Aviation Institute. The engine has undergone a cycle of firing tests. A description of the
test bench for firing tests, its capabilities and peculiarities are given. Results of firing
experiments are described and analyzed; they have shown the reliable ignition of
components and the satisfactory nonstationary thermal state of combustion chamber
walls during the engine operation in different regimes.
Keywords
:
low-thrust liquid-propellant rocket engine, hydrogen peroxide, kerosene,
injector, catalytic package, regime parameters, ignition.
В настоящее время возрос интерес к использованию в ракетно-
космических двигательных установках экологически чистых топлив-
ных пар, таких как кислород–водород, кислород–керосин, кислород–
метан, высококонцентрированная перекись водорода (ВПВ)–керосин.
Топливо ВПВ–керосин обеспечивает относительно низкий удельный
импульс по сравнению с другими экологически чистыми топливами.
Но благодаря своей высокой плотности и относительно низкой темпе-
ратуре горения при стехиометрическом соотношении компонентов в
камере сгорания (КС) такое топливо является хорошей альтернативой
криогенным топливам для жидкостных ракетных двигателей малой тя-
ги (ЖРД МТ) реактивной системы управления (РСУ) разгонных боков
и космических аппаратов [1, 2].
Главной проблемой разработки ЖРД МТ является обеспечение
максимально возможного удельного импульса при сохранении темпе-
ратуры стенки КС на уровне ниже максимальной рабочей температуры
материала. Решением данной проблемы является применение завес-
ного охлаждения КС одним из компонентов топлива с минимально
возможным расходом, так как расход на завесу практически не участ-
вует в процессе горения и тем самым снижает удельный импульс ЖРД
МТ. Определить на ранних этапах разработки оптимальный расход на
завесу можно с помощью математического моделирования [3, 4], но,
как показано в работе [4], существующие модели, применяемые для
двигателей больших тяг, нуждаются в доработке и экспериментальном
подтверждении для применения их в ЖРД МТ. Экспериментальным
исследованиям ЖРД МТ на топливе ВПВ–керосин посвящено огра-
ниченное число работ [2, 5–11], в которых основное внимание уде-
лено исследованию энергетических характеристик и надежному вос-
пламенению керосина в парах разложившейся ВПВ и практически не
рассматриваются вопросы теплового состояния и определения опти-
мального расхода на завесу. Исключением можно считать лишь рабо-
ту [11], в которой при проведении огневых испытаний ЖРД МТ (40 Н)
измерялась температура стенки КС в критическом сечении. Но этих
данных недостаточно для выявления закономерностей между режим-
ными параметрами и тепловым состоянием КС ЖРД МТ. К режимным
параметрам в рамках этой статьи относим следующие характеристики
рабочего процесса: расход на завесное охлаждение, расходы горюче-
го и окислителя, соотношение компонентов топлива, подаваемых в
смесительную головку, давление в КС и удельный импульс.
84 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 4
