I Кац Л. (Leonard Katz)

Зажигание жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) значи­тельно сложнее, чем зажигание ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), вследствие специфических нестационарных условий, наблюдаемых при запуске жидкостного двигателя. В это время компоненты топлива поступают из отдельных баков в форсуночную головку и впрыскиваются в камеру сгорания. При этом имеют место неустановившиеся процессы изменения массового расхода топлива, давления и соотношения компонентов (отношение весовых расходов окислителя и горючего), сопро­вождающиеся изменением физико-химических параметров. Если не происходит быстрого и надежного воспламенения компонен­тов топлива, скапливающихся в камере сгорания, возникает опасность жесткого запуска или взрывов, приводящих к раз­рушению конструкций.

Систему зажигания ЖРД или других установок (газогенерато­ров или рулевых двигателей) следует рассматривать как средстпо быстрого и надежного воспламенения топлив, обеспечивающее плавный, закономерный и воспроизводимый процесс в заданный промежуток времени.

На фиг. 2.1 представлена схема типичной двигательной уста­новки ЖРД. Топливо под давлением подается в газогенератор и зажигается. Начальное давление подачи топлива обеспечивается наддувом баков с помощью газогенераторов на твердом топливе или, в некоторых случаях, за счет напора, создаваемого весом топлива. Газообразные продукты сгорания из газогенератора подаются в турбину, которая приводит в действие насосы, направ­ляющие топливо в камеру сгорания и к газогенератору (для обес­печения подачи компонентов при запуске). Цикл процесса зажи­гания завершается воспламенением топлива в камере сгорания, куда оно поступает из форсуночной головки. На фиг. 2.2 пред­ставлена схема камеры сгорания с системой зажигания и форсу­ночной головкой.

Процесс зажигания в ЖРД и других установках можно срав­нить с разжиганием костра. Во-первых, должна быть спичка, т. е. механизм начального инициирования, с помощью которого зажигается запальный факел. Последний воспламеняет топливо. Если топливо относительно легко воспламеняется и его сравни­

Тельно немного, то можно ограничиться лишь начальным ини­циатором (спичкой). Например, некоторые РДТТ запускаются непосредственно с помощью воспламенителя, выполняющего роль начального инициатора. Для более крупных двигателей

Или в случае трудновоспламеняемого топлива используется вос­пламенительное устройство пирогенного типа (соответствующее запальному факелу), которое зажигается с помощью небольшого воспламенителя. Количество элементов или ступеней в цепи зажигания определяется характеристиками системы. Небольшие ЖРД можно запускать непосредственно с помощью пиротехниче­ского воспламенителя, искровой свечи и т. д. без применения промежуточной ступени зажигания. Если размеры двигателя

И, следовательно, расход топлива, поступающего в камеру сгора­ния, достаточно велики, то может потребоваться ступенчатый запуск, при котором в камеру сгорания вначале подается пуско­вой расход компонентов, а затем уже обеспечивается подача
топлива с полным расходом. Начальную фазу запуска с пусковым расходом компонентов можно уподобить запальному факелу. При проектировании системы зажигания необходимо выбрать интенсивность и продолжи­тельность действия пускового факела.

Система зажигания со­стоит из одного или не­скольких зажигательных ус­тройств, а также устройств для их проверки и включе­ния, контроля зажигания и ряда специальных меха­низмов (клапанов, трубопро­водов и др.)> которые обеспе­чивают соответствующее функционирование системы.

Как это будет показано в последующих разделах, в эффективных системах за­жигания используются пи­ротехнические средства, ка-

Ф и г. 2.2. Ра:фез камеры сго­рания с системой зажигания и форсуночной голонкой.

1 — форсунки со сталкивающимися струями для подачи горючего и оки­слителя, размещенные но всему ди­аметру форсуночной головки (количе­ство и размеры форсунок зависят от расходов горючего и окислителя, а также от перепада давления); 2,4 — коллектор горючего: з — коллектор окислителя; .5 — форсунка дли подачи горючего, идущего па охлаждение сте­нок камеры сгорании (пленочное ох­лаждение); с, — зажигательное ус­тройство; 7 — иеохлаждаемый уча­сток камеры сгорания,

Талитические эффекты, самовоспламеняющиеся компоненты жидких топлив, искровые свечи, проволочные сопротивления и горячие газы. Конструкция системы зажигания зависит о г многих параметров. Необходимо уделить особое внимание следую­щим характеристикам, рабочим параметрам и эффектам: составу топлива; температуре топлива;

Динамическим характеристикам подачи топлива и расходу компонентов;

Разновременности подачи компонентов топлива;

Давлению окружающей среды;

Рабочим характеристикам двигателя;

Соотношению компонентов топлива;

Требованиям повторного запуска;

Характеристикам форсуночной головки;

Периоду задержки воспламенения;

Контролю зажигания;

Надежности;

Безопасности.