При контакте самовоспламеняющихся компонентов они само­произвольно воспламеняются. Для обеспечения такого воспла­менения не требуется внешнего источника энергии, так как энер­гия образуется при химическом взаимодействии компонентов. К самовоспламеняющимся веществам часто относят воспламеняю­щиеся на воздухе пирофорные вещества. Некоторые сочетания жидкого окислителя и горючего являются самовоспламеняющими­ся и не требуют специального зажигательного устройства. Вос­пламенение обеспечивается смешением самовоспламеняющихся компонентов топлива у плоскости форсуночной головки. Это значительно упрощает конструкцию двигательной установки. В табл. 2.2 приведены некоторые сочетания компонентов, обра­зующие самовоспламеняющиеся топлива.

Таблица 2.2

Окислитель

Ингибированная красная дымящая азотная кислота

Перекись водорода Жидкий фтор Трифторид хлора

Смесь жидкого кислорода с жидким фтором Жидкий кислород Четырехокись азота

Анилин, фурфуриловый спирт, три — этиламин, несимметричный ди — метилгидразин

Гидразин

Аммиак, водород, гидразин и др.

Гидразин, пентаборан, аммиак или метиловый спирт

ИР-1

Борогидрид лития

Анилин, этилен, ксилидин, гидразин

Преимущества некоторых топливных самовоспламеняющихся систем иногда снижатося за счет других их характеристик. Обра­щение со многими топливами, например соединениями фтора, очень сложно, кроме того, они могут иметь пониженную удель­ную тягу по сравнению с требуемой величиной.

В двигателях, работающих на несамосвоспламеняющихся компонентах топлива, можно организовать процесс самовоспла­менения за счет введения дополнительного (пускового) компо­нента, образующего самовоспламеняющуюся смесь с одним

Из основных компонентов. Жидкий кислород,’1 используемый в качестве окислителя во многих ЖРД, образует самовоспла­меняющиеся смеси в сочетании с триэтил алюминием (ТЭА) и смесью триэтилалтоминия с триэтилбораном (ТЭАБ). При использовании ТЭАБ период задержки воспламенения умень­шается и образуется меныиее количество конденсированных продуктов; кроме того, ТЭАБ имеет более низкую точку замерза­ния, чем ТЭА. Водород воспламеняется при контакте с трифтори — дом хлора и фтором.

При проектировании системы зажигания необходимо правиль­но выбрать пусковой компонент топлива и разработать способы его хранения, обращения и подачи в соответствующий момент для обеспечения плавного воспламенения с основными компонентами. Эти способы разнообразны, и конструктор может выбрать любой из них. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Основным критерием при выборе должна быть простота системы.

Широко использовался способ подачи пускового компонента из отдельного бачка, откуда он иод давлением поступает в камеру сгорания и смешивается с основными топливными компонентами у форсуночной головки. Более целесообразно залить пусковой компонент в магистраль основного компонента топлива, в смеси с которым эта жидкость не воспламеняется. Основной компонент вытесняет пусковую жидкость в камеру сгорания, где при ее кон­такте с другим компонентом происходит спонтанное воспламе­нение.

Способ подачи пускового компонента из бачка под давлением имеет ряд преимуществ, обеспечивая контролируемое воспла­менение и возможность повторных запусков. К его недостаткам относятся повышенная сложность системы и необходимость введения в двигательную установку дополнительного бачка под давлением, а также дополнительной системы трубопроводов и клапанов.

Применение пускового топлива в ЖРД с большими форсу­ночными головками дает значительные преимущества. Для дости­жения плавного выхода на режим такого двигателя обычно тре­буются многоэлементные источники зажигания. Применяя пуско­вое топливо, нетрудно обеспечить его равномерное поступление через несколько точек в форсуночной головке, что позволяет одновременно получить несколько очагов воспламенения.

Самый простой метод использования пусковых компонен­тов топлива, который успешно применялся в свое время, состоит в следующем. Простой цилиндр заполняют пусковым компонен­том, закрывают с обоих концов разрывными мембранами и поме­щают его в магистраль с компонентом топлива, который не воспла­меняется в контакте с данным веществом. Когда давление в маги — стради достигает заданного уровня, мембраны прорываются и пусковой компонент вытесняется из цилиндра. Спонтанное воспламенение, происходящее при контакте пускового и второго основного компонентов, является источником воспламенения смешивающихся основных компонентов топлива. Дополнительное преимущество данного способа состоит в том, что воспламенение

Разрывная мембрана (р —35 агп)

Ф н г. 2.(>. Капсула о пусковым компонентом для жидкостного

Ракетного днигателн.

Происходит очень близко к форсуночной головке, вследствие чего сводится к минимуму возможность возникновения обратных вспышек.

Таким образом, если в качестве пускового компонента для двигательной установки, работающей на жидком кислороде, выбран триэтилалюминий, то его можно залить в цилиндриче­скую капсулу, изображенную на фиг. 2.6, которая вмонтирована и магистраль горючего. Требуемое количество триэтилалюминия определяется размерами двигателя и расходом горючего. Объем пускового компонента должен превышать объем магистрали за капсулой. Разрывное давление мембран в капсуле определяет­ся давлением в магистрали, которое ожидается в требуемый момент подачи пускового компонента. Следует отметить, что использование давления в магистрали как сигнала начала воспла­менения позволяет считать систему зажигания данного типа эле-

6-1088

Ф к г. 2.7. Схема системы за­пуска с пусковым компонен­том в цилиндрической капсуле.

Значительно облегчает операции монтажа и демонтажа. При запуске двигателя с программированным изменением давления один компонент обычно подается с полным расходом, а второй, в магистрали которого находится капсула с пусковым компонен­том, с малым расходом. Пусковой компонент вытесняется в камеру сгорания и воспламеняется при контакте с основным компонен­том топлива. С момента поступления сигнала на главный клапан начинается подача второго компонента с полным расходом. С помощью герметизации и системы трубопроводов исключается вероятность выброса самовоспламеняющегося вещества (если оно является пирофорным) в воздух до осуществления его кон­такта с соответствующим основным компонентом.

Нередко используется устройство, контролирующее присут­ствие верхней разрывной мембраны. Этот контроль позволяет установить, что соответствующим образом заполненная, подготов­ленная и установленная цилиндрическая капсула находится на месте. Если окажется, что мембрана разрушена, то сигнал

О готовности двигателя будет отменен. Системы с капсулой, запол­ненной пусковым компонентом, имеют следующие преимущества:

1. Обеспечивают многоочаговое воспламенение.

2 Обеспечивают воспламенение в непосредственной близости к плоскости форсуночной головки.

3. Характеризуются очень высокой скоростью выделения энергии.

4. Отличаются простотой в обращении и хранении (эти капсулы могут перевозиться и храниться как обычные горючие материалы).

5. Хранятся в течение длительного времени (допустимый период хранения в полевых условиях обычно составляет около двух лет).

6. Отличаются простотой конструкции (капсула представляет собой цилиндр с заштампованными торцами).

7. Имеют очень высокую надежность.

8. Но требуют переборки и проверки.

Недостатки этих систем:

1. Трудность обеспечения повторного запуска (этот метод наиболее эффективен для одноразового использования; если необходимы повторные запуски, то следует объединить в один блок несколько капсул; капсулы должны быть изолированы от воз­действия обратных выбросов давления и температуры, вследствие чего требуется сложная система клапанов и трубопроводов).

2. Относительно высокая температура замерзания, затрудняю­щая использование этих систем в установках с криогенными ком­понентами или в условиях космоса, вследствие чего необходимо предусматривать обогревающее устройство.

3. Возможность засорения топливных магистралей твердыми отложениями самовоспламеняющихся жидкостей.