Файл: Пересада С.А. Зенитные ракетные комплексы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 141

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

давления в камере сгорания двигателя и применение топлив с увеличенным удельным весом (уменьшается объем, занимаемый топливом, при сохранении его энер­ гетики).

Воздушно-реактивные двигатели (несколько типов) нашли применение в ЗУР в виде прямоточных воздуш­ но-реактивных двигателей (ПВРД), которые могут ра­ ботать на жидком и твердом горючем.

В этих двигателях в качестве окислителя использует­ ся атмосферный кислород, что исключает необходимость в специальном окислителе, входящем в бортовой запас топлива. Это обстоятельство в принципе могло бы спо­ собствовать резкому сокращению стартового веса ЗУР, так как по весу окислитель значительно превосходит го­ рючее.

Однако потребность в большом количестве окружаю­ щего воздуха и предопределяет недостатки ПВРД. Основ­ ным из них является зависимость работы двигателя от

условий

полета

и окружающей

среды. Надежная

работа

П В Р Д

требует

определенного диапазона скоростей по­

лета и

по высоте ограничена

пределами атмосферы

(практическая

максимальная высота применения

ПВРД

составляет около 40 км). Кроме того, ПВРД требуют специальных устройств для приема и подачи забортного воздуха в двигатель. Эти устройства, называемые вход­ ными диффузорами, увеличивают площадь поперечного

сечения

ракеты (мидель) и приводят к возрастанию ее

лобового

сопротивления. Д л я

надежного

запуска П В Р Д

необходимо разгонять ракету

стартовыми

ускорителями

до определенной скорости, а в ходе ее полета не допу­ скать падения скорости ниже определенного значения, характерного для каждой конкретной конструкции ПВРД. Наконец, несмотря на кажущуюся простоту конструкции ПВРД, ее отработка сложна и трудоемка.

Несмотря

на эти недостатки,

П В Р Д находят

приме­

нение в ряде

зарубежных ЗУР

для стрельбы на

боль­

шие дальности, так как обеспечивают преимущество ЗУР в стартовом весе.

Прямоточный

воздушно-реактивный

двигатель

(рис. 28) состоит

из входного диффузора,

камеры сгора­

ния, элементов для подачи горючего, стабилизатора пла­ мени и выходного сопла.

108


Входной диффузор, называемый иногда воздухоза­ борником, служит для подачи воздуха в камеру сгорания двигателя. Для этого он тормозит набегающий поток воздуха от скорости полета до скорости около 60— 100 м/сек на входе в камеру сгорания. Торможение по­ тока воздуха сопровождается ростом давления в нем.

t

- . -

2

_ , 3

Рис. 28.

Схема прямоточного воздушно-реактивного двигателя:

/ — входной

диффузор; 2— камера сгорания; 3 — выходное сопло;

4 — форсун­

ки для подачи

горючего; 5 — стабилизатор пламени; / — сжатие;

/ / — впрыск

горючего

и

стабилизация пламени; / / / — сгорание; IV — расширение

Желаемый закон изменения давления в потоке воздуха обеспечивается за счет формы и размеров диффузора. По месту расположения различают лобовые и боковые входные диффузоры.

Камера сгорания предназначена в основном для обес­ печения устойчивого процесса сгорания, т. е. безотказ­ ной работы ПВРД во всех режимах полета ЗУР при максимально возможной полноте сгорания и минималь­ ных тепловых и гидравлических потерях при движении воздуха и продуктов сгорания в камере.

В некоторых сечениях входного диффузора в поток воздуха через соответствующие элементы (например, форсунки при жидком горючем) подается горючее и та­ ким образом образуется топливо-воздушная смесь.

В начале камеры сгорания располагается стабилиза­ тор пламени, который способствует горению смеси. Для запуска П В Р Д топливо-воздушная смесь поджигается за стабилизатором пламени с помощью внешнего источника воспламенения. После этого процесс горения становится непрерывным.

Продукты сгорания (газы), нагретые до высокой тем­ пературы, поступают к выходному соплу двигателя. При

109


истечении из него поток их расширяется и Тепловая энергия преобразуется в кинетическую энергию направ­ ленного движения.

Камера

сгорания П В Р Д

имеет

значительную длину

и диаметр

и представляет

собой

дополнительный вес.

Для более рационального ее использования, предусмат­ ривающего сокращение стартового веса ЗУР, в некото­ рых конструкциях помещают в нее твердое топливо стар­ тового тандемного ускорителя.

По компоновке на ЗУР бывают встроенные и вынесен­ ные ПВРД . В первом случае двигатель размещается в корпусе ЗУР, а воздушно-газовый тракт двигателя про­ ходит внутри корпуса, иногда по всей длине ракеты. Вы­ несенные ПВР Д (обычно два) располагаются на пило­ нах под корпусом ЗУР или один сверху, другой снизу корпуса. Баки с горючим и системы его подачи к двига­ телям при этом размещаются в корпусе ракеты.

Тяга ПВР Д определяется по формуле

 

 

Р =

К - ѵ

_ ) ,

 

 

 

S

 

 

 

 

где 0 в = Ѵн5вхУн —весовое

количество

воздуха, посту­

пающее за одну секунду через вход­

ное

сечение

диффузора

площадью

SBX,

т. е. секундный

весовой расход

воздуха

на

входе

и

— удельный

вес воздуха в набегающем со скоро­

стью ѵи

потоке);

 

 

g = 9,81 м/сек2—'ускорение

силы тяжести;

wa —скорость истечения продуктов сгора­

ния на

срезе

сопла,

м/сек.

Единичный импульс (удельная тяга) ПВР Д опреде­

ляется по формуле

 

 

 

 

 

О г

Org

 

 

 

где GT — расход горючего,

кгс/сек.

 

 

 

Ранее отмечалось, что повышение единичного импуль­ са РДТТ можно достигнуть только за счет увеличения скорости истечения из сопла продуктов сгорания, что за­ висит в основном от повышения температуры горения топлива. Однако это связано с техническими трудностя­ ми, главным образом — с обеспечением термостойкости

110


конструкции РДТТ. В ПВРД можно получить высокий единичный импульс, не повышая скорости истечения продуктов сгорания, а следовательно, и температуры го­ рения. Д л я этого нужно лишь увеличить количество от-

G

брасываемой массы, т. е. повысить отношение — . Такой

Gr

путь повышения единичного импульса становится воз­ можным вследствие того, что эта масса большей своей частью не входит в бортовой запас, а заимствуется из атмосферы. Поэтому для ПВРД могут быть получены значения І\, превышающие в 5—8 раз значение единич­ ного импульса для РДТТ.

Ракетно-прямоточные двигатели (РПД) являются комбинированными, органически сочетающими ракетные и воздушно-реактивные двигатели. Цель такого сочета­ ния— компенсация недостатков, присущих этим типам двигателей. Наиболее перспективным для ЗУР считают­

ся РПД, построенные

на сочетании

ракетного двигателя

с ПВРД .

 

 

Принцип действия

такого Р П Д

заключается в том,

что продукты неполного сгорания топлива, образующие­ ся при его сжигании в камере ракетного двигателя, используются в качестве горючего для работы ПВРД . Горючее сжигается в воздухе, поступающем в камеру дожигания при полете ракеты.

Ракетный двигатель такого РПД, образующий так называемый первый контур, по принципу работы не от­ личается от обычного ракетного двигателя, но выбра­ сываемая из него струя (струи) газов содержит продук­ ты неполного сгорания топлива. Эти продукты дожигают­ ся в прямоточно-воздушной части РПД, образующей

второй

контур.

 

 

 

Из

множества

существующих конструктивных

схем

Р П Д за рубежом

наиболее

перспективными считают две:

РПД,

в котором

процессы

смешения двух потоков

(воз­

душного и продуктов неполного сгорания ракетного топ­

лива)

и дожигания

топливо-воздушной

смеси совмеще­

ны, а также Р П Д

с

предварительным смешением

этих

потоков, в котором процессы смешения и дожигания

раз­

делены по месту и времени

(РПД

с эжектором).

 

Р П Д по первой

схеме (рис. 29, а)

по рабочим процес­

сам,

протекающим

вдоль

прямоточного

тракта,

очень

близок к ПВРД.

 

 

 

 

 

 

ш


В

Р П Д

с

предварительным

смешением

потоков

(рис.

29,6)

перед входом в камеру дожигания

имеется

эжектор в

виде

кольцевого канала

постоянного

сечения

Рис. 29. Схемы РПД на жидком

топливе:

а — РПД

без эжектора; б — РПД

с эжектором;

/—вход­

ной диффузор;

2 —камера

дожигания;

3

выходное

сопло; 4 — ракетный

двигатель;

5 — сопла ракетного

двигателя; 6 —эжектор; 7 — диффузор эжектора;

8 — ста­

билизатор

пламени;

9 — воспламенитель;

/ — сжатие;

/ / — смешение

и дожигание;

/ / / — расширение; IV —

смешение

и сжатие; V — дожигание

 

 

с дозвуковым диффузором на выходе. В эжекторе проис­ ходит смешение потоков: дозвукового воздушного, по­ ступающего через входной диффузор, и сверхзвукового высокотемпературного газового, вытекающего из сопел ракетного двигателя. Смесь поступает в камеру дожи­

гания, где

поджигается воспламенителем.

Полагают, что РПД с эжектором по тяговым и эко­

номическим

характеристикам превосходят Р П Д без

112