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

в последующих разработках стало еще более высоким. Таким об­ разом, интуитивно назначенное К. Э. Циолковским давление в каме­ ре стало соответствовать современным данным.

В результате всестороннего совершенствования двига­ телей повышалась его экономичность і.

Так, например, в двигателе 10 удельный импульс при стендовых испытаниях (1933 г.) составлял 162— 175 с, в двигателе ОРМ-52 (1933 г.)—210 с, а удельный импульс камеры сгорания РД-119 в пу­ стоте уже достигает 358 с (1958—1962 гг.)

Для увеличения числа Циолковского

Я = —

Мк

следует использовать топливо возможно большей плот­ ности Qt . При этом сохраняют отмеченное выше требова­ ние в отношении высокого значения количества тепла Q,

ракеты удается в зависимости от того, насколько удачно выбраны схемы двигателя, ракеты в целом и их отдель­ ных агрегатов и насколько близки к оптимальным режи­ мы их работы. При вытеснительной системе подачи топ­ ливные баки выполняются толстостенными, а при насос­ ной подаче в баках поддерживают низкое давление и их стенки изготовляют тонкими. Поэтому число Циолков­ ского для больших ракет в случае применения насосной подачи топлива выше, чем при вытеснительной системе.

Как было сказано, при определении числа Циолков­ ского для ракеты под массой Мк подразумевают массу конструкции ракеты с ее системами, включая двигатель, остаток рабочих тел жидкостей и газов к концу работы двигателя и массу полезного груза Мп (головная часть с приборами или кабина с космонавтами и т. д.). При за­ данном значении числа Циолковского для увеличения массы полезного груза следует соответственно уменьшать массу всех элементов ракеты, что достигается путем все­ стороннего совершенствования и облегчения конструк­ ции, а также увеличивать начальную массу ракеты (или

ееступеней) путем увеличения массы топлива Мт.

1Экономичность РД определяется величиной удельного импуль­ са, представляющего собой отношение тяги двигателя к секундному расходу топлива.

30

Формула Циолковского позволяет судить об эффек­ тивности использования энергии топлива на ракете: К. Э. Циолковский определяет работу, получаемую раке­

значительными, что с учетом перспектив развития ракет­ ной и космической техники отыскание путей повышения полного к. п. д. и его текущих значений, подсчитываемых для различных моментов работы двигателя, становится весьма актуальной задачей. Большие расходы топлива, ожидаемые в недалеком будущем, поставили на повест­ ку дня вопрос о создании ракет с внешним питанием дви­ гателей.

Анализ рассмотренных здесь формул привел К. Э. Ци­ олковского к идее о космических поездах. Предусматри­ вались различные варианты соединения ракет: последо­ вательное, параллельное и комбинированное; так назы­ ваемый «второй тип» составной ракеты Циолковского предусматривал параллельное соединение ракет в связку. Известно, что все современные ракеты-носители космиче­ ских аппаратов выполняются многоступенчатыми, причем в них назначается наиболее выгодное сочетание как по­ следовательно, так и одновременно работающих двигате­ лей.

Предложения по топливу для ЖРД

Анализируя свойства топлив, К- Э. Циолковский пи­ сал: «На единицу своей массы при горении они должны выделять максимальную работу». И далее: «Для реактив­ ного аппарата надо, чтобы возможно большая часть теп­ ловой или химической энергии частиц превратилась в их согласованное поступательное движение» і.

В своем труде «Исследование мировых пространств ракетными приборами» К. Э. Циолковский в 1903 г. в ка­ честве компонентов топлива для Ж РД предложил жид­ кие кислород и водород. «В настоящее время превраще­ ние водорода и кислорода в жидкость не представляв! особых затруднений. Можно водород заменить жидким

1Циолковский- К. Э. Собр. соч., т. 2. Изд. АН СССР. М., 1954,

с.79.

31

или сгущенными в жидкость углеводородами, например, ацетиленом, нефтью» *.

В том же труде ученый рассматривает в качестве го­ рючих некоторые неорганические соединения. «Так, крем­ ний, сгорая в кислороде (Si + 0 2 = SiC>2 ), выделяет огром­ ное количество тепла, именно: 3654 кал на единицу мас­ сы полученного продукта (SіОг), но к сожалению образу­ ются труднолетучие тела» 12Большое внимание уделял К- Э. Циолковский изучению топлива, состоящего из сжи­ женных кислорода и водорода. «Приняв жидкий кисло­

водорода, требующая больших емкостей, что приводило к увеличению объема и массы ракеты. В 1927 г. в работе «Космическая ракета. Опытная подготовка» он отмечал:

«Жидкий водород вообще неприменим, в особенности на первое время. Причины: дороговизна, низкая температу­ ра, теплота испарения, трудность хранения» 3-

В 1903 г. он писал: «...количество энергии, приходя­ щейся на единицу массы продуктов соединения, зависит от атомных весов соединяющихся простых тел: чем мень­ ше атомный вес тела, тем больше выделяется тепла при соединении их» 4-

В1914 г. К. Э. Циолковский предложил использовать

вдвигателях в качестве окислителя озон и другие ком­ поненты. «Надо искать также соединения водорода с уг­ леродом, которые содержат возможно больше водорода, образовались при своем получении из элементов с погло­ щением теплоты, как например, ацетилен, который, к со­ жалению, мало содержит водорода. В последнем отноше­ нии больше удовлетворяет терпентин, или скипидар, и еще больше метил, или болотный газ; последний нехорош

тем, что трудно сгущается в жидкость» 5.

В работе «Исследование мировых пространств реак­ тивными приборами» издания 1926 г. К. Э. Циолковский сравнивает водород с углеводородами: «Его трудно об­ ратить в жидкость и хранить, так как без особых предо­

32