RU2774754C1 - Liquid-propellant rocket engine chamber - Google Patents
Liquid-propellant rocket engine chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774754C1 RU2774754C1 RU2022105397A RU2022105397A RU2774754C1 RU 2774754 C1 RU2774754 C1 RU 2774754C1 RU 2022105397 A RU2022105397 A RU 2022105397A RU 2022105397 A RU2022105397 A RU 2022105397A RU 2774754 C1 RU2774754 C1 RU 2774754C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- cooling path
- combustion chamber
- inlet
- manifold
- Prior art date
Links
- 239000003380 propellant Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 94
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 70
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 description 18
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 7
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 5
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетной технике, в которой создание камер жидкостных ракетных двигателей, предназначенных для установки в отсеках двигательных установок верхних ступеней с камерами больших степеней расширения, является актуальной задачей.The invention relates to rocket technology, in which the creation of chambers of liquid rocket engines intended for installation in the compartments of the propulsion systems of the upper stages with chambers of large expansion ratios is an urgent task.
Известны камеры жидкостных ракетных двигателей, содержащие камеру сгорания, снабженную трактом охлаждения с продольными каналами с поперечными перемычками входным для компонента коллектором за минимальным сечением по направлению к срезу сопла и выходным коллектором, размещенным у смесительной головки и соединенным трубопроводом со смесительной головкой (книга: «Добровольский М.В. Основы проектирования жидкостных ракетных двигателей, Учебник для вузов, - 2-е изд., перераб. и дополн./под ред. Д.А. Ягодникова, -М., Изд-во МГТУ им Н.Э.Баумана, 2005. Стр 149, рис. 4.3).Known chambers of liquid rocket engines, containing a combustion chamber equipped with a cooling path with longitudinal channels with transverse jumpers, an input manifold for the component behind a minimum cross section towards the nozzle exit and an output manifold located at the mixing head and connected by a pipeline to the mixing head (book: "Dobrovolsky M.V. Fundamentals of the design of liquid rocket engines, Textbook for universities, - 2nd ed., revised and supplemented / edited by D.A. Yagodnikov, -M., Bauman Moscow State Technical University Publishing House , 2005. P. 149, Fig. 4.3).
В такой камере жидкостного ракетного двигателя, из-за неоптимального использования охладителя, когда охладитель подводится к коллектору на выходном участке сопла, а затем к самому теплонапряженному участку тракта охлаждения в минимальном сечении сопла подводится после охлаждения выходного участка сопла с повышенной температурой, приходится минимизировать проходное сечение тракта охлаждения для достижения высокой скорости охладителя, как правило, горючего, что приводит к необходимости повышать давление на входе в тракт охлаждения выходного участка сопла, из-за чего приходится увеличивать толщину стенок и ребер тракта охлаждения для повышения прочности с увеличением массы выходного участка сопла.In such a chamber of a liquid rocket engine, due to the non-optimal use of the coolant, when the coolant is supplied to the manifold at the outlet section of the nozzle, and then to the most heat-stressed section of the cooling path in the minimum section of the nozzle is supplied after cooling the outlet section of the nozzle with an increased temperature, it is necessary to minimize the flow area of the cooling path to achieve a high speed of the coolant, usually fuel, which leads to the need to increase the pressure at the inlet to the cooling path of the outlet section of the nozzle, due to which it is necessary to increase the thickness of the walls and ribs of the cooling path to increase strength with an increase in the mass of the outlet section of the nozzle.
Известна также камера жидкостного ракетного двигателя, содержащая камеру сгорания, снабженную трактом охлаждения с продольными каналами с поперечными перемычками входным для подвода недостающего в газогенераторе компонента коллектором за минимальным сечением по направлению к срезу сопла и выходным коллектором, размещенным у смесительной головки и соединенным трубопроводом с входным коллектором тракта охлаждения с продольными каналами и поперечными перемычками сопла, выходным коллектором тракта охлаждения последнего соединенным трубопроводом со смесительной головкой (описание патента РФ 2556091 от 10.06.2014 г., МПК F02K 9/42, фиг. 1-3 на стр. 9, 10 и 11 соответственно - прототип).Also known is a chamber of a liquid-propellant rocket engine, containing a combustion chamber equipped with a cooling path with longitudinal channels with transverse jumpers, an inlet for supplying the missing component in the gas generator by a manifold with a minimum cross section towards the nozzle exit and an outlet manifold located at the mixing head and connected by a pipeline to the inlet manifold cooling path with longitudinal channels and transverse jumpers of the nozzle, the outlet manifold of the cooling path of the latter connected by a pipeline with a mixing head (description of the patent of the Russian Federation 2556091 dated 10.06.2014, IPC F02K 9/42, Fig. 1-3 on
В такой камере жидкостного ракетного двигателя недостающий в газогенераторе компонент, горючее, подводится к тракту охлаждения минимального сечения сопла с пониженной температурой сразу после насоса, обеспечивая охлаждение стенки сопла в минимальном сечении. Однако место соединения стенок трактов охлаждения в месте последовательного расположения двух соединенных общим корпусом коллекторов сопла и камеры сгорания является проблемным, так как относительно жесткий узел двух входных коллекторов при вакуумной пайке внутренней оребренной стенки с наружным корпусом препятствует достаточному прижатию охлаждаемой стенки с корпусом, препятствует качественной пайке, появляются проблемы с использованием камер с повышенным давлением горючего в тракте охлаждения и, следовательно, продуктов сгорания в камере сгорания. Некачественная пайка ребер из-за недостаточного прижатия фрезерованной стенки и корпуса в этом месте обнаруживается, как правило, на раннем этапе изготовления и контроля при гидроопрессовке тракта охлаждения на гидравлических «холодных» испытаниях, и по результатам таких испытаний приходится снижать рабочее давление горючего в тракте охлаждения и продуктов сгорания в камере сгорания. Это является одной из причин снижения степени расширения продуктов сгорания в сопле и снижения экономичности. Это требует новых технологических процессов пайки, как например, без установленных коллекторов (так называемая, безколлекторная пайка (патент РФ 2465483 от 31.03.2011)) с последующей сваркой коллекторов и контролем температур свариваемых паяных деталей для гарантии целостности припоя паяного соединения, что несколько усложняет технологический процесс. Тепловое состояние стенки усугубляется наличием кольцевой не оребренной перегородки под коллекторами между трактами охлаждения минимального сечения сопла и выходного сечения сопла. Из-за повышенной температуры этого перегородочного соединения, связанного с дефицитом охлаждения при большей толщине приходится повышать скорость течения охладителя, увеличивая потери давления в тракте охлаждения в районе перегородки, увеличивая входное давление в тракт охлаждения сопла, что неизбежно повышает массу сопла за счет усиления связей в тракте охлаждения сопла, или снижать поверхностную плотность теплового потока нанесением покрытий со стороны газа, таким образом несколько усложняя технологический процесс изготовления. При такой конструкции появляется неравномерное поле температур на перегородке, так как с одной стороны на нее воздействует охладитель с пониженной температурой после насоса, а с другой стороны - охладитель с повышенной температурой после тракта охлаждения самого теплонапряженного участка камеры, а именно участка минимального сечения сопла и цилиндрической части камеры сгорания. В результате появляющегося градиента температуры на перегородке возможны термические деформации охлаждаемой оболочки, искажение профиля даже при незначительных температурных градиентах. Кроме того, при наземном испытании камеры с высотным соплом в составе высотного двигателя тепловое воздействие продуктов сгорания в месте отрыва продуктов сгорания, совпадающем с местом расположения перегородки дополнительно ухудшает тепловое состояние сопла.In such a chamber of a liquid-propellant rocket engine, the component missing in the gas generator, fuel, is supplied to the cooling path of the minimum section of the nozzle with a reduced temperature immediately after the pump, providing cooling of the nozzle wall in the minimum section. However, the junction of the walls of the cooling paths at the place of the sequential location of two collectors of the nozzle and the combustion chamber connected by a common housing is problematic, since the relatively rigid assembly of the two input manifolds during vacuum soldering of the inner finned wall with the outer housing prevents sufficient pressing of the cooled wall with the housing, prevents high-quality soldering , there are problems with the use of chambers with increased fuel pressure in the cooling path and, consequently, combustion products in the combustion chamber. Poor-quality soldering of the ribs due to insufficient pressing of the milled wall and the body in this place is usually detected at an early stage of manufacture and control during hydraulic pressure testing of the cooling path in hydraulic “cold” tests, and based on the results of such tests, it is necessary to reduce the operating pressure of the fuel in the cooling path and combustion products in the combustion chamber. This is one of the reasons for reducing the degree of expansion of combustion products in the nozzle and reducing efficiency. This requires new soldering processes, such as, for example, without installed collectors (the so-called collectorless soldering (RF patent 2465483 dated March 31, 2011)) with subsequent welding of the collectors and temperature control of the welded soldered parts to ensure the integrity of the solder of the solder joint, which somewhat complicates the technological process. process. The thermal state of the wall is exacerbated by the presence of an annular non-finned baffle under the collectors between the cooling paths of the minimum section of the nozzle and the exit section of the nozzle. Due to the increased temperature of this baffle connection, associated with a lack of cooling at a greater thickness, it is necessary to increase the coolant flow rate, increasing the pressure loss in the cooling path in the area of the baffle, increasing the inlet pressure to the nozzle cooling path, which inevitably increases the mass of the nozzle due to the strengthening of connections in the nozzle cooling path, or to reduce the surface heat flux density by applying coatings from the gas side, thus somewhat complicating the manufacturing process. With this design, an uneven temperature field appears on the partition, since on the one hand it is affected by a cooler with a low temperature after the pump, and on the other hand, by a cooler with an increased temperature after the cooling path of the most heat-stressed section of the chamber, namely, the section of the minimum section of the nozzle and cylindrical parts of the combustion chamber. As a result of the emerging temperature gradient on the baffle, thermal deformations of the cooled shell and profile distortion are possible even at insignificant temperature gradients. In addition, during ground testing of a chamber with a high-altitude nozzle as part of a high-altitude engine, the thermal effect of combustion products at the place of separation of combustion products, which coincides with the location of the baffle, further worsens the thermal state of the nozzle.
Задачей предполагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, снижение гидравлического сопротивления тракта охлаждения за счет снижения температуры сопла в зоне поперечных перемычек и снижения температурной неравномерности стенки сопла и камеры сгорания, следовательно, снижение входного давления горючего на входе в тракт охлаждения и снижение массы сопла и камеры.The objective of the proposed invention is to eliminate the above disadvantages, reduce the hydraulic resistance of the cooling path by reducing the temperature of the nozzle in the area of the transverse bridges and reduce the temperature unevenness of the nozzle wall and the combustion chamber, therefore, reducing the inlet pressure of the fuel at the inlet to the cooling path and reducing the mass of the nozzle and chamber.
Указанная выше задача изобретения решается тем, что в известной камере жидкостного ракетного двигателя, содержащей камеру сгорания, снабженную трактом охлаждения с продольными каналами с поперечными перемычками входным для подвода недостающего в газогенераторе компонента коллектором за минимальным сечением по направлению к срезу сопла и выходным коллектором, размещенным у смесительной головки и соединенным трубопроводом с входным коллектором тракта охлаждения с продольными каналами и поперечными перемычками сопла, выходным коллектором тракта охлаждения последнего соединенным трубопроводом со смесительной головкой, в ней участки поперечных перемычек в зоне сопряжения входных коллекторов сопла и камеры сгорания выполнены прерывистыми и размещены поочередно между продольными каналами в окружном направлении, входной коллектор сопла размещен между минимальным сечением сопла и входным коллектором тракта охлаждения камеры сгорания, а продольные каналы трактов охлаждения камеры сгорания и сопла в зоне сопряжения с входными коллекторами соединены у поперечных перемычек поочередно радиальными каналами с одноименными входными коллекторами.The above objective of the invention is solved by the fact that in a known chamber of a liquid-propellant rocket engine containing a combustion chamber equipped with a cooling path with longitudinal channels with transverse jumpers, the input manifold for supplying the missing component in the gas generator has a minimum cross section towards the nozzle exit and the output manifold located at of the mixing head and a pipeline connected to the inlet manifold of the cooling path with longitudinal channels and transverse bridges of the nozzle, the outlet manifold of the cooling path of the latter is connected by a pipeline to the mixing head, in it sections of the transverse jumpers in the interface zone of the inlet manifolds of the nozzle and the combustion chamber are discontinuous and are placed alternately between the longitudinal channels in the circumferential direction, the inlet manifold of the nozzle is located between the minimum section of the nozzle and the inlet manifold of the combustion chamber cooling path, and the longitudinal channels of the combustion chamber cooling paths and nozzles and in the interface zone with the input manifolds, they are connected at the transverse jumpers alternately by radial channels with the input manifolds of the same name.
Указанная выше задача изобретения решается также тем, что в известной камере жидкостного ракетного двигателя стенки прерывистых поперечных перемычек в зоне сопряжения входных коллекторов в радиальном направлении выполнены V-образного профиля и ориентированы вершинами в обратных от радиальных каналов направлениях.The above objective of the invention is also solved by the fact that in the well-known chamber of a liquid-propellant rocket engine, the walls of intermittent transverse jumpers in the input manifold interface zone in the radial direction are made of a V-shaped profile and oriented with their vertices in the opposite directions from the radial channels.
Предлагаемая камера жидкостного ракетного двигателя приведена на чертеже (фиг. 1-4, фиг. 1 - конструктивная схема функционирования камеры жидкостного ракетного двигателя с изображением направления движения охладителя, изображение соединений участков тракта охлаждения камеры сгорания и сопла, в том числе его участков: участка минимального сечения и выходного участка сопла, коллекторов; фиг. 2 - вид сверху и продольный разрез камеры; фиг. 3 - поперечный разрез камеры в плоскости коллектора подвода охладителя к тракту охлаждения выходного участка сопла и продольный разрез по осям каналов в коллекторе; фиг. 4 - поперечный разрез камеры в плоскости коллектора подвода охладителя к тракту охлаждения камеры сгорания и продольный разрез по осям каналов в коллекторе; фиг. 5 - вид сбоку на оребрение оболочки сопла 34 тракта охлаждения 2 в районе коллекторов 5 и 12 подвода охладителя со снятым корпусом 36), где показаны следующие агрегаты:The proposed chamber of the liquid rocket engine is shown in the drawing (Fig. 1-4, Fig. 1 is a structural diagram of the operation of the chamber of the liquid rocket engine with the image of the direction of movement of the cooler, the image of the connections of the sections of the cooling path of the combustion chamber and the nozzle, including its sections: the section of the minimum Fig. 2 - top view and longitudinal section of the chamber; Fig. 3 - cross-section of the chamber in the plane of the coolant supply manifold to the cooling path of the nozzle outlet section and a longitudinal section along the axes of the channels in the manifold; Fig. 4 - cross-section of the chamber in the plane of the coolant supply manifold to the combustion chamber cooling path and a longitudinal section along the axes of the channels in the manifold Fig. 5 is a side view of the fins of the shell of the
1. Камера сгорания;1. Combustion chamber;
2. Тракт охлаждения;2. Cooling path;
3. Продольный канал;3. Longitudinal channel;
4. Поперечная перемычка;4. Cross jumper;
5. Входной коллектор камеры сгорания;5. Inlet manifold of the combustion chamber;
6. Минимальное сечение сопла;6. The minimum section of the nozzle;
7. Срез сопла;7. Nozzle cut;
8. Сопло;8. Nozzle;
9. Выходной коллектор камеры сгорания;9. Combustion chamber outlet manifold;
10. Смесительная головка;10. Mixing head;
11. Трубопровод;11. Pipeline;
12. Входной коллектор сопла;12. Nozzle inlet manifold;
13. Продольный канал сопла;13. Longitudinal channel of the nozzle;
14. Выходной коллектор сопла;14. Nozzle outlet manifold;
15. Трубопровод;15. Pipeline;
16. Участок поперечных перемычек;16. Section of transverse jumpers;
17. Зона сопряжения входных коллекторов камеры сгорания и сопла;17. The zone of interface of the inlet manifolds of the combustion chamber and the nozzle;
18. Прерывистый участок поперечной перемычки;18. Intermittent section of the transverse bridge;
19. Продольный канал тракта охлаждения камеры сгорания;19. Longitudinal channel of the combustion chamber cooling path;
20. Продольный канал тракта охлаждения сопла;20. Longitudinal channel of the nozzle cooling path;
21. Радиальный канал входного коллектора сопла;21. Radial channel of the inlet manifold of the nozzle;
22. Радиальный канал входного коллектора камеры сгорания;22. Radial channel of the inlet manifold of the combustion chamber;
23. Участок минимального сечения сопла;23. Plot of the minimum section of the nozzle;
24. V-образный профиль поперечной перегородки;24. V-shaped profile of the transverse partition;
25. Вершина V-образного профиля поперечной перегородки;25. The top of the V-shaped profile of the transverse partition;
26. Участок сопрягаемого продольного канала тракта охлаждения камеры сгорания;26. Section of the mating longitudinal channel of the combustion chamber cooling path;
27. Участок сопрягаемого продольного канала тракта охлаждения сопла;27. Section of the mating longitudinal channel of the nozzle cooling path;
28, 29. Продольное радиальное ребро;28, 29. Longitudinal radial rib;
30 Стенка поперечной прерывистой перемычки V-образного профиля;30 Wall of a transverse intermittent bulkhead of a V-shaped profile;
31. Стенка поперечной прерывистой перемычки V-образного профиля;31. The wall of the transverse intermittent bridge of the V-shaped profile;
32. Выходной участок сопла;32. Outlet section of the nozzle;
33. Стыковочная часть оболочки сопла;33. Docking part of the nozzle shell;
34. Оболочка сопла;34. Nozzle shell;
35. Накладка;35. Overlay;
36. Корпус выходного участка сопла;36. The body of the outlet section of the nozzle;
37. Подколлекторная стенка тракта охлаждения сопла;37. Under-collector wall of the nozzle cooling path;
38. Подколлекторная стенка тракта охлаждения камеры сгорания;38. Under-collector wall of the combustion chamber cooling path;
39. Корпус второго компонента.39. Housing of the second component.
Камера жидкостного ракетного двигателя содержит камеру сгорания 1, снабженную трактом охлаждения 2 с продольными каналами 3 с поперечными перемычками 4 для подвода первого компонента входным коллектором 5 за минимальным сечением 6 по направлению к срезу 7 сопла 8 и выходным коллектором 9, размещенным у смесительной головки 10 и соединенным трубопроводом 11 с входным коллектором 12 тракта охлаждения 2 сопла 8 с продольными каналами 13 и поперечными перемычками 4 сопла 8. Выходной коллектор 14 тракта охлаждения 2 сопла 8 соединен трубопроводом 15 со смесительной головкой 10 камеры сгорания 1.Участки 16 поперечных перемычек 4 в зоне сопряжения 17 входного коллектора 12 тракта охлаждения 2 сопла 8 и входного коллектора 5 камеры сгорания 1 выполнены прерывистыми 18 и размещены поочередно между продольными каналами 13 в окружном направлении. Входной коллектор 12 тракта охлаждения 2 сопла 8 размещен между минимальным сечением 6 сопла 8 и входным коллектором 5 тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1, а продольные каналы 19 тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1 и продольные каналы 20 тракта охлаждения сопла 8 в зоне сопряжения 17 с входным коллектором 12 и входным коллектором 5 соединены у поперечных перемычек 4 поочередно радиальными каналами 21 с одноименными входным коллектором 12 сопла 8, а радиальными каналами 22 с входным коллектором 5 камеры сгорания 1. Следует сказать, что замена узла двух входных коллекторов 5 и 12, расположенных под одним корпусом на разнесенные вдоль продольной оси камеры отдельные коллектора 5 и 12, независимо от местоположения относительно участка минимального сечения 19 сопла 8 уже снижает жесткость участка корпуса камеры и способствует повышению надежности паяной оболочки в районе входных коллекторов 5 и 12. Однако именно расположение входного коллектора 12 сопла ближе к участку 23 минимального сечения 6 сопла 8 дает комплекс улучшений конструкции камеры как по снижению градиентов температур на участках 16 прерывистых перемычек 4, так и по улучшению пайки из-за снижения жесткости корпуса камеры при пайке. Участки 16 прерывистых поперечных перемычек 4 в зоне сопряжения 17 входного коллектора 12 камеры сгорания 1 входного коллекторов радиальном направлении выполнены V- образного профиля 24 и ориентированы вершинами 25 в обратных от радиальных каналов 22 и 23 направлениях. Каждый сопрягаемый продольный канал 19 тракта охлаждения камеры сгорания 1 на участке 26 и каждый сопрягаемый канал 20 тракта охлаждения сопла 8 на участке 27 имеет общее продольное радиальное ребро 28 с одной стороны и общее продольное радиальное ребро 29 с другой стороны. Общее продольное ребро 28 сопрягается со стенкой 30 поперечной прерывистой перемычки 4 V-образного профиля 24, а общее продольное ребро 29 сопрягается со стенкой 31 поперечной прерывистой перемычки 4 V-образного профиля 24. Продольное ребро 28, также как и V-образный профиль 24 с одной стороны контактирует с горючим на входе во входном коллекторе 5 камеры сгорания 1, а с другой стороны контактирует с горючим на выходе из тракта охлаждения камеры сгорания (на входе во входной коллектор 12 сопла 8). Продольное ребро 29, также как и V-образный профиль 24 с одной стороны контактирует с горючим на входе входного коллектора 5 камеры сгорания 1, ас другой стороны контактирует с горючим на выходе из тракта охлаждения камеры сгорания (на входе во входной коллектор сопла 12). Одна группа поперечных перемычек 4 V-образного профиля 24, связанная с радиальными каналами 22 входного коллектора 5 камеры сгорания 1 ориентирована к срезу 7 сопла 8, а вторая группа поперечных перемычек 4 V-образного профиля 24, связанная с радиальными каналами 21 входного коллектора 12 сопла 8, ориентирована к участку 23 минимального сечения 6 сопла 8. Выходной участок 32 сопла 8, начиная от участка V-образного профиля 24 камеры сгорания 1, соединен сваркой по стыковочной части 33 оболочки 34 сопла 8 (под входным коллектором 5 камеры сгорания 1), а с помощью накладки 35 с корпусом 36 выходной части сопла. При использовании аддитивных технологий при изготовлении коллекторного узла камеры и подколлекторной стенки 37 тракта охлаждения 2 сопла, подколлекторной стенки тракта 3 8 охлаждения 2 камеры сгорания 1 с V-образным профилем 24 поперечных прерывистых перемычек 4, по предлагаемой камере жидкостного ракетного двигателя отпадает необходимость в операциях пайки, в сварочных и фрезерных операциях по изготовлению каналов тракта охлаждения 2. Подвод генераторного газа к камере сгорания 1 обеспечивается с помощью корпуса 39 второго компонента, являющегося частью смесительной головки 10.The liquid-propellant rocket engine chamber contains a
Камера жидкостного ракетного двигателя на установившемся режиме работает следующим образом. Окислительный генераторный газ (второй компонент) поступает к камере сгорания 1 через корпус второго компонента 39 в смесительную головку 10. Горючее (первый компонент), поступает в входной коллектор 5 камеры сгорания 1, охлаждая стенки тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1, поступает в выходной коллектор 9, а с помощью трубопровода 11 поступает во входной коллектор 12 сопла 8. После охлаждения сопла 8 горючее поступает через выходной коллектор 14 сопла 8 и трубопровод 15 в смесительную головку 10 камеры сгорания 1. По мере движения из входного коллектора камеры сгорания 5 в радиальных каналах 22 и далее горючее попадает только в продольные каналы 19 тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1, чему способствуют поперечные прерывистые участки 18 поперечных перемычек 4, выполненные в подколлекторной стенке 38 тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1, охлаждая подколлекторную стенку 38 тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1 и (с одной стороны) продольные радиальные ребра 28, далее смешивается с такими же потоками горючего в соседних продольных каналах и по продольным каналам 19 поступает в выходной коллектор 9 камеры сгорания 1. Расположение внутренних частей V-образных профилей 24 поперечных перегородок под крайними радиальными каналами 22 и в непосредственной близости от радиальных каналов 22 входного коллектора 5 камеры сгорания 1 обеспечивает минимальный участок застойной зоны горючего, а выполнение перегородки V-образного профиля еще и способствует охлаждению внешней части его стенки 30 горючим, поступающим по продольным каналам 20 в тракте охлаждения 2 сопла 8. Причем, вдоль одних сторон продольных радиальных ребер 28 горючее охлаждения камеры сгорания 1 движется в одну сторону, а вдоль других сторон продольных радиальных ребер 28 горючее охлаждения сопла 8 движется в другую сторону. Оба потока горючего подвержены нагреву, но усредненная температура продольного ребра, как омываемая горючим с разной температурой, близка к одинаковой на всем протяжении подколлекторной стенки 37 тракта охлаждения 2 сопла 8 и подколлекторной стенки 38 тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1.The camera liquid rocket engine in steady state operates as follows. The oxidizing generator gas (the second component) enters the
Аналогично приведенной выше схеме движения горючего по участку подколлекторной стенки 38 тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1, происходит движение горючего по участку подколлекторной стенки 37 тракта охлаждения 2 сопла 8. По мере движения из входного коллектора 12 сопла 8 в радиальных каналах 21 и далее горючее попадает только в продольные каналы 20 тракта охлаждения 2 сопла 8, чему способствуют поперечные прерывистые участки 18 поперечных перемычек 4, выполненные в подколлекторной стенке 37 тракта охлаждения 2 сопла 8, охлаждая подколлекторную стенку 37 тракта охлаждения 2 сопла 8 и продольные радиальные ребра 29 (с одной стороны), далее смешивается с такими же потоками горючего в соседних продольных каналах и по продольным каналам 20 поступает в выходной коллектор 14 сопла 8. Расположение внутренних частей V-образных профилей 24 поперечных перегородок под крайними радиальными каналами 22 и в непосредственной близости от радиальных каналов 21 входного коллектора 12 сопла 8 обеспечивает минимальный участок застойной зоны горючего, а выполнение перегородки V-образного профиля еще и способствует охлаждению внешней части его стенки 30 горючим, поступающим по продольным каналам 19 тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1. Причем, вдоль одних сторон продольных радиальных ребер 29 горючее охлаждения сопла 8 движется в одну сторону, а вдоль других сторон продольных радиальных ребер 29 горючее охлаждения камеры сгорания 1 движется в другую сторону. Оба потока горючего подвержены нагреву, но усредненная температура продольного радиального ребра 29, как омываемая горючим с разной температурой, близка к одинаковой на всем протяжении подколлекторной стенки 37 тракта охлаждения 2 сопла 8 и подколлекторной стенки 3 8 тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1.Similarly to the above diagram of the movement of fuel along the section of the
За счет такой конструкции камеры пониженная и равномерная температура стенки, продольных радиальных ребер 28 и 29 и поперечных прерывистых перемычек 4 достигается при меньшей скорости течения горючего в продольных каналах 19 тракта охлаждения 2 камеры сгорания 1 и продольных каналах 20 тракта охлаждения 2 сопла 8, что позволит снизить гидравлическое сопротивление горючего в тракте охлаждения 2.Due to this chamber design, a reduced and uniform temperature of the wall, longitudinal
Применение предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, снижение гидравлического сопротивления тракта охлаждения за счет снижения температуры сопла в зоне поперечных перемычек, снижения температурной неравномерности стенки сопла и камеры сгорания.The application of the invention is to eliminate the above disadvantages, reduce the hydraulic resistance of the cooling path by reducing the temperature of the nozzle in the area of the transverse bridges, reducing the temperature unevenness of the wall of the nozzle and the combustion chamber.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2774754C1 true RU2774754C1 (en) | 2022-06-22 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3120101A (en) * | 1962-03-05 | 1964-02-04 | Edward F Baehr | Channel-type shell construction for rocket engines and the like |
RU2392477C1 (en) * | 2008-12-17 | 2010-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Liquid-propellant engine annular chamber |
RU148623U1 (en) * | 2013-12-30 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | LIQUID ROCKET CAMERA CAMERA |
RU2556091C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Liquid-propellant engine |
WO2020123601A1 (en) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | Stratolaunch, Llc | Combustion chamber liner with spiral cooling channels |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3120101A (en) * | 1962-03-05 | 1964-02-04 | Edward F Baehr | Channel-type shell construction for rocket engines and the like |
RU2392477C1 (en) * | 2008-12-17 | 2010-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Liquid-propellant engine annular chamber |
RU148623U1 (en) * | 2013-12-30 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | LIQUID ROCKET CAMERA CAMERA |
RU2556091C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Liquid-propellant engine |
WO2020123601A1 (en) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | Stratolaunch, Llc | Combustion chamber liner with spiral cooling channels |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6890148B2 (en) | Transition duct cooling system | |
US4191011A (en) | Mount assembly for porous transition panel at annular combustor outlet | |
US10823511B2 (en) | Manufacturing a heat exchanger using a material buildup process | |
US6523350B1 (en) | Fuel injector fuel conduits with multiple laminated fuel strips | |
CA2268402C (en) | A method of reducing the gap between a liner and a turbine distributor of a turbojet engine | |
US4195475A (en) | Ring connection for porous combustor wall panels | |
US20190186361A1 (en) | Recuperator for gas turbine engine | |
US7299622B2 (en) | Component for being subjected to high thermal load during operation and a method for manufacturing such a component | |
EP0780563B1 (en) | Rocket thrust chamber | |
JP2008523347A (en) | Heat exchanger | |
RU2764489C2 (en) | Aircraft power plant containing heat exchangers of air-liquid type | |
US20180051935A1 (en) | Panel based heat exchanger | |
US6715293B2 (en) | Scram jet engine design | |
US4312625A (en) | Hydrogen cooled turbine | |
US5318110A (en) | Heat exchanger having internally cooled spacer supports for heat exchange tubes | |
US20230046525A1 (en) | Aircraft Heat Exchanger Assembly | |
JP2966888B2 (en) | Gas turbine engine / power unit | |
US2935841A (en) | Thrust chamber with integrated cooling and structural members | |
RU2774754C1 (en) | Liquid-propellant rocket engine chamber | |
US7895823B2 (en) | Heat exchanger for a rocket engine | |
US5226598A (en) | Nozzle wall | |
RU2392477C1 (en) | Liquid-propellant engine annular chamber | |
RU2278294C2 (en) | Exhaust nozzle and method of its manufacture | |
US20100300067A1 (en) | Component configured for being subjected to high thermal load during operation | |
RU2514863C1 (en) | Liquid-propellant rocket engine combustion chamber cooling system |