количество специалистов перешли работать на экспериментальную станцию Кум-мерсдорф-Запад , относившуюся, как уже отмечалось, к военному министерству. [c.40] Тяга этого ЖРД составляла 300 кгс (2940 Н) при давлении в камере 10 кгс/см (1,02 МПа) удельный импульс достигал 184 с (1800 м/с). Двигатель имел вытеснительную систему подачи топлива и охлаждался спиртом, протекавшим с большой скоростью (т.е. зазор был уже уменьшен) по охлаждающему тракту [243, с. 228, 46, с. 156]. [c.40] Этот ЖРД был полностью готов в 1933 г. и предназначался для ракеты А-1, а в декабре 1934 г. в составе ракет Макс и Морис (или А-2) он прошел летные испытания, в ходе которых они достигли высоты 2 км [46, с. 156]. [c.40] Подробности, связанные с разработкой этого двигателя, неизвестны, что приводит к разногласиям, встречающимся в литературе, относительно некоторых особенностей его конструкции. Например, в работах [76, с. 38 132, с. 71] указывается, что камера сгорания двигателей ракет А-1 и А-2 размещалась в баке горючего, а отсюда некоторые исследователи делают вывод, что охлаждение этих ЖРД осуществлялось с помощью емкостного метода. [c.40] В дальнейшем тяга ЖРД ракеты А-1 была увеличена с 300 (2940 Н) до 1000 кгс (9800 Н), т.е. был создан, по существу, новый двигатель, имевший лишь некоторое сходство с тем, который предназначался для ракеты А-1 и использовался на ракете А-2. [c.40] К декабрю 1937 г. в Пенемюнде, куда были перенесены работы Куммерсдорфской группы, уже была готова ракета А-3. Ее двигатель развивал тягу, равную 1500 кгс (14700 Н). Он работал ИЗ 75%-ном водном растворе спирта и жидком кислороде, давление в его камере составляло 10 кгс/см (1,02 МПа), удельный импульс доходил до 184 с (1800 м/с). Топливо в камеру подавалось под давлением азота, который газифицировался с помощью электрических подогревателей. Относительно техники охлаждения этого ЖРД в настоящее время известно лишь то, что он имел проточное охлаждение спиртом [243, с. 228]. Этот двигатель прошел летные испытания в составе ракеты А-3, которые состоялись осенью 1937 г. [46, с. 160]. [c.41] Следующий двигатель, предназначавшийся для ракеты А-5, имел тягу 4500 кгс (44 кН) и с точки зрения проблемы охлаждения, по-видимому, не имел существенных отличий от предыдущих ЖРД. Его первые летные испытания в составе ракеты А-5 были проведены осенью 1938 г. [46, с. 161]. [c.41] В Австрии практические работы по ЖРД начались лишь в 1933 г. и проводились Е. Зенгером. Они стали известны у нас в стране сравнительно недавно, благодаря историко-техническому исследованию, проведенному И. Зенгер-Бредт и Р. Энгелем, результаты которого приведены в работе [243]. [c.41] Зенгер развивал свои идеи в основном тем же путем, что и другие исследователи. Задумавшись над методами тепловой защиты, он пришел к идее емкостного охлаждения водой. Не имея возможности проверить эту идею сразу на ракетном двигателе, ученый решил провести эксперимент с помощью газовой горелки. В декабре 1938 г. он, нагревая ею боковую стенку бака с водой, убедился, что этот метод малопригоден для условий ЖРД — стенка быстро прогорала, так как паровая подушка, образовывавшаяся при кипении воды в месте нагрева, оттесняла от стенки воду, нарушая тем самым ее (т.е. стенки) охлаждение [243, с. 230]. [c.41] После этого опыта Е. Зенгер обратился к поиску материалов, способных работать в условиях ЖРД. С этой целью он нагревал в пламени автогенной горелки пластины и трубы из электродного графита, вольфрама, окиси магния и др. и пришел к выводу о том, что. самые тщательные меры не могут помешать очень быстрому разрушению футеровки камеры и критического сечения сопла [243, с. 231—232]. [c.41] Исследования по огнеупорным материалам приводят Е. Зенгера к двум интересным идеям во-первых, он предложил допускать в процессе работы двигателя разрушение теплозащитного слоя, обновляя его после каждого полета летательного аппарата [243, с. 232] во-вторых, он предложил добавлять в топливо подходящее вещество (немного карбонила железа, асфальта и т.д.), которое при горении выпадает и осаждается на стенке, ...так что происходит регенерация футеровки стенки [243, с. 232]. Другими словами, ученый предложил метод охлаждения отложением, нашедший (пока ограниченное) практическое применение в настоящее время. [c.41] Первый проект ЖРД Е. Зенгера (SR-1) предполагал разработку длинного конусного расширяющегося сопла, облицованного изнутри огнеупорным материалом и имеющего охлаждающую рубашку для внешнего регенеративного охлаждения [243, с. 230]. [c.42] Во втором проекте его двигателя (SR-2), в декабре 1933 г. была предусмотрена более сложная система охлаждения. Камера сгорания этого ЖРД должна была иметь покрытие огнеупорными материалами емкостное охлаждение водой и внешнее охлаждение жидким кислородом, протекающим по спиральной трубке вокруг камеры внутри водяной рубашки [243, с. 232]. [c.42] Считая необходимым применить внешнее проточное охлаждение, Е. Зенгер провел соответствующие эксперименты. Он нагревал в пламени горелки медные и стальные трубы, по которым протекала водопроводная вода, и установил, что при определенном ее расходе трубы хорошо противостоят тепловым нагрузкам. Эти опыты имели очень большое значение для его последующих работ. [c.42] Длина двигателя была равна 180 мм, диаметр камеры — 57 мм, диаметр критического сечения сопла — 12 мм, степень расширения сопла составляла 10 1. Топливом служили газообразный кислород и дизельное горючее, подаваемое в камеру с помощью трехцилиндрового ручного насоса. Вокруг камеры был предусмотрен кольцевой охлаждающий тракт, по которому протекала вода. [c.42] Всего с этим двигателем было проведено около 60 испытаний, в ходе которых тяга составляла примерно 1-3 кгс (9,8-29,4 Н), удельный импульс изменялся в разных опытах от 85 (830 м/с) до 150 с (1470 м/с), давление в камере составляло примерно 45 кс/см (4,6 МПа), а максимальное время непрерывной работы - 26 мин [243, с 233]. [c.42] Вернуться к основной статье