Газовый ракетный двигатель



ГАЗОВЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — ракетный двигатель, рабочим телом которого является газ. Большинство газовых ракетных двигателей работает на сжатом газе, поступающем из баллона высокого давления через редуктор (пневматические РД); давление газа понижается с 10-40 до 0,1-1 МПа. По мере расходования газа тяга газового ракетного двигателя уменьшается. Газовые ракетные двигатели на «холодном» газе (с температурой ≈20°С) просты и надежны в работе, однако их удельный импульс мал (350-700 м/с), поскольку с целью получения приемлемой массы ДУ используются газы с большой молекулярной массой (азот, хладоны, аргон, криптон, неон и др.).

Уменьшение массы ДУ достигается при использовании газовых ракетных двигателей, работающих на испарённом рабочем теле. Исходным рабочим веществом является жидкость (например, сжиженный аммиак) или твёрдое вещество (например, бикарбонат аммония, гидросульфид аммония, гидрид лития), которые газифицируются перед подачей в РД путём нагрева от электрического, радиоизотопного источника энергии или от более тёплых элементов конструкции КА. Газовые ракетные двигатели, работающие на продуктах сублимации твёрдого вещества, называются сублимационными ракетными двигателями. Преимущество их состоит в том, что низкое давление паров сублимирующего вещества (менее 0,1 МПа) позволяет использовать для хранения рабочего тела тонкостенные ёмкости любой удобной формы. Указанное преимущество можно реализовать, однако, лишь при очень малых тягах, свойственных сублимационным РД (до нескольких ньютонов).

Газовые ракетные двигатели на испарённом рабочем теле по удельному импульсу несколько превосходят газовые ракетные двигатели на «холодном» газе. Этот параметр можно значительно повысить путём дополнительного нагрева рабочего тела от электрического или радиоизотопного источника энергии, размещённого перед РД или в самом РД (который становится соответственно электрическим или радиоизотопным РД). При нагреве до 1100 К удельный импульс газового ракетного двигателя на сжатом газе увеличивается приблизительно вдвое. Несколько больший удельный импульс — 1500 м/с — у газового ракетного двигателя на продуктах каталитического разложения гидразина, в котором (в отличие от гидразинового ЖРД) катализаторный пакет размещён в отдельном газогенераторе и вырабатываемый газ поступает вначале в ёмкость – ресивер.

Описанные выше газовые ракетные двигатели являются по существу реактивными соплами, которые снабжены управляющими клапанами. Имеются также газовые ракетные двигатели, работающие на газообразном монотопливе и двухкомпонентном топливе, по устройству аналогичные ЖРД. Монотопливом может быть смесь газов, например «трайдайн» (Tridyne): 85% N2, 10% Н2, 5% О2 – по объёму), реагирующая в каталитической камере РД. Двухкомпонентным топливом газового ракетного двигателя могут быть, например, продукты испарения первичных жидких окислителя и горючего или продукты электролиза воды (т.е. газообразные кислород и водород). Газовые ракетные двигатели на двухкомпонентном топливе сравнимы по удельному импульсу с ЖРД.

Тяга газовых ракетных двигателей находится в диапазоне от нескольких миллиньютонов (мН) до сотен ньютонов (Н), причём большинство их относится к ракетным микродвигателям. Основное применение газовых ракетных двигателейреактивные системы управления и индивидуальные ракетные двигательные установки, где они работают преимущественно в импульсном режиме (см. Импульсный ракетный двигатель).

Схемы двигательных установок с газовыми РД:
а — двигательная установка с пневматическими РД; б — двигательная установка с РД на испарённом рабочем теле; в — двигательная установка с сублимационными РД; г — двигательная установка с РД на продуктах каталитического разложения жидкостного монотоплива; д — двигательная установка с РД на продуктах каталитического разложения газообразного монотоплива; е — двигательная установка с РД на продуктах электролиза воды
1 — управляющий клапан; 2 — дренажно-предохранительный клапан; 3 — датчик (реле) давления; 4 — сжатый газ; 5 — заправочный клапан; 6 — фильтр; 7 — редуктор давления; 8 — реактивные сопла (камеры); 9 — ресивер газа (пара); 10 — испаритель-подогреватель; 11 — жидкое топливо (рабочее тело); 12 — разделительная диафрагма; 13 — терморегулируемый дроссель; 14 — сублимирующее твёрдое вещество; 15 — термочувствительный элемент; 16 — катализатор; 17 — электролитическая установка

Источник: Космонавтика: Энциклопедия / Гл. ред. В. П. Глушко…




Оставьте свой комментарий

Вы должны быть авторизованы чтобы оставлять комментарии.

Рейтинг@Mail.ru