ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности развития методов охлаждения ЖРД в США из "развитие методов теплозащиты жидкостных ракетных двигателей " Считая, что достигнуть мирового господства можно лишь с помощью новых видов оружия, руководители США приняли решение провести ознакомительные работы по созданию межконтинентальных баллистических ракет. В 1946—1947 гг. на фирме Конвэр в рамках программы создания такой МБР, получившей название Атлас , была создана первая американская баллистическая ракета МХ-774. Она имела четырехкамерный ЖРД фирмы Риэкшн Моторе с тягой 3,6 тс (35,4 кН), ее длина составляла 10,4 м, диаметр 0,76 м [6, с. 8]. После трех ее запусков в 1948 г. дальнейшие работы по созданию Атласа были в США прекращены и специалисты сосредоточили свои усилия на разработке управляемых самолетов-снарядов. [c.98] Именно по такому пути, т.е. по пути создания управляемых самолетов-снарядов, и пошли американские специалисты в решении проблемы беспилотной доставки к месту цели атомных боевых зарядов. [c.99] Работы по указанным снарядам начались в США в 1946-1947 гг. и проводились широким фронтом. Кроме снарядов со средней дальностью полета ( Регюлис , Матадор ), разрабатывались сразу два варианта межконтинентальных снарядов. Первый вариант, дозвуковой, имел название Снарк и создавался с целью получения стратегического оружия в кратчайшие сроки. Второй вариант, сверхзвуковой, известный под названием Навахо , был перспективным и разрабатывался с целью получения в более или менее отдаленном будущем самолета-снаряда, практически неуязвимого для существовавших средств ПВО. [c.99] Снаряд Навахо должен был иметь дальность полета 8000 км со скоростью М = 2 -г 3. В соответствии с проектом он должен был состоять из собственно снаряда с планером, примерно таким же, как у обычного бомбардировщика, и стартовой ракеты с однокамерным ЖРД. Запуск самолета-снаряда производился вертикально с помощью этой ракеты на высоту 30 км, где он отцеплялся от нее и совершал самостоятельный полет до цели с помощью ТРД — на первом варианте или с помощью прямоточного реактивного двигателя — на последующих вариантах. [c.99] Для стартовой ракеты проекта Навахо и создавались в первое послевоенное десятилетие самые мощные в США двигатели, причем в окончательном варианте на ней должен был устанавливаться однокамерный ЖРД с тягой 180 тс (1770 кН) [210, с. 901-902]. [c.99] Первый двигатель для этого снаряда был модификацией ЖРД ракеты А-4. Изменения коснулись в основном формы камеры сгорания, которая стала цилиндрической, конструкции форсуночной головки, которая имела одну форкамеру вместо 18 шт., предусмотренных на А-4. Кроме того, американским специалистам удалось улучшить характеристики турбонасосного агрегата и усовершенствовать систему охлаждения. В настоящее время подробности этих улучшений неизвестны, поэтому можно лишь предполагать, что в части системы охлаждения были, по-видимому, сняты дополнительные пояса завесы и внутреннее охлаждение осуществлялось 75%-ным водным раствором спирта, избыток которого создавался в пристеночном слое головкой двигателя. [c.99] Турбонасосный агрегат, как и на А-4, работал от продуктов разложения перекиси водорода. Двигатель развивал тягу на Земле, равную 34 тс (334 кН) при давлении в камере 22,5 кгс/см (2,3 МПа) [25]. Этот ЖРД был в основном готов в 1950 г. и с 1952 г. проходил летные испытания на самолете-снаряде Навахо-1 [210, с. 901—902]. [c.99] Из работ Е. Зенгера им было известно о возможностях трубчатых камер выдерживать высокие давления при достаточно малой толщине трубок, обеспечивающей хорошие условия теплопередачи. Однако большие камеры, изготовленные намоткой одной-двух трубок, имели бы слишком большие гидравлические потери и, следовательно, были непригодны для практического использования. Предельным случаем увеличения числа заходов охлаждающего тракта (которое закономерно должно было иметь место при увеличении расхода топлива) могли быть камеры с продольным расположением трубок — идея, высказанная Зенгером в одном из его патентов. Но такие камеры при определенном давлении могли потерять устойчивость. Выход из этого положения состоял в стягивании камер наружными бандажами той или иной конструкции, воспринимающими давление продуктов сгорания. В связи со сложной геометрией камеры и сопла поперечное сечение у трубок должно было быть переменным по их длине. [c.100] Трубчатая конструкция, учитывающая все указанные позитивные факторы, была запатентована в США в 1950 г. [214]. [c.100] В 1953 г. был создан первый в США двигатель трубчатой конструкции, предназначавшийся для самолета-снаряда Навахо- I . Двигатель имел тягу 54,5 тс (535 кН), давление в камере было таким же, как и на предыдущем ЖРД. Впервые также был предусмотрен газогенератор, работавший на основном топливе, подававшемся в него из распределительных трубопроводов за турбонасосным агрегатом. Этот двигатель не проходил летных испытаний в составе самолета-снаряда, но в следующем году был создан улучшенный его вариант для снаряда Навахо-1 М . Этот ЖРД имел тягу 61,3 тс (610 кН) при давлении в камере 35 кгс/см (3,58 МПа), удельный импульс 264 с (2600 м/с) и работал уже на керосине и жидком кислороде. Мощность его трубонасосного агрегата возросла по сравнению с ЖРД для Навахо-1 почти в 3 раза [228, с. 89—96]. [c.100] Двигатели для самолета-снаряда Навахо сыграли большую роль в развитии ракетной техники США, отношение к которой в первой половине 50-х гг. по ряду причин несколько изменилось. В 1951 г. в этой стране были отпущены ассигнования на разработку баллистических ракет среднего и дальнего радиуса действия, что позволило начать работы по созданию оперативно-тактической ракеты Редстоун , ракеты с дальностью полета 800 км, предназначавшейся для армии США, и межконтинентальной баллистической ракеты МХ-1593, позже названной Атлас [27, с. 96]. [c.100] Однако заказ на ракету с дальностью полета 800 км вскоре был аннулирован в связи с тем, что Министерство обороны США считало излишним вооружать ею армию, а работы по созданию Атласа в то время не вышли в область реально осуществимых проектов. Была создана только ракета Редстоун , которая с 1952 г. находилась в производстве, а в 1953 г. проходила летные испытания [210, с. 903]. Она была разработана немецкими специалистами под руководством В. фон Брауна и отличалась от А-4 в основном тем, что имела большую массу полезной нагрузки, составлявшую около 5 т, что позволяло, следовательно, оснастить ракету атомным боевым зарядом [46, с. 265]. Ее стартовая масса составляла 18 т, дальность полета достигала 320 км [46, с. 265 6, с. 10]. [c.100] В 1954 г. началась непосредственная разработка МБР Атлас [210, с 903], на которой также нашли применение двигатели, предназначавшиеся для самолетов-снарядов Навахо . Первоначально Атлас представляла собой одноступенчатую ракету пакетной схемы. Один маршевый ЖРД располагался по ее оси, а два ускорителя были установлены в боковых гондолах. В качестве маршевого двигателя использовался модифицированный ЖРД Навахо-111 , ускорителями служили также модифицированные двигатели Навахо-11 , переведенные на углеводородное топливо IP-4 и жидкий кислород [210]. Первый запуск опытного образца ракеты состоялся 11.VII 1957 г. [c.101] Разработка двигателей для ракет Титан , Тор , и Юпитер (S-3), начавшаяся позже разработки ЖРД для ракеты Атлас , проводилась с большой преемственностью опыта, полученного при создании маршевого двигателя LR-89 этой ракеты. К концу 50-х гг. в процессе работ над этим семейством двигателей специалистам США удалось увеличить тягу до 75 тс (735 кН) (на ЖРД Атласа ) и повысить давление в камере до 40 кгс/см (4,1 IVina) (на ЖРД для Тора ), применяя при этом новый тип керосина RP-1. [c.101] Кроме этих двигателей, в 1956 г. была построена и испытана камера сгорания с тягой 135 тс (1320 кН), а в конце 1958 г. прошел испытания ЖРд Е-1 с тягой 180 тс (1770 кН), работавший на четырехокиси азота и несимметричном диметилгидразине [25, с. 19]. Однако этот двигатель не нашел практического применения в связи с отсутствием заказчика — работы по самолету-снаряду Навахо , для которого ЖРД Е-1, по-видимому, предназначался, были прекращены, а для ракетной техники на повестке дня стояла задача создания более экономичных двигателей. [c.101] Все большие двигатели, предназначавшиеся для баллистических ракет среднего и дальнего радиуса действия, а также для ракет-носителей, имели регенеративное охлаждение. Например, на ЖРД AJ-10-101, использовавшемся на второй ступени ракеты-носителя Авангард , камера была изготовлена из трубок и обтягивалась сверху проволокой. Один из компонентов топлива протекал по трубкам от среза сопла к головке и охлаждал тем самым стенки камеры. Форсунки на головке были расположены по концентрическим окружностям так, что во внешнем ряду были установлены форсунки горючего, создававшие его избыток в пристеночном слое [211]. [c.101] или примерно такое охлаждение имели все указанные выше ЖРД. [c.101] Во второй половине 50-х гг. появилось семейство самолетных ЖРД AR-1, AR-2, AR-2-1, AR-2-2, работавших на 90% перекиси водорода и углеводородном горючем [96, с. 410], охлаждение которых было также регенеративное окислителем. Камеры этих ЖРД были несвязанной конструкции. [c.101] Успехи в разработке огнеупорных материалов привели к попыткам их использования на небольших штатных двигателях, предназначавшихся, как правило, для тактических снарядов. Такнапример, в 1953 г. на снаряде Ника был установлен двигатель фирмы Белл с камерой, имевшей керамическую облицовку карбидом кремния, связанным с нитридом кремния [210, с. 896]. Однако этот способ теплозащиты ЖРД не нашел в то время широкого распространения, так как двигатели с относительно небольшой продолжительностью работы в основном были заменены РДТТ. [c.102] В 1960 г. в США был создан двигатель ЬР-99-РМ-1 для экспериментального самолета Х-15. На этом ЖРД вновь нашли применение огнеупорные материалы — камера сгорания была изготовлена из трубок и изнутри была облицована двуокисью циркония. Двигатель работал на жидком кислороде и безводном аммиаке, который использовался в качестве хладагента [147, 195]. [c.102] Вернуться к основной статье