[go: up one dir, main page]

RU2441170C1 - Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles - Google Patents

Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles Download PDF

Info

Publication number
RU2441170C1
RU2441170C1 RU2010145871/06A RU2010145871A RU2441170C1 RU 2441170 C1 RU2441170 C1 RU 2441170C1 RU 2010145871/06 A RU2010145871/06 A RU 2010145871/06A RU 2010145871 A RU2010145871 A RU 2010145871A RU 2441170 C1 RU2441170 C1 RU 2441170C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
gas
nozzles
combustion chamber
fuel
Prior art date
Application number
RU2010145871/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин (RU)
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2010145871/06A priority Critical patent/RU2441170C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2441170C1 publication Critical patent/RU2441170C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: proposed engine comprises structural frame, combustion chamber with head, cylindrical section and controlled nozzle with extending tip, suspension assembly to allow driven swinging in to planes, drives secured to power ring arranged on combustion chamber, gas generator and turbo pump assembly including, in its turn, turbine, oxidiser pump, fuel pump, and gas duct communicating turbine outlet with combustion chamber head via suspension assembly. In compliance with this invention, is differs from known designs in that bank nozzles are grouped into pairs and fitted on lower power ring mounted on nozzle lower section and connected with nozzle edge. Gas generator gas fee pipelines are connected via gas and fuel three-way valves to bank nozzles. Opposite ends of gas generator are connected by gas bleed pipeline and fuel pipelines. Note here that bank nozzle units are secured on lower power ring attached to extending tip. Bank nozzle unit comprises two bank nozzles integrated in one unit. Note here that said unit includes three-way gas and fuel valves fitted between said nozzles and provided with common drive. All nozzles are equipped with ignition device.
EFFECT: higher reliability of thrust vector and rocket bank control.
3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к жидкостным ракетным двигателям, выполненным по закрытой схеме, с дожиганием газогенераторного газа, и предназначено для управления вектором тяги двигателя.The invention relates to rocket technology, specifically to liquid-propellant rocket engines made in a closed circuit with afterburning of gas-generating gas, and is intended to control the thrust vector of the engine.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2095607, предназначенный для использования в составе космических разгонных блоков, ступеней ракетоносителей, и как маршевый двигатель космических аппаратов включает в себя камеру сгорания с регенеративным трактом охлаждения, насосы подачи компонентов - горючего и окислителя с турбиной на одном валу, в который введен конденсатор. Выход конденсатора по линии хладагента соединен с входом в камеру сгорания и с входом в тракт регенеративного охлаждения камеры сгорания.Known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2095607, intended for use as part of space booster blocks, stages of rocket launchers, and as the main engine of spacecraft includes a combustion chamber with a regenerative cooling path, pumps for supplying components - fuel and an oxidizer with a turbine one shaft into which the capacitor is inserted. The condenser outlet through the refrigerant line is connected to the entrance to the combustion chamber and to the entrance to the regenerative cooling path of the combustion chamber.

Недостатком этого двигателя является отсутствие управления вектором тяги.The disadvantage of this engine is the lack of thrust vector control.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2187684. Способ работы жидкостного ракетного двигателя заключается в подаче компонентов топлива в камеру сгорания двигателя, газификации одного из компонентов в тракте охлаждения камеры сгорания, подводе его на турбину турбонасосного агрегата с последующим сбросом в форсуночную головку камеры сгорания. Часть расхода одного из компонентов топлива направляют в камеру сгорания, а оставшуюся часть газифицируют и направляют на турбины турбонасосных агрегатов. Отработанный на турбинах газообразный компонент смешивают с жидким компонентом, поступающим в двигатель при давлении, превышающем давление насыщенных паров получаемой смеси.Known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2187684. The method of operation of a liquid-propellant rocket engine is to supply fuel components to the combustion chamber of the engine, gasify one of the components in the cooling path of the combustion chamber, supply it to the turbine of the turbopump unit, and then discharge it into the nozzle head of the combustion chamber. Part of the flow rate of one of the fuel components is directed to the combustion chamber, and the remaining part is gasified and directed to turbines of turbopump units. The gaseous component spent on the turbines is mixed with the liquid component entering the engine at a pressure higher than the saturated vapor pressure of the resulting mixture.

Недостатком этой схемы является то, что тепловой энергии, снимаемой при охлаждении камеры сгорания, может оказаться недостаточно для привода турбонасосного агрегата двигателя очень большой мощности.The disadvantage of this scheme is that the thermal energy removed during cooling of the combustion chamber may not be enough to drive a turbopump engine unit of very high power.

Известен ЖРД по патенту РФ на изобретение №2190114, МПК 7 F02K 9/48, опубл. 27.09.2002 г. Этот ЖРД включает в себя камеру сгорания с трактом регенеративного охлаждения, турбонасосный агрегат ТНА с насосами окислителя и горючего, выходные магистрали которых соединены с головкой камеры сгорания, основную турбину и контур привода основной турбины. В контур привода основной турбины входят последовательно соединенные между собой насос горючего и тракт регенеративного охлаждения камеры сгорания, соединенный с входом в основную турбину. Выход из турбины ТНА соединен с входом второй ступени насоса горючего.Known LRE according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2190114, IPC 7 F02K 9/48, publ. 09/27/2002 This LPRE includes a combustion chamber with a regenerative cooling path, a TNA turbopump unit with oxidizer and fuel pumps, the output lines of which are connected to the head of the combustion chamber, the main turbine and the drive circuit of the main turbine. The main turbine drive circuit includes a fuel pump and a regenerative cooling path of the combustion chamber connected in series with each other and connected to the main turbine inlet. The exit from the turbine TNA is connected to the input of the second stage of the fuel pump.

Этот двигатель имеет существенный недостаток. Перепуск подогретого в тракте регенеративного охлаждения камеры сгорания горючего на вход во вторую ступень насоса горючего приведет к его кавитации. Большинство ЖРД используют такие компоненты топлива, что расход окислителя почти всегда больше расхода горючего. Следовательно, для мощных ЖРД, имеющих большую тягу и большое давление в камере сгорания, эта схема не приемлема, т.к. расхода горючего будет недостаточно для охлаждения камеры сгорания и привода основной турбины. Кроме того, не проработана система запуска ЖРД, система воспламенения компонентов топлива и система выключения ЖРД и его очистки от остатков горючего в тракте регенеративного охлаждения камеры сгорания.This engine has a significant drawback. Bypassing the fuel combustion chamber heated in the regenerative cooling path to the entrance to the second stage of the fuel pump will lead to cavitation. Most LREs use fuel components such that the oxidizer consumption is almost always greater than the fuel consumption. Therefore, for powerful rocket engines with great thrust and high pressure in the combustion chamber, this scheme is not acceptable, because fuel consumption will not be enough to cool the combustion chamber and drive the main turbine. In addition, the LRE launch system, the ignition system of the fuel components and the LRE shutdown system and its cleaning of fuel residues in the regenerative cooling path of the combustion chamber have not been developed.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2232915, опубл. 10.09.2003 г., который содержит камеру, турбонасосный агрегат, газогенератор, систему запуска, средства для зажигания компонентов топлива и топливные магистрали. Выход насоса окислителя соединен с входом в газогенератор. Выход первой ступени насоса горючего соединен с каналами регенеративного охлаждения камеры и со смесительной головкой. Выход второй ступени насоса горючего соединен с регулятором расхода с электроприводом.Known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2232915, publ. September 10, 2003, which contains a chamber, a turbopump unit, a gas generator, a launch system, means for igniting fuel components and fuel lines. The output of the oxidizer pump is connected to the inlet of the gas generator. The output of the first stage of the fuel pump is connected to the channels of regenerative cooling of the chamber and to the mixing head. The output of the second stage of the fuel pump is connected to an electric flow regulator.

Недостаток - двигатель не имеет системы регулирования вектора тяги и управления по крену.The disadvantage is that the engine does not have a thrust vector control system and roll control.

Известен жидкостный ракетный двигатель и ТНА по патенту РФ на изобретение №2161263, прототип.Known liquid rocket engine and TNA according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2161263, prototype.

Этот двигатель содержит силовую раму, камеру сгорания, выполненную с возможностью качания в двух плоскостях, газогенератор и турбонасосный агрегат, подстыкованный к газогенератору посредством газовода, содержащий, в свою очередь, турбину, насос окислителя, насос горючего и дополнительный насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с камерой сгорания, и узел качания камеры сгорания ЖРД, установленный между газоводом и камерой сгорания, точнее, головкой камеры сгорания. Этот узел выполнен в виде сильфона и кардана, которые совместно обеспечивают качание камеры сгорания и герметизацию подвода газогенераторного газа, имеющего большие давление и температуру. Кроме того, предусмотрена система охлаждения сильфона, так как его работоспособность в столь экстремальных условиях вызывает сомнение.This engine contains a power frame, a combustion chamber made with the possibility of swinging in two planes, a gas generator and a turbopump unit, coupled to the gas generator by means of a gas duct, containing, in turn, a turbine, an oxidizer pump, a fuel pump and an additional fuel pump, a gas duct connecting the outlet from a turbine with a combustion chamber, and a rocker assembly of the rocket chamber of the LRE installed between the gas duct and the combustion chamber, more precisely, the head of the combustion chamber. This unit is made in the form of a bellows and a universal joint, which together provide the swing of the combustion chamber and sealing the supply of gas-generating gas, which has high pressure and temperature. In addition, a bellows cooling system is provided, since its performance under such extreme conditions is in doubt.

Турбонасосный агрегат содержит турбину с рабочим колесом и насосы окислителя, горючего и дополнительный насос горючего, установленные соосно насосу.The turbopump assembly comprises a turbine with an impeller and oxidizer, fuel and additional fuel pumps mounted coaxially to the pump.

Недостатки этого двигателя и узла подвески камеры сгорания, входящего в его состав: низкая ненадежность узла подвески камеры сгорания ЖРД из-за наличия большого количества деталей, малой прочности тонкостенных сильфонов, работающих при высоких давлении и температуре. Подшипники карданного подвеса, передающие силу тяги камеры сгорания, достигающую 200…1000 тс, также работают при высокой температуре (от 500 до 800°C), при этом смазка выгорает, подшипники разрушаются, управление вектором тяги затрудняется.The disadvantages of this engine and the suspension unit of the combustion chamber included in its composition: low unreliability of the suspension unit of the combustion chamber of the rocket engine due to the presence of a large number of parts, low strength of thin-walled bellows operating at high pressure and temperature. Gimbal bearings, transmitting the thrust of the combustion chamber, reaching 200 ... 1000 tf, also work at high temperatures (from 500 to 800 ° C), while the grease burns out, the bearings are destroyed, the thrust vector control is difficult.

Применение для охлаждения этого узла горючего, предназначенного для подачи в камеру сгорания, не только усложняет конструкцию этого узла и в целом двигателя, но и делает ее работу чрезвычайно опасной, так как при разрыве сильфона горючее и газогенераторный газ, содержащий избыток окислителя, войдут в контакт, что неизбежно приведет к пожару в двигательном отсеке ракеты и прекращению подачи горючего в камеру сгорания.The use for cooling this unit of fuel, intended for feeding into the combustion chamber, not only complicates the design of this unit and the engine as a whole, but also makes its operation extremely dangerous, since when the bellows breaks, the fuel and gas-generating gas containing excess oxidizer will come into contact that will inevitably lead to a fire in the engine compartment of the rocket and the cessation of fuel supply to the combustion chamber.

Управление вектором тяги выполнено ненадежно, а управление по углам крена отсутствует.The thrust vector control is unreliable, and there is no control over roll angles.

Задачи создания изобретения - обеспечение надежности управления вектором тяги ЖРД и управление ракетой по крену.The objective of the invention is to ensure the reliability of the thrust vector control of the rocket engine and rocket control over the roll.

Решение указанных задач достигнуто в жидкостном ракетном двигателе с регулируемым соплом, содержащем силовую раму, камеру сгорания, имеющую головку, цилиндрическую часть и регулируемое сопло с выдвижным насадком, узел подвески, обеспечивающий возможность качания в двух плоскостях посредством приводов, прикрепленных к силовому кольцу, выполненному на камере сгорания, газогенератор и турбонасосный агрегат, содержащий, в свою очередь, турбину, насос окислителя, насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с головкой камеры сгорания через узел подвески, отличающийся тем, что сопла крена сгруппированы в блоки сопел крена попарно и установлены на нижнем силовом кольце, установленном в нижней части сопла и соединенном со срезом сопла, к соплам крена через трехходовые краны газа и горючего присоединены соответственно трубопроводы подачи газогенераторного газа, другие концы которого соединены сначала трубопроводом отбора газа и трубопроводами горючего, при этом блоки сопел крена закреплены на нижнем силовом кольце, которое закреплено на выдвижном насадке.The solution of these problems was achieved in a liquid-propellant rocket engine with an adjustable nozzle containing a power frame, a combustion chamber having a head, a cylindrical part and an adjustable nozzle with a retractable nozzle, a suspension unit that allows swinging in two planes by means of actuators attached to a power ring made on a combustion chamber, a gas generator and a turbopump assembly, which in turn contains a turbine, an oxidizer pump, a fuel pump, a gas duct connecting the outlet of the turbine to the head of the combustion chamber through a suspension unit, characterized in that the nozzle rolls are grouped into blocks of nozzle nozzles in pairs and are mounted on the lower power ring installed in the lower part of the nozzle and connected to the nozzle exit, respectively, gas supply gas supply pipelines are connected to the nozzle nozzles through three-way gas and fuel valves , the other ends of which are connected first by a gas extraction pipe and fuel pipelines, while the bank nozzle blocks are fixed on the lower power ring, which is fixed on the extension nozzle.

Решение указанных задач достигнуто в блоке сопел крена, содержащем два сопла крена, объединенных в один узел, отличающийся тем, что пара сопел крена оборудована трехходовыми кранами газа и горючего, установленными между соплами крена и имеющими общий привод. Все сопла крена оборудованы запальным устройствомThe solution of these problems was achieved in a block of nozzle rolls containing two roll nozzles combined into one unit, characterized in that the pair of nozzle rolls are equipped with three-way gas and fuel valves installed between the nozzle rolls and having a common drive. All roll nozzles are equipped with an ignition device

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…5, где:The invention is illustrated in figure 1 ... 5, where:

- на фиг.1 приведена схема жидкостного ракетного двигателя,- figure 1 shows a diagram of a liquid rocket engine,

- на фиг.2 приведен насадок,- figure 2 shows the nozzles,

- на фиг.3 приведен насадок, вид сверху,- figure 3 shows the nozzles, top view,

- на фиг.4 приведена конструкция блока сопел крена,- figure 4 shows the design of the block nozzle roll,

- на фиг.5 приведен разрез А-А фиг.3.- figure 5 shows a section aa of figure 3.

Жидкостный ракетный двигатель (фиг.1…5) содержит силовую раму 1, камеру сгорания 2, выполненную с возможностью качания в двух плоскостях, газогенератор 3 и турбонасосный агрегат 4, подстыкованный к газогенератору 3 посредством газовода 5, содержащий, в свою очередь, турбину 6, насос окислителя. 7, насос горючего 8. Турбонасосный агрегат может содержать дополнительный насос горючего 9.A liquid-propellant rocket engine (FIGS. 1 ... 5) comprises a power frame 1, a combustion chamber 2, capable of swinging in two planes, a gas generator 3 and a turbopump unit 4, coupled to the gas generator 3 by means of a gas duct 5, which, in turn, comprises a turbine 6 oxidizer pump. 7, a fuel pump 8. The turbopump assembly may comprise an additional fuel pump 9.

Выход из насоса горючего 8 соединен трубопроводом 10 с входом в дополнительный насос горючего 9 (при его наличии). Камера сгорания 2 содержит головку 11, цилиндрическую часть 12 и сопло 13. Газогенератор 3 закреплен на силовой раме 1 при помощи шарнира 14, а ТНА 4 при помощи двух шарнирных тяг 15. Между газоводом 5 и камерой сгорания 2, точнее ее головкой 11, установлен узел подвески 16 камеры сгорания 2. Он обеспечивает качание камеры сгорания 2 в двух плоскостях относительно точки «О» для управления вектором тяги R.The exit from the fuel pump 8 is connected by a pipe 10 to the entrance to the additional fuel pump 9 (if any). The combustion chamber 2 contains a head 11, a cylindrical part 12 and a nozzle 13. The gas generator 3 is mounted on the power frame 1 with a hinge 14, and the TNA 4 with two hinged rods 15. Between the gas duct 5 and the combustion chamber 2, more precisely, its head 11 is installed the suspension assembly 16 of the combustion chamber 2. It provides the swing of the combustion chamber 2 in two planes relative to the point "O" to control the thrust vector R.

Для этого двигатель содержит два привода 17, установленных во взаимно перпендикулярных плоскостях камеры сгорания 2, выполненных, например, в виде гидроцилиндров 18, прикрепленных шарнирами 19 к силовой раме 1 и имеющих штоки 19. На камере сгорания 2, например, на ее цилиндрической части 12, выполнено основное силовое кольцо 20, к которому шарнирно прикреплены штоки 18 приводов 17. Приводы 17 служат для управления ракетой по углам тангажа и рыскания.For this, the engine contains two drives 17 mounted in mutually perpendicular planes of the combustion chamber 2, made, for example, in the form of hydraulic cylinders 18, hinged 19 to the power frame 1 and having rods 19. On the combustion chamber 2, for example, on its cylindrical part 12 , made the main power ring 20, to which the rods 18 of the actuators 17 are pivotally attached. The actuators 17 serve to control the rocket at the pitch and yaw angles.

Возможная пневмогидравлическая схема ЖРД приведена на фиг.1 и содержит трубопровод горючего 21, подсоединенный одним концом к выходу из насоса горючего 8, содержащего пускоотсечной клапан 22 и основной сильфон горючего 23, выход этого трубопровода соединен с главным коллектором 24 камеры сгорания 2. Выход из насоса окислителя 7 трубопроводом окислителя 25, содержащим пускоотсечной клапан окислителя 26, соединен с газогенератором 3. Также выход из дополнительного насоса горючего 9 трубопроводом горючего 27, содержащим пускоотсечной клапан горючего 28, соединен с газогенератором 3. На газогенераторе 3 и на камере сгорания 2 установлены, по меньшей мере, по одному запальному устройству 29.A possible pneumohydraulic scheme of the liquid propellant rocket engine is shown in Fig. 1 and contains a fuel pipe 21 connected at one end to the outlet of the fuel pump 8, comprising a start-off valve 22 and a main fuel bellows 23, the outlet of this pipeline is connected to the main manifold 24 of the combustion chamber 2. Exit from the pump the oxidizer 7 by the oxidizer pipe 25 containing the start-off valve of the oxidizer 26 is connected to the gas generator 3. Also, the output of the additional fuel pump 9 by the fuel pipe 27 containing the start-off valve fuel 28, connected to the gas generator 3. On the gas generator 3 and on the combustion chamber 2 are installed, at least one ignition device 29.

Двигатель оборудован блоком управления 30, который электрическими связями 31 соединен с запальными устройствами 29 и с пускоотсечными клапанами 22, 26 и 28.The engine is equipped with a control unit 30, which is electrically connected 31 to the ignition devices 29 and to the shut-off valves 22, 26 and 28.

Особенностью двигателя (фиг.1 и 2) является то, что ТНА 4 жестко закреплен на силовой раме 1 при помощи не менее чем трех шарнирных тяг 15, а камера сгорания 2 имеет возможность поворачиваться относительно точки «О».A feature of the engine (FIGS. 1 and 2) is that the TNA 4 is rigidly fixed to the power frame 1 using at least three articulated rods 15, and the combustion chamber 2 has the ability to rotate relative to the point “O”.

Узел подвески 16 камеры сгорания 2 ЖРД содержит две части: неподвижную 32 и подвижную 33. Неподвижная часть 32 жестко соединена с газоводом 5, а подвижная часть 33 жестко соединена с головкой 11 камеры сгорания 2 за счет того, что обе части образуют сферическое шарнирное соединение 34, выполненное пустотелым внутри.The suspension assembly 16 of the combustion chamber 2 of the LRE contains two parts: the fixed 32 and the movable 33. The fixed part 32 is rigidly connected to the gas duct 5, and the movable part 33 is rigidly connected to the head 11 of the combustion chamber 2 due to the fact that both parts form a spherical joint 34 made hollow inside.

Система управления по углу крена (фиг.1 и 4) содержит, как минимум, четыре сопла крена 35, установленных в виде блоков 36 сопел крена 35. Может быть применено от 2-х до 4-х блоков сопел крена. Блоки сопел крена 36 содержат по два сопла крена 35, установленных на нижнем силовом кольце 37. Нижнее силовое кольцо 37 установлено в районе среза сопла 13 и жестко соединено с сопловым насадком 38. Это силовое кольцо служит для передачи крутящего момента от блоков 36 сопел крена 35 на силовую раму 1, для этого каждый блок 36 сопел крена 35 присоединен к нижнему силовому кольцу 37. К нижнему силовому кольцу присоединены, по меньшей мере, два привода 17. Приводы 17 выполнены в виде гидроцилиндров 18, прикрепленных шарнирами 14 к силовой раме 1 или к основному силовому кольцу 20 и имеющих штоки 19. Эти приводы 17 служат для регулирования степени расширения сопла и аналогичны по конструкции приводам 17 для управления ракетой по углам тангажа и рыскания (ракета на фиг.1…5 не показана).The roll angle control system (FIGS. 1 and 4) comprises at least four roll nozzles 35 installed in the form of blocks 36 of roll nozzles 35. From 2 to 4 blocks of roll nozzles can be used. The roll nozzle blocks 36 contain two roll nozzles 35 mounted on the lower power ring 37. The lower power ring 37 is installed in the region of the nozzle 13 cutoff and is rigidly connected to the nozzle nozzle 38. This power ring serves to transmit torque from the roll nozzle blocks 36 36 on the power frame 1, for this, each block 36 of nozzles of the roll 35 is attached to the lower power ring 37. At least two actuators 17 are connected to the lower power ring 17. The actuators 17 are made in the form of hydraulic cylinders 18 attached by hinges 14 to the power frame 1 or to main with silt ring 20 and having rods 19. These actuators 17 serve to control the degree of expansion of the nozzle and are similar in design to actuators 17 for controlling the rocket at pitch and yaw angles (the rocket is not shown in FIGS. 1 ... 5).

К соплам крена 35 подведены трубопроводы подачи газогенераторного газа 39, содержащие сильфон 40, другие концы которого соединены с газоводом 5. В каждом блоке 36 сопел крена 35 между ними установлены трехходовой кран газа 41, который соединен с трубопроводом подачи газогенераторного газа 40, и трехходовой кран горючего 42, к которому подсоединен трубопровод горючего 43, идущий от главного коллектора 24 и содержащий сильфон 44. На трехходовых кранах 41 и 42 установлен общий привод 45 на каждом блоке. Таким образом, каждые два сопла крена 35, трехходовые краны 41 и 42 и общий привод 45 образуют один узел: блок 36 сопел крена 35.Generator gas supply pipelines 39 are connected to the roll nozzles 35, containing a bellows 40, the other ends of which are connected to the gas duct 5. In each block 36 of the roll nozzles 35, a three-way gas valve 41 is installed between them, which is connected to the gas-supply gas supply pipe 40, and a three-way valve fuel 42, to which a fuel pipe 43 is connected, extending from the main manifold 24 and containing a bellows 44. On three-way valves 41 and 42, a common drive 45 is installed on each block. Thus, every two nozzle roll 35, three-way valves 41 and 42 and the common drive 45 form one node: block 36 nozzle roll 35.

Сопла крена 35 (фиг.4 и 5) выполнены с двумя стенками 46 и 47 и коллекторами 48 для прохода охлаждающего горючего. В каждом сопле крена 35 установлены форсунки горючего 49, окислителя 50 и запальное устройство 51.Roll nozzles 35 (FIGS. 4 and 5) are made with two walls 46 and 47 and collectors 48 for passage of cooling fuel. In each nozzle of the roll 35 installed nozzles of fuel 49, oxidizing agent 50 and ignition device 51.

Двигатель запускается следующим образом.The engine starts as follows.

В исходном положении все клапаны двигателя закрыты. При запуске ЖРД на горючем с блока управления 30 по электрическим каналам связи 31 подается команда на ракетные клапаны окислителя и горючего (ракетные клапаны на фиг.1 не показаны). После заливки насосов окислителя 7 и горючего 8 открывают пускоотсечные клапаны 22, 26 и 28, установленные за насосом окислителя 7, после насоса горючего 8 и после дополнительного насоса горючего 9. Окислитель и горючее поступают в газогенератор 3, где воспламеняются при помощи запальника 29. Газогенераторный газ и горючее подаются в камеру сгорания 2. Горючее охлаждает камеру сгорания 2, проходя через зазор между оболочками ее сопла 13 и цилиндрической части 12, образующими регенеративный тракт охлаждения (фиг.1), выходит во внутреннюю полость камеры сгорания 2 для дожигания газогенераторного газа, идущего из газогенератора 3. Воспламенение этих компонентов осуществляется также запальным устройством 29, установленным на камере сгорания 2.In the initial position, all engine valves are closed. When starting a liquid propellant liquid propellant rocket from a control unit 30, an instruction is sent to the oxidizer and fuel rocket valves via electric communication channels 31 (rocket valves are not shown in FIG. 1). After priming the oxidizer 7 and fuel 8 pumps, the start-off valves 22, 26 and 28 are installed, installed behind the oxidizer 7, after the fuel pump 8 and after the additional fuel pump 9. The oxidizing agent and fuel enter the gas generator 3, where they are ignited using the igniter 29. Gas generator gas and fuel are fed into the combustion chamber 2. The fuel cools the combustion chamber 2, passing through the gap between the shells of its nozzle 13 and the cylindrical part 12, forming a regenerative cooling path (figure 1), goes into the inner cavity of the chambers s of combustion 2 for afterburning the gas generating gas coming from the gas generator 3. Ignition of these components is also carried out by the ignition device 29 mounted on the combustion chamber 2.

После запуска турбонасосного агрегата 4 газогенераторный газ подается из газогенератора 3 в турбину 6, раскручивается ротор ТНА (на фиг.1…5 не показано), давление на выходах насосов 7, 8 и 9 возрастает. Далее по газоводу 5 и через узел подвески 16 газогенераторный газ подается в головку 11 камеры сгорания 2. Часть газогенераторного газа отбирается по трубопроводу отбора газа 39 и по сильфону 40 через трехходовые краны 41 поступает в блоки 36 сопел крена 35.After the start of the turbopump unit 4, the gas-generating gas is supplied from the gas-generator 3 to the turbine 6, the TNA rotor is untwisted (not shown in FIGS. 1 ... 5), the pressure at the outputs of the pumps 7, 8 and 9 increases. Further, through the gas duct 5 and through the suspension assembly 16, the gas-generating gas is supplied to the head 11 of the combustion chamber 2. A part of the gas-generating gas is taken through the gas sampling pipe 39 and through the bellows 40 through three-way valves 41 enters the block 36 of the nozzle 35.

Для управления вектором тяги R при помощи привода 17, воздействуя штоком 18 на основное силовое кольцо 20, поворачивают камеру сгорания 2 относительно точки «О» на угол 5…7°. При этом направление вектора тяги R1 отклоняется относительно первоначального положения R1 продольной оси симметрии камеры сгорания 2 и относительно ракеты, на которой этот двигатель установлен (ракета на фиг.1…4 не показана).To control the thrust vector R using the drive 17, acting on the main force ring 20 by the rod 18, the combustion chamber 2 is rotated relative to the point “O” by an angle of 5 ... 7 °. In this case, the direction of the thrust vector R1 deviates relative to the initial position R1 of the longitudinal axis of symmetry of the combustion chamber 2 and relative to the rocket on which this engine is mounted (the rocket is not shown in FIGS. 1 ... 4).

Для управления ракетой, на которой установлен двигатель, подают команду с блока управления 30 на общие приводы 45, при этом включается по одному соплу крена 35 из каждой пары и их реактивная тяга создает крутящий момент, который через нижнее силовое кольцо 37 передается сначала на сопло 13, потом - на силовую раму 1 и далее на корпус ракеты (ракета на фиг.1…5 не показана).To control the rocket on which the engine is mounted, a command is sent from the control unit 30 to the common drives 45, while one roll nozzle 35 from each pair is turned on and their jet thrust creates a torque that is transmitted through the lower power ring 37 to the nozzle 13 first , then - to the power frame 1 and further to the rocket body (the rocket in figure 1 ... 5 is not shown).

При наборе высоты, например, более 20 км подается команда на приводы 17, соединенные с нижним силовым кодьцом 37, которое вместе с насадком 38 перемещается в нижнее положение, при том степень расширения сопла 13 увеличивается и сила тяги возрастает на 7…10%.When climbing, for example, more than 20 km, a command is sent to the drives 17 connected to the lower power codec 37, which together with the nozzle 38 moves to the lower position, while the degree of expansion of the nozzle 13 increases and the thrust force increases by 7 ... 10%.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Обеспечить надежное управление вектором тяги ЖРД, степенью расширения сопла в зависимости от высоты полета ракеты и управление ракетой по углу крену за счет применения двух блоков сопел крена, содержащих по два оппозитно установленных сопла крена, и их рационального крепления на двигателе на кольцевом коллекторе и применения четырех наклонных тяг, обеспечивающих передачу вращающего момента на сопло двигателя и далее - на силовую раму при минимальном весе элементов конструкции, передающих момент вращения.1. To provide reliable control of the thrust vector of the rocket engine, the degree of expansion of the nozzle depending on the height of the flight of the rocket, and the control of the rocket along the roll angle by using two blocks of roll nozzles containing two opposite mounted roll nozzles, and their rational mounting on the engine on the annular manifold the use of four inclined rods, providing torque transmission to the engine nozzle and further to the power frame with the minimum weight of structural elements transmitting the torque.

2. Значительно повысить надежность работы системы управления ракетой по крену за счет применения двух трехходовых кранов: газа и горючего и общего привода для них. Такая конструкция предотвращает невключение одного из сопел крена, например, вследствие отказа пускоотсечного клапана горючего.2. Significantly improve the reliability of the rocket control system by roll through the use of two three-way valves: gas and fuel and a common drive for them. This design prevents the inclusion of one of the nozzles of the roll, for example, due to a failure of the start-off fuel valve.

Claims (3)

1. Жидкостный ракетный двигатель с регулируемым соплом, содержащий силовую раму, камеру сгорания, имеющую головку, цилиндрическую часть и регулируемое сопло с выдвижным насадком, узел подвески, обеспечивающий возможность качания в двух плоскостях посредством приводов, прикрепленных к силовому кольцу, выполненному на камере сгорания, газогенератор и турбонасосный агрегат, содержащий, в свою очередь, турбину, насос окислителя, насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с головкой камеры сгорания через узел подвески, отличающийся тем, что сопла крена сгруппированы в блоки сопел крена попарно и установлены на нижнем силовом кольце, установленном в нижней части сопла и соединенном со срезом сопла, к соплам крена через трехходовые краны газа и горючего присоединены соответственно трубопроводы подачи газогенераторного газа, другие концы которого соединены сначала трубопроводом отбора газа и трубопроводами горючего, при этом блоки сопел крена закреплены на нижнем силовом кольце, которое закреплено на выдвижном насадке.1. A liquid-propellant rocket engine with an adjustable nozzle, comprising a power frame, a combustion chamber having a head, a cylindrical part and an adjustable nozzle with a retractable nozzle, a suspension unit that allows swinging in two planes by means of actuators attached to a power ring made on the combustion chamber, a gas generator and a turbopump assembly, comprising, in turn, a turbine, an oxidizer pump, a fuel pump, a gas duct connecting the outlet of the turbine to the head of the combustion chamber through a suspension unit The fact that the nozzle rolls are grouped into blocks of nozzle rolls in pairs and are mounted on the lower power ring installed in the lower part of the nozzle and connected to the nozzle cut, to the nozzles of the roll through three-way gas and fuel valves is connected respectively to the gas supply gas pipelines, the other ends of which are connected first, a gas extraction pipe and fuel pipelines, while the roll nozzle blocks are fixed to the lower power ring, which is fixed to the extension nozzle. 2. Блок сопел крена, содержащий два сопла крена, объединенных в один узел, отличающийся тем, что пара сопел крена оборудована трехходовыми кранами газа и горючего, установленными между соплами крена и имеющими общий привод.2. A block of roll nozzles comprising two roll nozzles integrated into one assembly, characterized in that the pair of roll nozzles is equipped with three-way gas and fuel valves installed between the roll nozzles and having a common drive. 3. Блок сопел крена по п.2, отличающийся тем, что все сопла крена оборудованы запальным устройством. 3. The roll nozzle block according to claim 2, characterized in that all the roll nozzles are equipped with an ignition device.
RU2010145871/06A 2010-11-10 2010-11-10 Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles RU2441170C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010145871/06A RU2441170C1 (en) 2010-11-10 2010-11-10 Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010145871/06A RU2441170C1 (en) 2010-11-10 2010-11-10 Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2441170C1 true RU2441170C1 (en) 2012-01-27

Family

ID=45786518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010145871/06A RU2441170C1 (en) 2010-11-10 2010-11-10 Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2441170C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103133183A (en) * 2013-02-06 2013-06-05 北京航天试验技术研究所 Safe processing device of low-temperature hydrogen in rocket engine thrust chamber
RU2709243C1 (en) * 2019-04-22 2019-12-17 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Multi-chamber liquid-propellant rocket engine with afterburning with controlled thrust vector
RU2768637C1 (en) * 2021-04-16 2022-03-24 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" Thrust vector control system of a liquid rocket engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103133183A (en) * 2013-02-06 2013-06-05 北京航天试验技术研究所 Safe processing device of low-temperature hydrogen in rocket engine thrust chamber
CN103133183B (en) * 2013-02-06 2015-11-04 北京航天试验技术研究所 A kind of thrust chamber low temperature hydrogen secure processing device
RU2709243C1 (en) * 2019-04-22 2019-12-17 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Multi-chamber liquid-propellant rocket engine with afterburning with controlled thrust vector
RU2768637C1 (en) * 2021-04-16 2022-03-24 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" Thrust vector control system of a liquid rocket engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2420669C1 (en) Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll
RU2431756C1 (en) Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll
RU2441170C1 (en) Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles
RU2459971C1 (en) Carrier rocket, liquid-propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2412370C1 (en) Liquid propellant rocket engine with controlled vector of thrust and unit of combustion chamber suspension
RU2413863C1 (en) Liquid propellant rocket engine (lpre) and its combustion chamber suspension assembly
RU2413862C1 (en) Liquid propellant rocket engine (lpre)
US20110146286A1 (en) Self-starting turbineless jet engine
RU2458245C1 (en) Liquid-propellant rocket engine and turbopump unit
RU2455514C1 (en) Multistage booster-rocket, liquid propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2385274C1 (en) Multi-stage carrier rocket, method to launch it and three-component rocket engine
RU2476709C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2431053C1 (en) Liquid propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2382228C1 (en) Adjustable liquid propellant rocket engine
RU2476708C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2300657C1 (en) Liquid-propellant rocket engine
RU2455515C1 (en) Three-stage booster-rocket, liquid propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2390476C1 (en) Multi-stage
RU2378166C1 (en) Multi-stage rocket carrier, method of its launching and nuclear rocket engine
RU2484285C1 (en) Oxygen-hydrogen liquid-propellant engine
RU2409754C1 (en) Controlled thrust vector lpre and lpre combustion chamber suspension assembly
RU2301352C1 (en) Liquid propellant rocket engine (versions)
RU2484287C1 (en) Three-component liquid-propellant engine
RU2481488C1 (en) Three-component liquid-propellant engine
RU2476706C1 (en) Liquid propellant rocket engine