Файл: Мошкин, Е. К. Развитие отечественного ракетного двигателестроения.pdf

Циолковский расширил границы человеческого знания и его идеи о проникновении иа ракете в мировое пространство только в наши дни на­ чинают познаваться во всей их гран­ диозности

С. П. Королев

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

После победоносного окончания Великой Отечествен­ ной войны рассчитывать на успех в изучении космичес­ кого пространства можно было только при наличии мощ­ ных ЖРД, обладающих высокими характеристиками, в том числе надежностью. Требовалась также разработка теоретических проблем ракетодинамики, создание конст­ рукций ракет с достаточно высокой весовой отдачей, а также исследования систем стабилизации и управления полетом этих ракет, разработка наземного оборудования космодромов.

Решению этого комплекса проблем были посвящены в нашей стране усилия всех работающих в области кос­ мической техники.

В результате, Советский Союз проложил путь в кос­ мос и открыл космическую эру 4 октября 1957 г. запус­ ком первого искусственного спутника Земли.

С 1949 г. в СССР стали систематически осуществлять запуски высотных ракет. Одна из первых ракет — В-2-А — была геофизической и предназначалась для исследования верхних слоев атмосферы, фотографирования спектра Солнца, медико-биологических исследований и т. д.

Ракеты типа В-5-В предназначались для астрофизи­ ческих, геофизических, медико-биологических, ионосфер­ ных и других исследований. На этих ракетах проводились опыты с животными, заканчивающиеся их возвращением на Землю.

Двигатели ракет В-2-А и В-5-В конструкции ГДЛОКБ однокамерные, работали на жидком кислороде и спиртовых горючих. Подавалось топливо из несущих баков (стенки бака являлись оболочкой ракеты) турбонасосным агрегатом, приводимым продуктами разложе­ ния перекиси водорода. Эксплуатация В-2-А, В-5-В и им

238

подобных образцов позволила конструкторам перейти к созданию более мощных и более совершенных образцов, внеся в конструкцию двигателей принципиальные изме­ нения.

12 апреля 1961 г. состоялся первый в мире полет че­ ловека в космическое пространство. Многоступенчатая ракета конструкции академика С. П. Королева вывела на орбиту вокруг Земли корабль «Восток», на борту ко­ торого находился летчик-космонавт Юрий Алексеевич Гагарин.

Трехступенчатая ракета-носитель «Восток» состоит из четырех боковых блоков (1-я ступень), расположенных вокруг центрального блока (2-я ступень). Над централь­ ным блоком помещена 3-я ступень ракеты. На каждом из блоков 1-й ступени был установлен четырехкамерный Ж РД РД-107, а на 2-й ступени — четырехкамерный дви­ гатель РД-108. Эти двигатели, созданные ГДЛ-ОК.Б, ис­ пользуются с 1957 г. до настоящего времени.

Работая на жидком кислороде и керосине, двигатель РД-107 развивает в пустоте тягу в 102 тс при удельном импульсе 314 с, а РД-108 — 96 тс при удельном импуль­ се 315 с.

Основные камеры сгорания каждого двигателя, также как и его рулевые камеры, питаются от общего для всех камер турбонасосного агрегата; в состав двигателя РД107 входят две, а двигателя РД-108—четыре рулевых ка­ меры.

Применение нескольких камер в одном двигателе поз­ воляет сократить длину двигателя и вес ракеты. Кроме этого, в камерах меньшего объема легче удается обеспе­ чить стабильность процесса горения.

Турбонасосный агрегат (ТНА) состоит из газовой турбины, двух центробежных насосов, осуществляющих подачу основных компонентов топлива, и двух вспомога­ тельных насосов, приводимых через мультипликатор обо­ ротов и предназначенных для подачи жидких азота и пе­ рекиси водорода к ТНА. Газификация жидкого азота, идущего на наддув баков, производится в трубчатом теплообменнике, расположенном в корпусе турбины.

Камера сгорания двигателей РД-107 и РД-108 паяно­ сварной конструкции — цилиндрическая, с плоской фор­ суночной головкой. Огневая стенка камеры в термически наиболее нагруженных местах изготовлена из жаро­ прочной бронзы. С наружной стороны огневая стенка

240

Общий вид двигателя РД-107

242

Общий вид двигателя РД-108

243

оребрена. Вершины ребер скреплены с наруж­ ной силовой рубашкой с помощью высокотем­ пературной пайки в вакуумных печах. В ме­ нее нагруженных местах огневая стенка скреп­ лена с рубашкой такой же пайкой через гоф­ рированную проставку. Включение наружной холодной стенки в силовую схему конструкции позволяет создавать прочные и легкие камеры сгорания. На головке камеры расположены двухкомпонентные бронзовые форсунки, обес­ печивающие хорошее перемешивание компо­ нентов и, следовательно, высокую полноту сго­ рания. Камера сгорания имеет не только на­ ружное проточное охлаждение горючим, но и внутреннее — пленочное.

На 3-й ступени установлен однокамерный Ж РД с 4 рулевыми соплами.

На активном участке полета двигатели центрального и боковых блоков вначале рабо­

Ракета-носитель «Космос»

244

Ракета носитель Восток»

245

Общий вид двигателя РД-214

24В

Общий вид двигателя РД-119

'247

Общий вид турбонасосного агрегата двигателя РД-119

На первой ступени ракеты «Космос» установлен дви­ гатель РД-214, развивающий в пустоте тягу в 74 тс при удельном импульсе 264 с.

Двигатель обладает наибольшими тягой и удельным импульсом среди известных двигателей этого класса, ра­ ботающих на азотнакислотно-углеводородном горючем. Двигатель — четырехкамерный, с общим турбонасосным агрегатом. Камера сгорания имеет наружное проточное охлаждение. Кроме этого, периферийные форсунки об­ разуют у стенок защитный слой горючего. Пусковое го­ рючее, самовоспламеняющееся в соединении с основным окислителем, заливается в трубопровод горючего перед насосом. Двигатель имеет регуляторы тяги и расхода топлива, обеспечивающие наивыгоднейшее выполнение программы полета. Двигатель РД-214 создан в период 1952—1957 гг- и летает с 1957 г. Он относится к ранним разработкам ГДЯ-ОКБ.

На второй ступени ракеты «Космос» установлен дви­ гатель РД-119, разработанный ГДЛ-ОДБ в 1958—1962 гг Двигатель работает на жидком кислороде и несимметрич. ном диметилгидразине, развивает в пустоте тягу в 11 тс Он обладает наивысшим удельным импульсом для кис­ лородных двигателей, использующих высокакипящее го­ рючее. Удельный импульс в пустоте для двигателя РД119 равен 352 с, а для камеры сгорания — 358 с.

248

Двигатель имеет высотное профилированное сопло. Газ для ТНА вырабатывается в однокомпонентном газо­ генераторе, работающем на основном горючем. В конст­ рукции двигателя широко использованы новейшие конст­ рукционные материалы, в основном титан. Рулевая сис­ тема двигателя предназначена для управления и ориен­ тации второй ступени ракеты в полете. Управление осуществляется путем перераспределения между рулевы­ ми соплами отработанного турбогаза. Зажигание — пиро­ техническое. Предварительная раскрутка турбонасосного агрегата производится пороховым зарядом, находящимся

вгазогенераторе.

С1965 г. в Советском Союзе проводятся глубокие ис­ следования космических лучей высоких и сверхвысоких энергий с помощью аппаратуры, установленной на тяже­ лых космических станциях «Протон».

Двигатели ракеты-носителя «Протон» выполнены по новой, весьма совершенной схеме. Мощность двигатель­ ных установок «Протона» в три раза выше, чем на раке­ те-носителе «Восток». Высокое давление в камере сгора­ ния, совершенство процессов смесеобразования и горе­ ния, тщательность отработки процессов истечения продуктов сгорания из сопла и конструкции агрегатов системы питания позволили эти мощные двигатели вы­ полнить малогабаритными с исключительно высокими характеристиками.

На пилотируемых космических кораблях и беспилот­ ных космических летательных аппаратах для различных целей применяются ракетные двигатели малой мощности. Одним из таких двигателей является корректирующая установка конструкции А. М. Исаева, служащая для кор­ рекции орбит спутников связи «Молния-1» и траекторий полета автоматических межпланетных станций типа «Зонд».

Эта двигательная установка работает на жидком топливе, развивая в течение 65 с тягу в пустоте, равную 200 кгс.

Достижения советской ракетно-космической техники широко представлены в павильоне «Космос» Академии Наук СССР на территории ВДНХ в Москве, в Государ­ ственном музее Истории Космонавтики имени К. Э. Ци­ олковского в г. Калуге, в Музее ГДЛ в Ленинграде и в ряде других музеев и выставок.

249