A mindennapi gyakorlatból ismert, hogy a légköri oxigén aktívan részt vesz a belső égésű motorban, a gőzkazán kemencéjében - ahol égés történik. Enélkül nincs égés. A világűrben nincs levegő, ezért a rakétahajtóművek működéséhez két komponenst - egy üzemanyagot és egy oxidálószert - tartalmazó üzemanyag szükséges.

Folyékony termokémiai rakétahajtóművekben üzemanyagként alkoholt, kerozint, benzint, anilint, hidrazint, dimtilhidrazint, folyékony hidrogént, oxidálószerként pedig folyékony oxigént, hidrogén-peroxidot, salétromsavat és folyékony fluort használnak. A folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek üzemanyagát és oxidálószerét külön tárolják, speciális tartályokban, és nyomás alatt vagy szivattyúk segítségével az égéstérbe táplálják, ahol kombinálva 3000-4500 ° C hőmérséklet alakul ki.

A táguló égéstermékek 2500-4500 m / s sebességet érnek el, és sugár tolóerőt hoznak létre. Minél nagyobb a gázkiáramlás tömege és sebessége, annál nagyobb a motor tolóereje. A szivattyúk üzemanyaggal látják el a motorfejet, amely nagyszámú injektort tartalmaz. Néhányukon keresztül oxidálószert fecskendeznek be a kamrába, másokon - üzemanyagot. Bármely autóban az üzemanyag égése során nagy hőáramok képződnek, amelyek felmelegítik a motor falait. Ha nem hűti le a kamra falait, akkor gyorsan kiég, függetlenül attól, hogy milyen anyagból készült. Az LRE-t általában az egyik üzemanyag-komponens hűti. Ehhez a kamra duplafalú. A falak közötti résben egy tüzelőanyag-komponens áramlik.

A folyékony oxigénnel és folyékony hidrogénnel működő motor nagy fajlagos tolóerő-impulzust hoz létre. Ennek a motornak a sugáráramában a gázok valamivel több mint 4 km / s sebességgel rohannak. 2

A sugár hőmérséklete körülbelül 3000 ° C, és túlhevített vízgőzből áll, amely a hidrogén oxigénben történő égése során keletkezik. A rakétahajtóművek tipikus üzemanyagainak főbb adatait (a Földön) a táblázat tartalmazza.

Oxidálószer üzemanyag sűrűsége, kg / m3 Fajlagos tolóerő impulzus, m / s Fajlagos égéshő, kJ / kg

Salétromsav Kerozin 1400 2900 6100

Folyékony oxigén Kerozin 1036 3283 9200

Folyékony oxigén Folyékony hidrogén 345 4164 13400

Folyékony oxigén Dimetil-hidrazin 1000 3381 9200

Folyékony fluor Hidrazin 1312 4275 9350

A folyékony rakéta-üzemanyagok főbb jellemzői

De az oxigénnek számos előnnyel együtt van egy hátránya - normál hőmérsékleten gáz. Nyilvánvaló, hogy egy rakétában lehetetlen gáz halmazállapotú oxigént használni, mert ebben az esetben azt nagy nyomás alatt kellene tárolni masszív hengerekben. Ezért már Ciolkovszkij, aki elsőként kínált oxigént a rakéta-üzemanyag összetevőjeként, folyékony oxigénről beszélt. Az oxigén folyadékká alakításához -183 °C-ra kell hűteni. A cseppfolyósított oxigén azonban könnyen és gyorsan elpárolog, még akkor is, ha speciális hőszigetelt edényekben tárolják. Ezért lehetetlen például egy rakétát folyékony oxigénes motorral megrakva hosszú ideig tartani. Egy ilyen rakéta oxigéntartályát közvetlenül kilövés előtt kell feltölteni.

A salétromsavnak nincs ilyen hátránya, ezért "perzisztens" oxidálószer. Ez magyarázza erős pozícióját a rakétatechnológiában, annak ellenére, hogy lényegesen alacsonyabb fajlagos tolóerő-impulzusa van.

Bal – Szilárd hajtóanyagú rakétamotor (TPRD)

Jobbra - Hibrid rakétamotor

A fluor – a kémia által ismert oxidálószerek közül a legerősebb – alkalmazása jelentősen megnöveli a folyékony hajtóanyagú rakétamotorok hatékonyságát. Igaz, a folyékony fluort kényelmetlen a használata toxicitása és alacsony forráspontja (-188 °C) miatt. Ez azonban nem állítja meg a rakétakutatókat: már léteznek kísérleti fluormotorok. FA Zander könnyűfémek – lítium, berillium stb. – használatát javasolta üzemanyagként, különösen a hagyományos üzemanyagok, például a hidrogén-oxigén adalékaként. Az ilyen "hármas kompozíciók" képesek a lehető legnagyobb áramlási sebességet biztosítani a vegyi üzemanyagok számára 5 km / s-ig. De ez már valószínűleg a kémia erőforrásainak határa. Eddig gyakorlatilag nem tud többet tenni.

A folyékony hajtóanyagú motorral működő meghajtórendszer (PS) hatékonysága a tolóerő fajlagos impulzusának és az üzemanyag sűrűségének növekedésével nő. Sőt, az utóbbi években egyre több követelményt támasztanak mind maguknak az üzemanyag-alkatrészeknek, mind az égéstermékeknek a környezetbarát jellegére vonatkozóan. Jelenleg a folyékony oxigén és a folyékony hidrogén a legjobb rendkívül hatékony, környezetbarát üzemanyag. A folyékony hidrogén rendkívül alacsony sűrűsége (mindössze 70 kg / m3) azonban jelentősen korlátozza felhasználásának lehetőségét. Az első lépcsős meghajtórendszer legjobb üzemanyag-alkatrészei a folyékony oxigén és a szénhidrogén üzemanyag. Eddig a kerozint leggyakrabban szénhidrogén üzemanyagként (HCG) használták. A kerozinnak azonban számos hátránya van, amelyek kapcsán a metán (CH4), a propán (C3H8) és a cseppfolyósított földgáz alkalmazása is megfontolandó.

1 - Égéskamra

3 - Turbina

4 - az oxidálószer szivattyúja

5 - az üzemanyag-szivattyú

7 - Gázgenerátor

A GÁZGENERÁTOR GÁZÁNAK ELÉGÉSE NÉLKÜL LRE VÁZLATA

Az égéstérben a nyomás növelése a második legfontosabb módja a folyékony hajtóanyagú motorok energiajellemzőinek növelésének. A nyomásnövekedés a folyékony hajtóanyagú motor kamráiban szintén hozzájárul az erőmű teljes méretének csökkenéséhez. Meg kell jegyezni, hogy a folyékony-hajtóanyagú motor tolóerejének fajlagos impulzusának növelése, a motorok és a hordozó teljes méretének csökkentése egy visszahúzható fúvóka-rögzítés (kétállású fúvóka) alkalmazásával biztosítható, azaz magasságkompenzációval ellátott fúvóka használatával

1 - Égéskamra

2 - Gázcső

3 - Turbina

4 - az oxidálószer szivattyúja

5 - az üzemanyag-szivattyú

6 - Generátor üzemanyag-szivattyú

7 - Gázgenerátor

GÁZGENERÁTOROS GÁZ UTÓÉGETŐS LRE VÁZLATA

Bár a történetet egy folyékony hajtóanyagú rakétamotorral kezdtük, el kell mondanunk, hogy az első egy termokémiai szilárd tüzelőanyagú rakétamotor - TTRD. Az üzemanyag - speciális puskapor - itt található közvetlenül az égéstérben. A sugárfúvóka kamra a teljes szerkezet. A szilárd rakétamotorok számos előnnyel rendelkeznek a folyékony tüzelésű motorokkal szemben: könnyen gyárthatók, hosszú ideig tárolhatók, mindig bevetésre készek, robbanásbiztosak. De a tolóerő fajlagos impulzusát tekintve a szilárd hajtóanyagok 10-30%-kal gyengébbek, mint a folyékony hajtóanyagok.

A leningrádi V.S.Shpak vezetése alatt működő Állami Alkalmazott Kémiai Intézet tudósai sok éven át foglalkoztak hazai üzemanyagok fejlesztésével. Külföldi hordozórakétákban a következőket használják:

Polibutadién-kaucsuk (NTRV) alapú kevert szilárd tüzelőanyag;

Polibutadién-akrilnitril-kaucsuk (PBAN) alapú vegyes szilárd tüzelőanyag.

A reaktív mozgás olyan folyamat, amelynek során az egyik része bizonyos sebességgel elválik egy bizonyos testtől. Az ilyenkor fellépő erő magától működik, külső testekkel való legkisebb érintkezés nélkül. A sugárhajtómű volt a lendület a sugárhajtómű létrehozásához. Működési elve pontosan ezen az erőn alapul. Hogyan működik egy ilyen motor? Próbáljuk meg kitalálni.

Történelmi tények

A sugárhajtás alkalmazásának ötletét, amely lehetővé tenné a Föld gravitációs erejének leküzdését, 1903-ban terjesztette elő az orosz tudomány jelensége - Ciolkovszkij. Egy egész tanulmányt publikált a témában, de nem vették komolyan. Konstantin Eduardovics, miután túlélte a politikai rendszer változását, évekig dolgozott, hogy bebizonyítsa mindenkinek, hogy igaza van.

Ma sok pletyka kering arról, hogy az első ebben a kérdésben a forradalmár Kibalcsics volt. De ennek az embernek az akaratát Ciolkovszkij műveinek megjelenése idejére Kibalcsiccsal együtt temették el. Ráadásul nem teljes értékű munka volt, hanem csak vázlatok és vázlatok - a forradalmár nem tudott megbízható alapot adni az elméleti számításokhoz munkáiban.

Hogyan működik a reaktív erő?

A sugárhajtómű működésének megértéséhez meg kell értened, hogyan működik ez az erő.

Tehát képzeljünk el egy lövést bármelyik lőfegyverből. Ez a reaktív erő hatásának egyértelmű példája. Egy forró gázsugár, amely a töltet égése során keletkezett a patronban, visszalöki a fegyvert. Minél erősebb a töltés, annál erősebb lesz a visszarúgás.

Most képzeljük el egy éghető keverék gyulladásának folyamatát: fokozatosan és folyamatosan megy végbe. Így néz ki a ramjet motor működési elve. Hasonló módon működik egy szilárd hajtóanyagú sugárhajtóművel rendelkező rakéta is - ez a legegyszerűbb változata. Még a kezdő rakétamodellezők is ismerik.

Eleinte fekete port használták üzemanyagként a sugárhajtóművekhez. A már fejlettebb elven működő sugárhajtóművekhez nitroglicerinben oldott nitrocellulóz alapú üzemanyagra volt szükség. Azokban a nagy egységekben, amelyek rakétákat indítanak, amelyek siklókat állítanak pályára, ma speciális polimer üzemanyag keveréket használnak ammónium-perkloráttal oxidálószerként.

A gurulóút működési elve

Most érdemes megérteni a sugárhajtómű működési elvét. Ehhez figyelembe veheti a klasszikusokat - a folyékony motorokat, amelyek gyakorlatilag nem változtak Tsiolkovsky ideje óta. Ezek az egységek üzemanyagot és oxidálószert használnak.

Ez utóbbiként folyékony oxigént vagy salétromsavat használnak. Tüzelőanyagként kerozint használnak. A modern kriogén folyékony motorok folyékony hidrogént fogyasztanak. Oxigénnel oxidálva növeli a fajlagos impulzust (akár 30 százalékkal). Ciolkovszkij fejében is megszületett az ötlet, hogy a hidrogént fel lehetne használni. Ekkor azonban a rendkívüli robbanékonyság miatt más üzemanyag után kellett nézni.

A működés elve a következő. Az alkatrészek két különálló tartályból jutnak az égéstérbe. Összekeverés után tömeggé alakulnak, ami elégetve hatalmas hőmennyiséget és több tízezer atmoszféra nyomást szabadít fel. Az oxidálószer az égéstérbe kerül. Az üzemanyag-keverék lehűti ezeket az elemeket, miközben áthalad a kamra és a fúvóka kettős falai között. Ezenkívül a falak által felmelegített üzemanyag hatalmas számú fúvókán keresztül jut be a gyújtási zónába. A sugár, amelyet a fúvóka képez, kifelé távozik. Ennek köszönhetően a tolónyomaték biztosított.

Röviden, a sugárhajtómű működési elve összehasonlítható egy fúvólámpával. Ez utóbbi azonban sokkal egyszerűbb. A működési sémában nincsenek különféle segédmotor-rendszerek. És ezek a kompresszorok, amelyek szükségesek a befecskendezési nyomás, turbinák, szelepek és egyéb elemek létrehozásához, amelyek nélkül egy sugárhajtómű egyszerűen lehetetlen.

Annak ellenére, hogy a folyékony hajtóanyagú motorok sok üzemanyagot fogyasztanak (az üzemanyag-fogyasztás körülbelül 1000 gramm/200 kilogramm rakomány), továbbra is használják őket hordozórakéták meghajtó egységeiként, orbitális állomások tolatóegységei, valamint más űrjárművek. .

Eszköz

Egy tipikus sugárhajtómű a következőképpen van elrendezve. Fő csomópontjai a következők:

Kompresszor;

Égéskamra;

turbinák;

Kipufogórendszer.

Tekintsük ezeket az elemeket részletesebben. A kompresszor több turbinából áll. Feladatuk a levegő beszívása és összenyomása, amikor az áthalad a pengéken. A kompressziós folyamat növeli a levegő hőmérsékletét és nyomását. A sűrített levegő egy része az égéstérbe kerül. Levegőt kever az üzemanyaggal és meggyullad. Ez a folyamat tovább növeli a hőenergiát.

A keverék nagy sebességgel lép ki az égéstérből, majd kitágul. Ezután egy másik turbinán keresztül következik, amelynek lapátjai a gázok hatására forognak. Ez a turbina az egység elején található kompresszorhoz csatlakozik, és mozgásba hozza azt. A magas hőmérsékletre felmelegedett levegő a kipufogórendszeren keresztül távozik. A már elég magas hőmérséklet a fojtó hatás miatt tovább emelkedik. Ezután a levegő teljesen kijön.

Repülőgép motor

A repülőgépek is használják ezeket a motorokat. Így például a turbósugárhajtóműveket hatalmas utasszállító hajókba szerelik be. Két tartály jelenlétében különböznek a szokásosaktól. Az egyik üzemanyagot, a másik oxidálószert tartalmaz. Míg a turbóhajtómű csak üzemanyagot szállít, a levegőt pedig oxidálószerként használják, kiszorítva a légkörből.

Turbóhajtómű

A repülőgép sugárhajtóművének működési elve ugyanazon a sugárerőn és ugyanazon fizikai törvényeken alapul. A legfontosabb alkatrész a turbinalapátok. A végső teljesítmény a penge méretétől függ.

A turbináknak köszönhetően jön létre a tolóerő, amely a repülőgép felgyorsításához szükséges. Mindegyik penge tízszer erősebb, mint egy hagyományos autó belső égésű motorja. A turbinákat az égéstér után helyezik el, ahol a legnagyobb a nyomás. A hőmérséklet pedig itt elérheti a másfél ezer fokot.

Kétkörös gurulóút

Ezeknek az egységeknek számos előnye van a turbósugárzókkal szemben. Például lényegesen alacsonyabb üzemanyag-fogyasztás ugyanazon teljesítmény mellett.

De maga a motor összetettebb és nehezebb.

És a kétkörös sugárhajtómű működési elve kissé eltér. A turbina által magával ragadott levegőt részben összenyomják, és a kompresszor első körébe, a második körbe pedig a rögzített lapátokhoz juttatják. A turbina alacsony nyomású kompresszorként működik. A motor első körében levegőt sűrítenek és melegítenek, majd egy nagynyomású kompresszor segítségével az égéstérbe juttatják. Itt történik az üzemanyaggal való keveredés és a gyújtás. Gázok képződnek, amelyeket a nagynyomású turbinába táplálnak, aminek következtében a turbinalapátok forognak, amelyek viszont forgó mozgást biztosítanak a nagynyomású kompresszornak. A gázok ezután egy alacsony nyomású turbinán haladnak át. Ez utóbbi hajtja a ventilátort, és végül a gázok kívülre jutnak, tolóerőt hozva létre.

Szinkron gurulóutak

Ezek villanymotorok. A szinkron reluktancia motor működési elve hasonló a léptető egységéhez. Az állórészre váltakozó áramot vezetnek, amely mágneses teret hoz létre a forgórész körül. Ez utóbbi azért forog, mert igyekszik minimalizálni a mágneses ellenállást. Ezek a motorok nem kapcsolódnak az űrkutatáshoz és az űrsikló indításához.

A rakétahajtóművek osztályozása, sémái és típusai

2. téma. FOLYÉKONY RAKÉTAMOTOROK

3. számú előadás

Kérdések a szemináriumhoz.

1. A biztosítási jogviszonyok fogalma, jelei.

2. A biztosítási jogviszonyok és a kapcsolódó jogviszonyok közötti különbség.

3. A biztosítási jogviszony tárgya.

4. Biztosítható érdek a biztosításban.

5. A biztosítási jogviszony alanyai.

Által kifejlesztett A Polgári Jogi Tanszék vezetője, a jogtudomány doktora, M. V. Rybkina professzor

Anélkül, hogy a modern folyékony hajtóanyagú motorok teljes körű és átfogó elszámolását kívánnánk, a leggyakoribb motortípusok besorolását az ábra mutatja (lásd 2.12. ábra).

A javasolt séma azon az elven alapul, hogy az összes áramkört és műszaki megoldást két nagy csoportra osztják, amelyek különböznek az üzemanyag-alkatrészek LPRE égéstérbe való ellátásának elveitől. Ezek a motorok szivattyú táprendszerés motorok elmozdulásos adagolórendszer alkatrészek.

Az első csoportba főként a hordozórakéták hajtómotorjai, az interkontinentális ballisztikus rakéták és az újrafelhasználható űrrendszerek tartoznak. A folyékony hajtóanyagú rakétamotorok második csoportjának használata általában az űrhajók meghajtórendszereire, az emberes orbitális komplexumok és szállítóhajók nagy méretű moduljaira, valamint az interorbitális szállítóeszközök meghajtórendszereire korlátozódik.

Rizs. 2.12. A rakétahajtóművek általános osztályozása

A folyékony hajtóanyagú rakétamotor fontos osztályozási jellemzője a hajtómű turbószivattyú-egységének kimenetén nyert munkaközeg (üzemanyag égéstermékek) hasznosításának módja is. E kritérium szerint az összes motort alapvetően "nyitott" áramkörű motorokra és "zárt" áramkörű motorokra osztják. A "nyitott" kör folyékony hajtóanyagú rakétamotorjában a generátorgáz a turbinán való kioldás után vagy további felhasználás nélkül, vagy további berendezésekben kerül kiürítésre. A "zárt" kör folyékony hajtóanyagú rakétamotorjában a turbinán keletkező generátorgáz az égéstérbe jut, és utóégetésre kerül, az égéstérbe belépő egy vagy két komponens hozzáadásával.

A gázgenerátor típusától függően a folyékony hajtóanyagú rakétamotorok a fő- vagy segédüzemanyag-komponenseken gázgenerátorral rendelkező motorokba sorolhatók, valamint generátor nélküli sémával is rendelkeznek, amikor a THA meghajtásához szükséges munkaközeget a gázok gázosításával nyerik. az egyik tüzelőanyag-komponens a kamra hűtőcsatornájában.

A turbószivattyú egység hatékonyságának és hatékonyságának növelése érdekében néha olyan sémákat alkalmaznak, amelyekben külön TNA van az üzemanyag- és oxidálóvezetékek mentén, valamint olyan sémákat alkalmaznak, amelyekben a turbószivattyú egység a szükséges nyomás létrehozásához szükséges nyomásfokozó (fokozó) szivattyúkat is tartalmaz. a motor szívónyílása.különösen futás közben.

A gázgenerátor típusától függően a folyékony hajtóanyagú rakétamotorok a fő- vagy segédüzemanyag-komponenseken gázgenerátorral rendelkező motorokba sorolhatók, valamint generátor nélküli rendszerrel rendelkeznek, amikor a THA hajtásához szükséges munkaközeget gázosítással nyerik. az egyik tüzelőanyag-alkatrésznek a kamra hűtőcsatornájában.

A turbószivattyú-egység hatékonyságának és hatékonyságának növelése érdekében néha olyan sémákat használnak, amelyekben az üzemanyag és az oxidálószer külön TNA-ja van, valamint olyan sémákat használnak, amelyekben a turbószivattyú egység olyan nyomásfokozó (fokozó) szivattyúkat is tartalmaz, amelyek szükségesek a szükséges nyomás létrehozásához a motorban. bemenet, különösen futás közben.

Viszonylag egyszerű sémák jellemzőek a lökettérfogatú üzemanyag-ellátó rendszerrel rendelkező folyékony hajtóanyagú rakétamotorokra.

A térfogat-kiszorításos tüzelőanyag-ellátású sémában (lásd a 2.13. ábrát) a palackból sűrített gázzal (például nitrogénnel) lévő gáz az oxidáló- és üzemanyagtartályokba kerül, miközben nyomását az üzemanyag-komponens tartályaiban állandó értéken tartják egy reduktor. Az üzemanyagtartályok gázpárnájában kialakuló nyomás biztosítja a folyadékfázisú alkatrészek eltolódását a folyékony hajtóanyagú rakétamotor égésterébe. Ugyanakkor teljesen nyilvánvaló, hogy a kamrában a nyomás nem lehet nagyobb, mint a tartályokban. Az elzárószelepek biztosítják a motor indítását és leállítását. A fenti séma kétségtelen előnye az egyszerűség és ennek következtében a megbízhatóság. A lökettérfogatú rendszernél azonban a sűrített gázpalack nehéz, az üzemanyagtartályok pedig lényegesen nehezebbek. Általánosságban:

(2.18.)

Gáznyomás az üzemanyagtartályokban;

Nyomás a folyékony hajtóanyagú motor égésterében;

Nyomásveszteség a hidraulikus vezetékekben és az automatizálási elemekben a tartályok és a motorkamra között.

Az üzemanyagtartályok gázpárnájában kialakuló nyomás biztosítja a folyékony komponensek kiszorítását a folyékony hajtóanyagú rakétamotor égésterébe. Ugyanakkor teljesen nyilvánvaló, hogy a kamrában a nyomás nem lehet nagyobb, mint a tartályokban. Az elzárószelepek biztosítják a motor indítását és leállítását. A fenti séma kétségtelen előnye az egyszerűség és a megbízhatóság. Mivel a kamrában a nyomás növekedésével a motor gazdaságossága növekszik, a növelésének vágya, ez az LRE-séma az ellátórendszer összes elemének és mindenekelőtt az üzemanyagtartályok tömegének növekedésével jár. Hasonló hátrányok vonatkoznak a kétkomponensű LHG-vel ellátott, térfogat-kiszorításos üzemanyag-ellátó rendszerre is. Az üzemanyag- és oxidálószer-tartályok nyomás alá helyezéséhez használt gázfogyasztás azonban kevésbé szükséges. A séma ezen változatában a fújást az LHGG-ben nyert égéstermékek végzik, és a „fűtött” gáz hatásfoka sokkal magasabb, mint a „hideg” gázé.

A folyékony hajtóanyagú motorral működő meghajtórendszer tömegjellemzőire gyakorolt ​​hatást a következő példa világosan szemlélteti. Ha a Saturn-5 hordozórakéta második fokozatának meghajtórendszerét az LPRE égéstérben azonos nyomású elmozdulásos betápláló rendszerrel cserélték volna ki, akkor egy ilyen meghajtórendszer tömegnövekedése megegyezik a tömegű Apollo űrszonda, ami miatt lehetetlen lenne a holdprogram végrehajtása.

Az eltolási séma változatánál (lásd 2.14. ábra) a veszteségek enyhe csökkenése várható, mivel az alkatrészek kiszorítását az LHG-ben keletkező felmelegített égéstermékek végzik.

A magyarázatokból az következik, hogy miért alkalmaznak ballonos adagolórendszerrel ellátott lökettérfogatú adagolórendszert kizárólag olyan kis tolóerejű motorokban, amelyek nyomása a folyékony-hajtóanyagú motor égésterében nem haladja meg a 10-12 · 10 5 Pa-t.

Gyakorlati használat Az alacsony tolóerősségű rakétamotort (LRE) a mesterséges földműholdak (AES), űrhajók (SC) és űrhajók (SC) kombinált meghajtási rendszereinek (ODE) létrehozásában találják meg. Orbitális pályán, amikor a nyomás a repülőgépen kívül közel nulla, a fajlagos impulzus kellően nagy értékű lehet, még alacsony nyomáson is a kamrában. Emlékeztetni kell arra, hogy a fajlagos impulzus az égéstérben uralkodó nyomás és a fúvókakimeneti nyomás arányától növekszik (lásd 2.10. ábra).

Folyékony hajtóanyagú motorokat használó ODE-k esetében számos sematikus megoldás jöhet szóba. Először is, a sémák lehetőségeinek különbsége a repülőgép rendeltetése által meghatározott követelményektől függ. Ezek lehetnek egykomponensű és kétkomponensű üzemanyaggal működő motorok. A sémák a kipörgésgátló és a stabilizálás elvében különböznek egymástól. Más tényezők is befolyásolhatják az áramkör kialakításának meghatározását. A sémák minden változatában azonban a gázakkumulátorokban a nyomásnak magasabbnak kell lennie, mint a kamrákban uralkodó nyomásnak, ami meghatározza az alkatrészeket ellátó kiszorítórendszer jellemzőit.

A szerzők tervei között nem szerepel az oktatóanyagban az elmozdulásos betáplálású hajtásrendszerek lehetséges sémáinak összességének vagy legalábbis többségének bemutatása. Ezért a lehetséges sematikus opciók szemléltetésére példaként egy mesterséges földműhold (AES) kombinált meghajtási rendszerének (OPS) diagramját adjuk meg kétkomponensű üzemanyaggal (lásd 2.15. ábra).

Rizs. 2.15. Kétkomponensű folyékony hajtóanyagú motorral ellátott ODE vázlata IC-hez.

1. Nyomáscsökkentő, 2. LRE manőverezés (mindegyik 22 N tolóerővel),

3. Apogee folyékony hajtóanyagú motor (490 N tolóerő)

A folyékony hajtóanyagú rakétamotor felépítése és működésének alapvető jellemzői nagyon változatosak. A folyékony hajtóanyagú rakétamotorok létrehozásának egyik legfontosabb problémája az égésterek működőképességének biztosítása. Különösen, ha figyelembe vesszük, hogy a folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművekhez szükséges erőforrások jelentősen meghaladják a hagyományos rakétahajtóművek kamráinak erőforrásait.

A hasonlók listája a következőket tartalmazhatja: indítás, a munkafolyamat megszervezése, a kamrák falaira gyakorolt ​​hőmérsékleti hatások ellensúlyozására szolgáló rendszer kiválasztása és számos egyéb. A legtöbb nehezen megoldható probléma elsősorban az alkatrészek rendkívül alacsony üzemeltetési költségeihez kapcsolódik. Tehát egyes kamrák esetében az oxidálószer m üzemanyag-fogyasztása nem haladja meg a 0,5 és 0,3 g / s értéket. Hasonló körülmény határozza meg például a falak regeneratív hűtésének lehetetlenségét (mint a leghatékonyabb), de a kamrák falainak gyártásához tűzálló fémeket kell választani, hőálló hővédő bevonatokat alkalmazni, alacsonyabb, mint a kagylók

Azoknál a meghajtórendszereknél, amelyek egyik diagramja a 2.15. ábrán látható, Szállító űrhajó vagy más repülőgép részeként használva, és hosszú ideig repülnek, az üzemanyagtartályokat fel kell tankolni. Az üzemanyagtöltő rendszerek opciói az ábrán láthatók (lásd 2.16. ábra).

Rizs. 2.16. A repülés közben megtöltött üzemanyagtartályok diagramjai.

1. Tartályfalak; 2. Erősítő cső; 3. Dugattyú; 4. Üzemanyagfelvétel; 5. Bellow;

6. Elasztikus táska; 7. Gém lyukakkal a nyomás növeléséhez; 8. Műanyag membrán; 9. Műanyag nedves válaszfalak; 10. Központi cső az üzemanyag-beszíváshoz.

A - dugattyúval; B - harmonikakiszorító berendezéssel (a tüzelőanyag a fújtatón kívül); B - harmonikakiszorító berendezéssel (a tüzelőanyag a fújtató belsejében); G - kiszorító zsákkal (üzemanyag a zsákon kívül); D - kiszorító zsákkal (üzemanyag a zsákban); E - műanyag membránnal; F - kapilláris szívókészülékkel.

Az üzemanyag-utántöltő rendszerekkel kapcsolatos részletesebb információkért tekintse meg az irodalomjegyzékben hivatkozott oktatóanyagot.

Közepes, nagy és extra nagy tolóerejű folyékony hajtóanyagú rakétamotorok megvalósításához hajtóműveket kell létrehozni, az égéstérben esetlegesen nagy nyomásnövekedéssel. Az ilyen motorváltozatokban turbószivattyús rendszert használnak az üzemanyag-alkatrészek ellátására.

Az ábra (lásd a 2.17. ábrát) egy folyékony hajtóanyagú motor blokkvázlatát mutatja be szivattyúrendszerrel az alkatrészek táplálására. Figyelembe kell venni a vizsgált rendszer jellemző jellemzőjét, hogy a turbinára fordított gáz egyszerűen a környező légkörbe kerül. Meg kell jegyezni, hogy a turbina után keletkező égéstermékek továbbra is jelentős működőképességgel rendelkeznek, és ezek felhasználása negatívan befolyásolja a motor hatásfokát. Ennek ellenére az ilyen rendszerek megvalósíthatók.

Rizs. 2.17. Folyékony hajtóanyagú motor pneumohidraulikus sémája, turbószivattyús alkatrészekkel az égéstérbe.

Az egységes hajtóanyag egy komponense (például hidrogén-peroxid - Н 2 О 2) a tartályból a folyékony gázgenerátorba kerül. Gázgenerátor - a turbina TNA meghajtására használt magas hőmérsékletű generátorgáz előállítására tervezett egység. A turbina nyomatékkal látja el az üzemanyag- és oxidálószer-szivattyúkat. Az üzemanyag fő összetevőit a motorkamrába szivattyúzzák, és az üzemanyagot általában a kamra hűtésére használják, amelyhez a falai közötti résbe táplálják, amelyet általában hűtő "köpenynek" neveznek. Az oxidálószert közvetlenül a kamra fúvókafejébe vezetik, ahol összekeverik a hűtési úton felmelegített tüzelőanyaggal. A tüzelőanyag-komponensek kölcsönhatásának folyamata az égéstérben megy végbe. A keletkező magas hőmérsékletű égéstermékek áthaladnak a kamra kritikus szakaszán, és a fúvókában szuperszonikus sebességre tágulnak. Az égéstermékek kiáramlása a rakétahajtómű működésének utolsó fázisa, és a rakétahajtómű tolóerejét képezi.

Az ilyen típusú áramkörök, amelyeket "nyitott áramköröknek" neveznek, hatékonyabbak lehetnek, ha a turbinán történő kioldás után a generátorgázt további eszközökön keresztül lehet kivezetni, amelyek biztosítják a kisütött gáz energiájának hasznosítását ...

Általános esetben a „nyitott” kör folyékony-hajtóanyagú rakétamotorjának tolóereje összegezhető abból az értékből, amely megegyezik a főkamra és a kiegészítő turbinaszerkezet által keltett tolóerő összegével. Hasonló hatás érhető el, ha a generátorgázt a segédfúvókához vezetjük; bevezetés a fő fúvóka szuperkritikus részébe, a fő fúvóka kialakításának különböző változataiban.

Az ábra (lásd a 2.18. ábrát) azon eszközök diagramjait mutatja, amelyekben a generátorgázt, miután energiájának egy részét eladta a turbinának, további tolóerő létrehozására használják fel.

2.18. ábra Turbinás gázt használó készülékek diagramjai

A bemutatott lehetőségek bármelyikénél figyelembe kell venni a készülékben megvalósított további tolóerőt.

Azok. az összefüggés a következő:

ahol: - a "nyitott" kör folyékony hajtóanyagú motorjának teljes tolóereje;

A rakétahajtómű főkamrája által termelt tolóerő;

Kisegítő eszközökben előállított vonóerő.

A fajlagos impulzus meghatározásához a korábban megadott függőségek segítségével (lásd a 2.11, 2.12. és 2.13 egyenleteket) transzformáljuk a 2.19 kifejezést. beírni a 2.20-at.

(2.20.)

ahol: - a "nyitott" kör folyékony-hajtóanyagú motorjának effektív fajlagos impulzusa;

A fő kamera és a kiegészítő eszközök által biztosított specifikus impulzusok;

Az üzemanyag tömegfogyasztása a gázgenerátorban és az üzemanyag teljes tömegfogyasztása a folyékony hajtóanyagú motorban.

Függőségelemzés 2.20. ábra mutatja, hogy minél nagyobb az effektív fajlagos impulzus értéke, minél kisebb a gázgenerátoron keresztül fogyasztott tüzelőanyag aránya, és minél hatékonyabban hasznosul a generátorgáz a turbinán végzett működés után. Egy "nyitott" áramkör LPRE kamrájában kialakuló nyomás hatását a fajlagos impulzus értékétől egészen határozott függés jellemzi. Ellentétben a monoton értéknövekedéssel. A fent vizsgált általános esetben, a séma szerint üzemelő LRE-kamrák nyomásának növekedésével a generátorgáz utóégetése nélkül, egyértelműen kifejezett tartomány figyelhető meg, amely megfelel az optimális értéknek (lásd 2.19. ábra).

2.19. ábra. A fajlagos impulzus függése a kamrában uralkodó nyomástól

nyitott áramkörű motor

A függőségi szélsőség megjelenése az üzemanyag-fogyasztás szükséges növekedésével magyarázható a gázgenerátoron keresztül az égéstérben lévő nyomás növekedésével. Az áramlás növelése szükséges a turbina teljesítményének növeléséhez, hogy megfeleljen a szivattyúk megnövekedett nyomatékigényének. Ez a helyzet a nem hatékonyan felhasznált üzemanyag arányának növekedéséhez, és ennek következtében a rakétahajtómű fajlagos impulzusának csökkenéséhez vezet.

Megengedett a gázgenerátor gázának a rakéta repülésének vezérlésére szolgáló speciális forgó fúvókákon keresztül történő kibocsátása.

A rakéta-üzemanyag potenciáljának maximalizálása érdekében az orosz tudósok és mérnökök erőfeszítései révén egy folyékony hajtóanyagú motor munkafolyamatának megszervezésére szolgáló rendszert dolgoztak ki, amely előírja a generátorgáz utóégetését az égéstérben, miután az égéskamrában kiégett. A TNA turbinán kiváltják az úgynevezett "generátorgáz utóégetésével járó sémákat" (lásd 2.20. ábra).

Rizs. 2.20. Folyékony-hajtóanyagú rakétamotor szerkezeti diagramjai generátorgáz utánégetéssel

1. és 2. Tartályok üzemanyaggal és oxidálószerrel, 3. ZhGG, 4. és 5. üzemanyag- és oxidálószer szivattyúk, 7., 8. és 9. szelepek, 10. égéstér.

A „zárt” áramkör fő jellemzője, az opció szerint készült ábra. 2.20 a következő. Az égéstér működéséhez szükséges összes oxidálószer a gázgenerátorba kerül. Ott is biztosítják a minimálisan szükséges üzemanyagmennyiséget. A gázgenerátorba betáplált tüzelőanyag-komponensek arányát kizárólag a gáz beszerzésének szükségessége határozza meg, amelynek hőmérséklete elfogadható a turbina termomechanikai terheléseinek biztosításához. A generátorgáz működése után a turbinán, amelyben ebben az esetben az oxidáló komponens feleslege van, a gáz a CC-be kerül. A tüzelőanyag-komponensek optimális arányának fenntartásához szükséges további üzemanyagmennyiséget is oda szállítják. Ebben a változatban a folyékony hajtóanyagú motor a "gáz (oxidálószer) - folyékony (üzemanyag)" séma szerint működik. A munkafolyamat megszervezésének egy olyan változata is lehetséges, amikor felesleges mennyiségű tüzelőanyagot szállítanak a gázgenerátorhoz oxidálószer hiányában. Az első esetben oxidáló gázgenerátorról beszélnek, a másodikban - redukcióról.

Mindkét módszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai. Redukáló gázgenerátor esetén a hőstabilitás biztosításának kérdései sokkal könnyebben megoldhatók, mivel a gázgenerátorban folyó munkafolyamat magas hőmérsékletén sokkal könnyebb a szerkezeti anyagokat (főleg fémeket és ötvözeteiket) megvédeni a gyulladástól. redukáló környezet jelenlétében. Ugyanakkor az elégtelen mennyiségű oxidálószerrel feleslegben lévő üzemanyag számos negatív következményei a tüzelőanyag tökéletlen égésével jár, ami széntartalmú komponensek esetén szilárd szénfázis kiválásához, és ennek következtében a turbinalapátok és a TNA egyéb elemeinek eróziós kopásához vezet.

Az oxidáló gáz előállítási rendszere nem rendelkezik ezektől a hátrányoktól, de megvannak a maga sajátosságai. Ezek abból állnak, hogy olyan tűzálló szerkezeti anyagokat kell használni, amelyek ellenállnak az oxidáló környezetben való égésnek, ami a motorok költségének növekedéséhez, stabilitásuk potenciális csökkenéséhez vezet, ha a turbina lapátjaiba belépő oxidáló gázáramban lévő mikrorészecskéknek vannak kitéve. , ami megnehezíti a rendkívül megbízható folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek létrehozását.

A gyakorlatban a gáztermelés redukciós sémáját leggyakrabban oxigén-hidrogén rakétahajtóművekben alkalmazzák, ahol az üzemanyag (folyékony hidrogén) nem tartalmaz szenet, és ezért alapvetően nem áll fenn a koromképződés veszélye. A jövőben mérlegelik a telített szénhidrogének homológ sorozatának első tagját, a metánt (CH 4) rakéta-üzemanyagként felhasználni, amelynek széntartalma minimális, ami alapvetően lehetővé teszi a hatékony felhasználást. redukciós rendszer gázgenerátoraiban.

A folyékony hajtóanyagú motor fenti sémája a "gáz-folyadék" séma szerint valósul meg. A séma ezen változata szerint a munkafolyamat megszervezése a generátorgáz utóégetésével történik.

Alternatív megoldásként a generátor gáz utóégetése a gáz-gáz séma szerint is megépíthető. Ennek a rendszernek a fő különbsége a két gázgenerátor jelenléte. Az egyik gázgenerátor oxidáló séma szerint működik, a másik - redukáló. A redukciós gázgenerátorhoz előnyösen minimális széntartalmú hidrogént vagy szénhidrogén üzemanyagot (kerozin stb.), oxidálószerként pedig folyékony oxigént használnak. Így a folyékony hidrogén bejuttatása a rakéta-üzemanyagba lehetővé teszi a szén kondenzált fázisának (korom) felszabadulásának jelentős csökkentését, ezáltal biztosítva a redukáló gázgenerátor megbízhatóbb működésének lehetőségét.

A gáztermelő termékek az oxidáló és redukáló gázturbinákba jutnak, majd a turbinákon való áthaladás után az égéstérbe, ahol végbemegy a végső kölcsönhatás, a szükséges komponensaránnyal (lásd 2.21. ábra).

Rizs. 2.21. Folyékony-hajtóanyagú motor pneumohidraulikus sémája generátorgázok utóégetésével.

1. és 2. Tartályok üzemanyaggal és oxidálószerrel, 3. és 4. LHG gáz feleslegben üzemanyaggal és LHG gáz feleslegben oxidálószerrel, 5. és 6. Üzemanyag- és oxidálószer-szivattyúk, 7. és 8. Turbinák fűtőgáz és oxidáló gáz, 9. és 10. Szelepek, 11. Égéstér.

Egy hasonló séma kissé eltérő kialakítású lehet, ha két gázgenerátor van. A felesleges üzemanyaggal rendelkező ZHGG nyomást biztosít az üzemanyagtartályban. A második gázgenerátor magas hőmérsékletű oxidáló gázt állít elő, amelynek egy része a turbinába, a turbina után pedig a fő égéstérbe kerül. A második - a keverőben lévő kisebb részt további mennyiségű oxidálószerrel egészítik ki, és az oxidálótartály felfújására szolgál.

Hidrogén-oxigén motornál általában gázmentes kört alkalmaznak (lásd 2.22. ábra).

2. ábra. 22. Gázgenerátor nélküli LPRE séma

1. Égéstér, 2. huzatszabályozó, 3. Folyékony hidrogén szivattyú. 4. Folyékony oxigén szivattyú, 5. Fordulatszám-csökkentő, 6. turbina, 7. 8. és 9. indítószelepek, 10. gyújtásrendszer szelepe ..

A pneumohidraulikus gázgenerátor nélküli sémában a folyékony hajtóanyagú motor működése a művelet végrehajtásához a következő eljárást írja elő. A tartályokból származó alkatrészek a beömlőszelepeken keresztül jutnak a szivattyúk bemenetéhez. A motor TNA-ja kéttengelyes, párhuzamos tengelyekkel és sebességváltóval rendelkezik. Ez a TNA fontos jellemzője. A centrifugális hidrogénszivattyú a turbinával egy tengelyre van felszerelve, két fokozattal és axiális bemenettel rendelkezik. A szivattyú első fokozata csigás centrifugális. A csigás centrifugális oxigénszivattyú egyfokozatú. A turbina egy axiális kétfokozatú reaktív turbina.

A folyékony oxigén a szivattyúból a keverőfej üregébe áramlik egy elektromechanikus alkatrészarány-szabályozóval ellátott szelepblokkon keresztül. Repülés közben a tartályürítő rendszer jelzései, az alkatrészek aránya ± 10%-on belül változhat. A szivattyúból a hidrogén egy csővezetéken keresztül jut el a kamra hűtőútjának bemeneti elosztójához.

A szivattyúból származó folyékony hidrogén belép a fúvóka torkában található kollektorba. A kollektorból a csövek egy részén a hidrogént a fúvókakimenethez irányítják, majd a csövek másik részén a fej melletti kollektorba jut. Ebből a kollektorból a hűtőcsatornában 200 K hőmérsékletre felmelegített gáznemű hidrogént a huzatszabályozóból a turbinába irányítják. A tolóerő-szabályozó azon az elven működik, hogy a hidrogén egy részét a turbina kimenetéhez vezeti. A turbinából a hulladékhidrogén az indítószelepen keresztül a gázvezetéken keresztül a keverőfejbe jut. Az összes főszelepet hélium gáz vezérli vezérlőszelepek segítségével.

A diagram bemutatja azokat a szelepeket is, amelyek biztosítják a motor hűtőrendszerének működését indítás előtt. Egy ilyen művelet szükséges a motor kriogén alkatrészekkel történő indításához. mi kell a hidraulikus rendszerekhez. A tartályok gáznemű héliummal vannak nyomás alá helyezve, melynek betáplálása speciális hengerben történik.

A fentiekben számos LPRE sémát vettünk figyelembe, amelyekben TNA-t használnak a kompresszorállomás komponenseinek ellátására. Alacsony nyomáson a bemeneti fúvókákban leállási módok léphetnek fel, amelyeket a szivattyúk lapockaközi üregeiben a kavitáció jellemez. A TNA-val felszerelt folyékony hajtóanyagú rakétamotorok bemutatott pneumohidraulikus köreiben a hengerekből a reduktorokon keresztül a tartályokba gázt juttatnak a tartályokba, ami nyomás alá helyezi azokat. Ebben az esetben elvárható a szükséges nyomás elérése a szivattyúk bemeneténél. Ugyanakkor a tartályokban a centrifugális csigaszivattyú normál működéséhez szükséges nyomás gyakran elfogadhatatlanul magas, ami a tartályok falvastagságának és tömegének érezhető növekedéséhez vezet. Az említett hátrány elkerülhető, ha egy további nyomásfokozó szivattyú egységet (BNA) szerelnek fel a tartályok kimenetéhez. A THA főszivattyújának működését biztosító BNA beépítése jelentősen csökkentheti a tartályok nyomásának mértékét, és ebből következően tömegét. Ezért egy modern TNA tervezése elképzelhetetlen a többlépcsős rendszerben elhelyezett különféle szivattyúk egymás utáni használata nélkül. A nyomásfokozók szerepét axiális penge (csiga) vagy sugárszivattyú (ejektor) töltheti be.

A nyomásfokozó szivattyúegységek (BPS), amelyeket általában előszivattyúknak neveznek, a tartály közvetlen közelében helyezkednek el egy olyan komponenssel, amely kiküszöböli a hidraulikus veszteségeket, amikor egy alkatrészt a tartályból a BHA szivattyú bemenetébe juttatnak. Az ábrán (lásd 2.30. ábra).

Rizs. 2.30. Booster áramkörök

a) lehetőség. 1. Tartály komponenssel, 2. centrifugális előszivattyú, 3. előszivattyú egység folyadékturbinája, 4. fő TNA turbinája, 5. szivattyú TNA.

b) lehetőség. 1. Tartály a komponenssel, 2. előszivattyú, 3. az előszivattyú egység gázturbinája, 4. a fő TNA szivattyúja.

c) lehetőség. 1. Tartály egy alkatrészrel, 2. jet előszivattyú (ejektor), 3. ejektor fúvóka, 4. a fő TNA szivattyúja., 5. Alkatrész tápvezeték az ejektor fúvókához.

Az "a" változat szerint a BNA hidraulikus turbinát a THA szivattyúból vett nagynyomású folyadék hajtja. A turbinán történő kioldás után a folyadék visszatér a nyomóvezetékbe. A "b" változat sémájában a gázturbina a fő LHGG gázzal működik, és a "c" változatban a sugárhajtású előszivattyú-kidobó, valamint az "a" séma változata táplálja. a fő HPA szivattyújának alkatrésze.

Amint az LPRE sémák lehetséges változatainak hatékonyságának fenti rövid elemzéséből következik, a kamrában a nyomás növekedése nem minden esetben vezet a fajlagos impulzus növekedéséhez. A folyékony hajtóanyagú rakétamotorok konstrukcióinak szétszerelt jellemzői inkább a nagy és szupernagy tolóerős motorok sémáihoz kapcsolódnak, valamint bizonyos mértékig a közepes tolóerősségű motorokhoz is. Az ábra (lásd a 2.31. ábrát) mutatja a kamra és a folyékony-hajtóanyagú motor fajlagos impulzusainak minőségi függését a lökettérfogat séma szerint, a "nyitott" és a "zárt" sémái szerint. különféle lehetőségek.

Rizs. 2.31. A fajlagos impulzus függése a kamrában uralkodó nyomástól

A grafikon elemzéséből az következik, hogy a folyadék-folyadék sémán végrehajtott motorokban a nyomás növekedésével a kamra fajlagos impulzusa monoton nő. A jövőben azonban a THA-hajtás gázfogyasztásának növekedése miatt (lásd 2.26. ábra) a motor fajlagos impulzusa csak egy bizonyos határig nő. A zárt körbe épített motorok fajlagos impulzusainak növekedése a kamrában a nyomás növekedésével nő, bár a fagy nagyon jelentős.

Az újonnan tervezett repülőgép folyékony hajtóanyagú hajtóművének kiválasztásakor a 2.18. ábrán bemutatott grafikon elemzéséből nyert adatok felhasználása mellett figyelembe kell venni a magassági karakterisztikának nevezett függést is (2.32. ábra).

Rizs. 2.32. Magassági jellemzők.

A képen. 2.32. bemutatjuk a motor fő paramétereinek változásait az ellennyomás változásával. Amint az ábrán látható, a folyékony hajtóanyagú motorra jellemző magassági áramlás a környezet nyomásának változásával szerda két részre osztható: az I lökéshullám nélküli fúvókaüzem és P lökéshullámmal végzett fúvókaüzem szakaszra.

Az ütésmentes fúvóka működésű szakaszon a tolóerő és a fajlagos tolóerő lineárisan csökken a környezeti nyomás növekedésével. Ebben az esetben a munkafolyamat a kamrában és annak fúvókájában független a környezeti nyomástól. Egy bizonyos nyomáson p to lökéshullám lép be a kamra fúvókájába - a tolóerő linearitása és a specifikus tolóerő-változások megsérülnek. A lökéshullámmal működő fúvóka üzemmódjában a tolóerő és a fajlagos tolóerő változásának jellegét a lökéshullámnak a fúvóka mélységébe történő mozgásának szabályossága és a lökésütés mögötti nyomásvisszaállás határozza meg. 2.33. ábra. a folyékony-hajtóanyagú motor főbb paramétereiben bekövetkezett változás jellegét szaggatott vonalak jelzik, arra az esetre, ha a lökéshullám nem jutott be a fúvókába és minden fúvókanyomásnál a szokásos gáztágulás következett be. Attól a pillanattól kezdve, hogy a lökéshullám belép a fúvókába, a lökés mögötti nyomás növekszik, ahogy a lökéshullám behatol a fúvókába. Hasonló működési mód figyelhető meg az interkontinentális rakéták első fokozatú folyékony hajtóanyagú rakétamotorjában, amelynek a fúvókakimeneténél a nyomást kellően kicsire választják ahhoz, hogy a rakéta pályájának aktív szakaszában az átlagos maximális fajlagos tolóerőt megkapják. vagy rakéták esetében.. Ennél a rakétatípusnál a hajtómű paramétereit a pálya légi szakaszában az átlagos maximális fajlagos tolóerő elérése feltétele alapján választják ki. Ezért ezeknél a rakétáknál a nyomás a fúvóka kimeneténél meglehetősen alacsony, és a légköri nyomás elegendő ahhoz, hogy az ütés a fúvóka mélységébe hatoljon. Az ábrán látható, hogy a jelzett körülmények között a fúvóka lökéshullámmal történő működése javítja a folyékony-hajtóanyagú rakétamotor jellemzőit.

A rakéta azon változatához, amelyhez repülés közben a tolóerő változása szükséges, a rakétahajtóművet fojtókarakterisztikával kell elkészíteni (lásd 2.33. ábra).

Rizs. 2.33. Folyékony hajtóanyagú motor fojtószelep-karakterisztikája.

Amint az ábrából is kitűnik, a vonóerő nagyságának megváltoztatásához az alkatrészek költségének változtatására van szükség. Emlékeztetni kell azonban arra, hogy az áramlási sebesség változását a fúvókák közötti különbség korrekciója biztosítja a következő kifejezésnek megfelelően.

, (2.21.)

ahol G az alkatrész áramlási sebessége a fúvókán keresztül,

A fúvóka áramlási sebessége,

F f - a fúvóka fúvóka kimeneti részének területe,

az alkatrész sűrűsége,

Nyomáskülönbség a fúvókán.

A bemutatott lehetőségek mellett az áramkör fejlesztésének másik iránya a háromkomponensű rakétahajtóművek. Az ilyen típusú folyékony hajtóanyagú motorokban egyidejűleg néhány szénhidrogént (például kerozint) és folyékony hidrogént használnak üzemanyagként, és folyékony oxigént oxidálószerként. A háromkomponensű motorok lehetővé teszik a különböző hajtóanyagok hatékony felhasználásának lehetőségét egyazon repülőgép fedélzetén. A különböző üzemanyagok hordozórakéták, ballisztikus rakéták és újrafelhasználható űrrendszerek hajtórendszereiben való felhasználásának hatékonyságának ballisztikai és tömegszámításait nagymértékben meghatározzák a felhasznált rakéta-üzemanyag jellemzői. Amint azt korábban bemutattuk, az üzemanyagok határozzák meg a folyékony hajtóanyagú rakétamotor fajlagos impulzusát, ami különösen fontos a hordozórakéta felső fokozatainak hajtóművei számára, míg az első fokozatok felszerelhetők folyékony hajtóanyagú rakétamotorral nem olyan nagy érték, de az üzemanyag sűrűsége maximális legyen.

A háromkomponensű motorok lehetővé teszik az első fokozatok működésének biztosítását a rakéta-üzemanyag minimális hidrogéntartalmával. Vagyis jelezve van, hogy célszerű nagyobb sűrűségű üzemanyagot használni. A rakéta repülésének további szakaszaiban a hidrogén, mint energiaigényesebb és kisebb sűrűségű üzemanyag előnyösebb, mivel használata a rakétahajtómű fajlagos impulzusának növekedéséhez vezet, és ennek következtében az egész repülőgép hatékonyságát.

A folyékony hajtóanyagú motor képes biztosítani a szükséges paramétereket és jellemzőket, feltéve, hogy a pneumohidraulikus körbe (PGS) beépítik az automatizálást és a motorvezérlő egységeket. Az ASG egységek által végzett legfontosabb funkciók a következők:

· Az égéstérbe szállított alkatrészek arányának stabilizálása;

· A szükséges szint vagy kipörgésgátló fenntartása;

· A motor és fő egységei (égéskamrák, TNA, gázgenerátor és esetleg néhány egyéb) működésének felügyelete és vezérlése, amelyek meghatározzák annak általános teljesítményét.

Az egyes motortípusok esetében a bemutatott lista bővíthető.

Amint azt már többször megjegyeztük, ehhez az oktatóanyaghoz, a bemutatott anyagok rövidségének feltételeit figyelembe véve, nem lehet felvázolni a CBC lehetséges lehetőségeit az automatizálási és vezérlőegységek motorjait alkotó áramkörök leírásával. Csak az irodalmi források jegyzékében, a speciális oktatási segédanyagok jegyzékében jelezheti ebben a kérdésben.

Azonban a sémák és tervezési jellemzők főbb aggregátumok kerülnek bemutatásra.

Az „alapegységek” szót kiemelve a szerzők olyan egységekre gondolnak, amelyek a rakétahajtómű legfontosabb funkcionális paramétereit és jellemzőit biztosítják. Ide tartoznak az égésterek, a turbószivattyús egységek, a gázgenerátorok. Ezek az egységek határozzák meg a rakétahajtómű típusát. Létrehozásuk a legnagyobb idő- és anyagi ráfordítást igényli. Ugyanakkor hangsúlyozni kell, hogy a fő egységek (szelepek, szelepek) között nem említettük a folyékony-hajtóanyagú motor működőképességének, esetenként a megbízhatóságának fontosságát, szabályozók stb.), tervezésük és fejlesztésük nem kevesebb figyelmet igényel.

2.5.1. LRE égéskamrák

Az égéstér sorrendben van kialakítva. Kezdetben, ha a feladatkör konkrétan nincs megadva, akkor az égéstérben az alkatrészek és az optimális nyomás kiválasztása történik Az égéstér kialakítása gázdinamikai számítások elvégzése után kerül meghatározásra. A számítások eredményei alapján megállapítható a kompresszorállomás geometriai méretei és gázdinamikai profilja (lásd 2.34. ábra).

Rizs. 2.34. Az égéstér gázdinamikus profilja.

A folyékony hajtóanyagú motor kompresszorállomása rendkívül nagy hőterhelésnek van kitéve. Közepes, nagy és nagyon nagy tolóerejű motoroknál szinte minden alkatrésztípusnál az égésteret külső hűtéssel hajtják végre. Kis tolókamrák esetén a hőmérséklet-ellenállás kérdéseit az erőforrások, a kamra geometriai kontúrjai, a vonóerő és az egyes kamraopciók egyéb sajátosságai figyelembevételével oldják meg. A fő szerkezeti elemek A külső hűtéssel készült CC az ábrán látható (lásd 2.35. ábra)

Rizs. 2.35. Égéstér ragasztott héjakkal

1. Kamratest, 2. Keverőfej, 3. A kamra hengeres része, 4. Fúvóka, 5. A kamra "köpenye", 6. Erőkar.

a. Függönyszíj csomó, b. Hűtő (üzemanyag) ellátó egység, c. Kamera tartókonzolok

A 2.35. ábrán a hűtőelem behelyezése a kamraköpenybe a fúvóka külső átmérőjének szelvényében történik. Nem ez az egyetlen megoldás. A tervező általában számos okból (a fúvóka tágulási foka, az ellenállás csökkentése az út mentén, szilárdság stb.) függvényében választja az alkatrész-befecskendező elosztó beszerelésének lehetőségét.

Az ábra (lásd 2.36. ábra) a perselyszakaszok elhelyezésére vonatkozó lehetőségeket mutatja.

Rizs. 2.36. A hűtőelem bemeneti szakaszainak elrendezésének változatai a kamra "köpenyének" héjazati résébe.

a- a fúvóka kimeneti részénél. b.- a fúvóka kimeneténél és középső részében, v- a fúvóka középső részében

A modern nagy tolóerejű motorokban a kamra hőstabilitásának növelése érdekében számos tervezési intézkedést alkalmaznak az égéstér legnagyobb hőterhelésű elemeinek hőmérsékletének csökkentésére.

Ezek az intézkedések a következők:

· A regeneratív hűtés megszervezése viszonylag hideg üzemanyag-komponensek szivattyúzásával a hűtő "köpenyen" keresztül;

· Az úgynevezett "hűtőfüggönyök" használata, amelyek a kamra hőterhelésének kitett területeinek speciális zónái, amelyek olyan eszközökkel vannak felszerelve, amelyek az egyik tüzelőanyag-komponens (általában üzemanyag) további mennyiségét szolgáltatják a helyi hőáramok csökkentése érdekében. ;

· Speciális intézkedések alkalmazása a legnagyobb hőterhelésű - a kamra kritikus szakaszában (a héjak közötti rés csökkentése, tűzálló anyagok betétei a fúvóka kritikus részében).

A külső hűtés megszervezéséhez a rés méretét speciális távtartók - kötések - szabályozzák. Ezenkívül biztosítják a kamra szilárdságát és a kamra belső héjának stabilitását, amikor a hűtőelem nyomása a "köpeny" résében meghaladja a kamrában lévő nyomást. Az ábra (lásd a 2.30. ábrát) mutatja a kompresszorállomás modern kialakításában használt távtartók típusait. A távtartók, a külső és belső héjak forrasztással vannak összekötve, az állványok forraszanyagának összetétele az alkatrészben, és megtartja szilárdsági jellemzőit a falak melegítésekor.

Rizs. 2.37. A CS héjainak kötéseinek típusai.

a... hullámos távtartó, b... a belső héj bordázata, v... cső alakú kamra.

A CS hatékonyságának növelése szempontjából van még egy fontos körülmény, amit a CS szerkezetébe linkek beépítése biztosít. A folyékony-hajtóanyagú motorkamra teste jelentős erőterhelésnek van kitéve. Az égési folyamat több tíz MPa terméknyomáson mehet végbe. Ebben az esetben a hűtőelem nyomásának a héjak közötti résben mindig nagyobbnak kell lennie, mint a kamrában uralkodó nyomás. Ellenkező esetben az összetevő nem tud belépni a COP-ba. Következésképpen a kamra belső héja a betáplálási nyomás és a kamrában lévő nyomás különbségével megegyező külső nyomásesés alatt összeeshet és instabillá válhat. És ha a kamrában folyamatban lévő folyamat során felmelegszik, akkor a héjanyag mechanikai jellemzői csökkennek. A motorok első mintáin a külső és a belső héj egymástól függetlenül működött (lásd 2.38. ábra), ami kizárta az égőtérben a nyomás növelésének lehetőségét.

Rizs. 2.38. RD-1100 motor égéskamrája

1. Fúvókablokk gyújtórendszerrel, 2. önállóan működő (csatlakozások nélkül) kamrahéjak. 3 fúvókás blokk.

A modern folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművekben, amint azt korábban említettük, a CS-ket csatlakoztatott héjakkal hajtják végre. Amikor a hűtőkomponenst a fúvókakimenetnél lévő "intershirt" résbe vezetjük (a leggyakrabban alkalmazott séma) (lásd 2.39. ábra), meghatározzuk a belső héjra ható legnagyobb nyomásesést. Ebben a szakaszban az alkatrész nyomása maximális, a kamrában a nyomás közel nulla. A kamrahéjak szilárdsági megbízhatóságának (a héjak szilárdsága, a belső héj stabilitása, a kötések szilárdsága és egyéb helyzetek) értékelését ennek a körülménynek a figyelembevételével kell elvégezni.

Rizs. 2.39. A terhelések eloszlása ​​a kamra hosszában

A grafikonon a következő elnevezések szerepelnek: pg a kamrában uralkodó nyomás, pg a hűtőelem nyomása a "héjközi" résben, tg a gáz hőmérséklete a kamrában, t átl. - átlagos hőmérséklet, a belső héj vastagsága felett, - nyomásesés a fúvókán, m hűvös. - a hűtőalkatrész tömegáramlási sebessége, L - kamra hossza ..

Megjegyzendő, hogy az ebben a kézikönyvben megadott csatlakozási lehetőségeket, mint a kompresszorállomások modern kialakításában leggyakrabban használt lehetőségeket, számos kísérlettel tesztelték, és jól beváltak számos vasúti motorminta működésében. különféle dimenziók.

A kamra belső falára gyakorolt ​​hőhatás csökkentésének másik módja a függönyegységek beépítése a szerkezetbe. Az ábra (lásd a 2.40. ábrát) a függönyök egységeinek tervezési megoldásainak változatait mutatja, amelyeken keresztül az éghető anyagot vezetik be, biztosítva a gáz-folyadék film létrehozását a "kabát" héjának belső felületén.

2.40. ábra. Kamerafüggöny-szerelvények változatai.

a – lyukakkal , b – réselt

A folyékony-hajtóanyagú rakétamotor égéstereire kétféle üzemmód jellemző (lásd 3.7. ábra). Állandó üzemállapotú kamránál a belső fal hűtőrendszere az éppen szétszerelt kamrák elve szerint választható meg. A folyékony hajtóanyagú rakétamotor impulzus üzemmódban működő változata „kapacitív rendszerrel” ellátott kamrát használhat a kamrafal védelmére. Ez az opció egyetlen, megnövelt vastagságú héj ("hűtőköpeny" nélkül) kivitelezését teszi lehetővé, további merevítő gyűrűkkel (lásd 2.41. ábra).

Rizs. 2.41. Alacsony tolóerejű rakétamotor égéstere.

1. Üzemanyag-szelepek blokkja, 2. Égéstér, 3. Fúvóka-csatlakozó-szerelvény, 4. Fúvóka-csatlakozó, 5. Gyújtó, 6. Üzemanyag-szelepek blokkja.

Egy ilyen megoldás megengedett, mivel a kamra működése közötti időközönként a fal "megpihen" az égéstermékek hatásaitól, és a fűtése csökken.

Különösen fontos egység a KS vezetője. A fej alján fúvókák találhatók, amelyeken keresztül az alkatrészek belépnek a kamrába. A fúvókák típusai jelentősen eltérnek egymástól. Az ábrán (lásd 2.42. ábra). A képen néhány olyan sugárhajtású, centrifugális és kétrészes befecskendező szavatossági nyilatkozat látható, amelyeket a folyadék-folyadék motorokban használnak.

Rizs. 2.42. Folyadékfúvóka opciók.

1. Elülső alsó, 2. Középső alsó, 3. Kétrészes sugárfúvóka, 4. Egyrészes örvényfúvóka, 5. Egyrészes centrifugális fúvóka, 6. Kétrészes centrifugális fúvóka érintőleges furatokkal, 7. Távtartó hüvely .

A generátoros gáz utóégetéses sémák szerint készült motoroknál a kamrafejek gáz-folyadék fúvókákkal vannak felszerelve (2.43. ábra).

Rizs. 2 43. Gáz-folyadék befecskendezők változatai.

1. Elülső alsó, 2. Középső alsó, 3. Jet-jet fúvóka, 4. Jet-centrifugális fúvóka, 5. Jet-centrifugális fúvóka csavaros örvénylővel, 6. Kétfokozatú (kombinált) fúvóka: az első fokozat - gáz -liquid, jet-jet a második fokozat egy folyékony centrifugális tangenciális furatokkal.

A keverőfej fúvókáinak változatát a tervező választja ki a motorkamra - a prototípus - és a számítások elvégzésének korábbi tapasztalatai alapján. A fejfenéken a fúvókák elhelyezkedését a tervező azon törekvése határozza meg, hogy az alkatrészek legjobb égési hatásfokát érje el, valamint az, hogy az üzemanyagból hatékony falréteget kell kialakítani. Az említett pozíciók közül az utolsónak megfelelő módot kell biztosítania a kamra belső falának fűtésére (lásd 2.44. ábra).

Rizs. 2.44. Injektorok elrendezése a KS fejeken

a - Az injektorok sejtes elrendezése.

1. Jet-centrifugális fúvókák, 2. Centrifugális fúvókák.

b - A fúvókák sakktáblás elrendezése

1. Oxidáló fúvóka 2. Üzemanyag-fúvóka.

v- A fúvókák elrendezése koncentrikus körök mentén

1 Kétrészes fúvóka, 2. Egyrészes fúvóka

Az ábrák vizsgálatából az következik, hogy a keverőfej fenekén lévő fúvókák elrendezésétől függetlenül a tüzelőanyag-fúvókák külső átmérőjén megbízható függönyt kell kialakítani.

Az LRE COP nagyszámú egységgel rendelkezik, amelyek a motor normál működéséhez szükségesek. Ezek a komponensek be- és kimeneti elosztói, függönyszálak egységei, a kamra részeinek kötései (keverőfej, hengeres és fúvóka szakaszok), indító- és leállító egységek, tolóerőt a repülőgépre továbbító konzolok stb. A fenti egységek mindegyike. meg kell tervezni és ki kell értékelni a számításokat, és alá kell vetni a teljesítményüket megerősítő teszteknek is. A szerzők azon törekvése, hogy a COP megalkotásának ilyen jellemzőit kiemeljék, nem függ össze a bemutatott tankönyv rövidségének biztosításával.

A CS tökéletességének értékelését a fajlagos impulzus teljességének együtthatója jellemzi, amelyet a következő kifejezés határoz meg:

, (2.22.)

ahol: - a fajlagos impulzus teljességének együtthatója,

verek - kísérletileg mért fajlagos impulzus,

elméleti specifikus impulzus,

Folyamat kiválósági tényező a kamrában,

Folyamat kiválósági tényező a kamrafúvókában,

A tervezési tényezőt a hasonló alkatrészeken működő motorok tesztelésekor nyert statisztikai adatok alapján határozzák meg. Általában ennek az együtthatónak az értéke 0,96 ... 0,99.

A fúvóka () együtthatóját a súrlódási veszteségek () és az áramlási sebességmező egyenetlenségei miatti veszteségek figyelembevételével számítják ki a fúvóka kimeneténél (). Ezenkívül figyelembe veszik a fúvókában lévő áramlás hűtésével, az egyensúlyhiány mértékével és másokkal kapcsolatos további veszteségeket () is:

. (2.23.)

Általában a felsorolt ​​együtthatók számértékei a következő határokon belül vannak: = 0,975 ... 0,999, = 0,98 ... 0,99 és = 0,99 ... 0,995. Ebben az esetben az érték = 0,945 ... 0,975.

A megadott értékeket figyelembe véve a fajlagos impulzusteljesség értéke 0,9-0,965 tartományban lehet.

2.5.2. Folyékony gázgenerátorok (ZhGG).

A kamrán belüli folyamatok konstruktív megoldásai és jellemzői nagymértékben függenek attól, hogy a ZhGG-t „nyitott” vagy „zárt” áramkörökből álló LPRE-re telepítik-e. A „nyitott” kör motorjainál a ZhGG-t a fő kompresszorállomások nyomásához közeli nyomással hajtják végre. A "zárt" kör ZhGG motorjai egy turbina munkaközegével (égéstermékeivel) vannak ellátva, amelynek nyomása lényegesen magasabb, mint a fő kompresszorállomás nyomása. Azonban a ZhGG, mind az oxidáló, mind a redukáló változatok, a komponensek aránya sokkal alacsonyabb, mint a CC-re beállított értékek. Következésképpen az a hőmérséklet, amelyen a folyamat a gázgenerátorok kamráiban végbemegy, szintén nagyon különbözik a CC-ben zajló folyamat hőmérsékletétől.

Folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművekben két- és egykomponensű ZhGG-t használnak. A legszélesebb körben használt kétkomponensű LHG. A generátorgáz utánégetéssel rendelkező motoroknál természetesen a kétkomponensű LHG-ket használják a legtermészetesebben. Megjegyzendő, hogy a ZhGG ezen verziójának tervezési és fejlesztési jellemzőivel kapcsolatos kérdések jelentős része a CS-re elfogadott álláspontoknak megfelelően megoldódik. A fúvóka keverőfeje és elhelyezkedése a fej alján a kompresszorállomáshoz hasonló megoldások kiválasztásakor használt sémák szerint készül. Ugyanakkor, tekintettel a ZhGG kamra viszonylag alacsony hőmérsékletére, általában a fal hűtetlen változatát használják. Az ábra (lásd a 2.45. ábrát) egy kétkomponensű ZhGG, a hazai motorok egyikének fő részét mutatja.

Rizs. 2.45. Kétkomponensű ZhGG

Az RD-111 motor részeként a ZhGG hasonló változatát használták, az ábrán nyilak mutatják a komponensek beléptetésének szerelvényeit.

Az egykomponensű gázgenerátorok fejlesztése különböző elvek szerint történik. A közelmúltban a hidrogén-peroxidot (Н 2 О 2) használták ilyen gázgenerátorok komponenseként. A gázgenerátor kamrájában egy speciális anyag (katalizátor) helyezkedett el, amellyel a hidrogén-peroxid kölcsönhatása magas hőmérsékletű vízgőz és gázhalmazállapotú oxigén előállításához vezetett (720-1030 K 80% és 90% koncentrációban). illetőleg). Az ábrán (lásd 2.46. ábra) látható a PGG (ez volt a gázgenerátor neve, amely a turbina munkafolyadékaként gőzt termel), amelyet az Energomash cég fejlesztett ki az RD-107 rakétahajtóműhöz és annak módosításaihoz.

Rizs. 2.46. Egykomponensű folyékony gázgenerátor.

1. Alkatrész bemenet, 2. katalizátorcsomagok, 3 gőzkimenet

Az alkatrész - a hidrogén-peroxid - nem az egyetlen komponens, amely elgázosítható a turbina munkaközegének előállításához. Különösen figyelembe véve, hogy a megnövekedett koncentrációjú hidrogén-peroxid nem elég stabil a tárolás során, célszerű más komponenseket használni. Mint ilyen, hidrazin és aszimmetrikus dimetil-hidrazin (UDMH) használható, de amelyekhez a hidrogén-peroxidhoz hasonlóan speciális katalizátorok szükségesek.

2.5.3. turbószivattyú egység (TNA),

A TNA nagymértékben meghatározza a folyékony hajtóanyagú rakétamotorok energetikai jellemzőit. A TNA fő egységei, a turbina és a szivattyúk tökéletességi foka a modern tervek megalkotása során mindig a motorfejlesztők szigorú ellenőrzése alatt áll. A kompresszorállomás és a ZhGG tervezői számára az alkatrészek égésének teljességének biztosítása, az alkatrészek és szerelvények hőmérsékletállóságának és szilárdságának biztosítása határozza meg a létrehozott folyékony-hajtóanyagú motor későbbi működésének sikerét. A TNA létrehozásán dolgozó szakember számára a fő kérdések a következők: a turbina és a szivattyúk hatásfokának növelése, alkatrészeik szilárdsága (turbinalapátok és tárcsa, szivattyú járókerekek, burkolatok, tengely), a tömítések megbízhatósága, ill. számos más, amely meghatározza a TNA megbízhatóságát és tökéletességét. A felsorolt ​​pozíciók sikeres megoldása növeli a fajlagos tolóerő impulzust, csökkenti a TPA és a motor fajsúlyát. A TNA paramétereinek és jellemzőinek további vizsgálatakor látható, hogy a fenti pozíciók közvetlenül függenek egy olyan paramétertől, mint a forgórész fordulatszáma (rendszer - "turbina, szivattyúk, tengely").

A TNA fejlesztésének kiinduló adatai az alkatrészek típusai, az áramlási sebességekre és nyomásokra vonatkozó követelmények, a folyékony hajtóanyagú motorok követelményeiből adódó erőforrás- és egyéb adatok. A tervezési tanulmányok lehetővé teszik, hogy következtetéseket lehessen levonni a munkaközeg költségeiről és paramétereiről a szivattyúk hajtásához szükséges turbinateljesítmény létrehozásához. E munkák elvégzése során a következők kerülnek meghatározásra: a TNA alapvető elrendezése, a forgórész fordulatszáma, a tömítési rendszer és végső soron a tömegjellemzők.

A TNA létrehozásának munkája során a fejlesztő figyelembe veszi kötelező követelmények, amelyhez igazodik:

· A főbb paraméterek (a motor elrendezési követelményeiből adódó THA rögzítések méretei, tömege és részei) és jellemzőinek biztosítása egy adott erőforrás alatt;

· A motorba beépített alkatrészek előírt áramlási sebességének és nyomásának biztosítása;

· A kidolgozott minta hozzávetőleges költségének biztosítását biztosító pozíciók azonosítása.

A folyékony hajtóanyagú motor létrehozásának további munkája során további követelmények is meghatározhatók.

A TNA kialakítását és paramétereit meghatározó főbb pozíciók között a TNA elrendezési sémáit kell figyelembe venni. A sémák lehetséges változatait az ábra mutatja (lásd 2.47. ábra).

Rizs. 2.47. A THA elrendezési sémái

a, bés v - egy rotoros TNA, G... - több rotoros TNA

Elfogadott megnevezések: DE - oxidálószer szivattyúk, NG - üzemanyag szivattyúk.

Az ábra vizsgálatából az következik, hogy az elrendezési diagramok lehetőségei eltérőek lesznek, akár sebességváltó nélküli, akár hajtóműves áramkört választanak a továbbfejlesztéshez. A sebességváltó nélküli rendszernél gyakran nem lehet egyetlen optimális fordulatszámot kiválasztani a turbinához és az egyes szivattyúkhoz. Azonban a sebességváltó elrendezésű TNA-k mindig a legrosszabb tömegjellemzőkkel rendelkeznek. A modern, közepes, nagy és nagyon nagy folyékony rakétamotorok, ha a THA hozzávetőleges tömege a következő kifejezéssel számítható ki:

Az ábra (lásd 2.48. ábra) a TNA szerkezeti diagramjait mutatja, két- és egyoldalas szivattyúkkal. A diagramok a fent említett csomópontokat mutatják.

Rizs. 2.48. A THA szerkezeti diagramjai

1. Üzemanyag-szivattyúk, 2. Turbinák, 3. és 4. Belső szivattyú és turbina tömítések, 5. Oxidáló szivattyú, 6. Hidrodinamikus tömítés, 7. Köztes tömítés.

A közepes, nagy és nagyon nagy tolóerejű LPRE gázturbinákat használ, amelyeket centrifugálszivattyúk hajtanak meg. Az elrendezési lehetőségek a folyékony-hajtóanyagú motoropciók jellemzőitől függenek, mint például az alkatrészek típusától, a TNA indítórendszerétől, a turbinába kerülő termék jellemzőitől stb. A TNA kialakítása is eltér a tervező által saját belátása szerint meghatározott magánmegoldásoktól Az ábrákon (ld. 2.48 és 2.49 ábra) láthatók a TNA típusai, amelyeknél az alkatrészellátás egyirányúan történik és kétirányú bemenetek.

Rizs. 2.42. TNA szivattyúkkal, egyirányú alkatrész bemenetekkel

1. Kipufogócső karima, 2. Turbina, 3. Bemeneti cső csigával, 4. Üzemanyag-szivattyú bemeneti cső, 5. Rugó, 6. Az üzemanyag-szivattyú kimeneti csövének kilépő karimája, 7. Oxidálószer szivattyú teste csigával, 8. Bemenet csőkarima üzemanyag-szivattyú.

A TNA-ban a szivattyúházak előszivattyúkkal (csigákkal) készülnek, amelyek a fő, egyoldalas járókerekek előtti bemenetnél nyomásnövekedést biztosítanak. A nyomásfokozó berendezés ezen változata kizárja a kavitációs rendszer előfordulását a szivattyú működése során.

Rizs. 2.50. TNA szivattyúkkal, kétirányú komponens bemenettel

1. Üzemanyag-szivattyú bemeneti csövének karimája, 2. Oxidálószivattyú bemeneti csöve, 3. Pyrostarer, 4. Karima a turbina munkaközeg-ellátására, 5. Turbina, 6. A turbina kipufogócsonkja.

A bemutatott típusú TNA kétfokozatú gázturbinával és két centrifugálszivattyúval készül. A szivattyúk kétirányú komponens bemenetekkel rendelkeznek. A THA szerkezet két, rugóval összekötött tengelyből áll. Az egyik tengelyre, két csapágyával és tömítésével egy turbina és egy centrifugális oxidáló szivattyú van felszerelve. A második tengelyen, szintén saját csapágyakkal és tömítésekkel, üzemanyag-szivattyú található. A csapágyak teljesítményét zsír segíti, amelyet a TNA összeszerelése során töltenek be a csapágyüregekbe. A forgórész egyik és második része különálló burkolatokba van beszerelve, amelyek csapokkal vannak összekötve.

A TNA folyékony hajtóanyagú rakétamotorokban általában centrifugálszivattyúkat használnak. A THA szivattyúknál nagyon fontosak a kavitációgátló tulajdonságok, amelyektől függ a szivattyú áramlási pályájára kifejtett eróziós hatás, de ami különösen fontos, a lehetőség is. minden olyan paraméter megzavarása, amelyek stabilitása meghatározza a teljes rakétahajtómű szükséges feladatainak teljesítését. A szivattyú antikavitációs tulajdonságainak növelését speciális eszközök alkalmazása biztosítja, amelyek egy részét korábban a 2.23. ábra is bemutatta. De legszélesebb körben a TNA létrehozásának gyakorlatában csavaros centrifugálszivattyúkat használnak.

Például az ábra (lásd 2.51. ábra) egy oxigéncsavaros centrifugálszivattyú kialakítását mutatja.

2.51. ábra. Centrifugális csigaszivattyú.

1. Házfedél, 2. Csapágy, 3. Szivattyú járókerék, 4. Szivattyúház. 5. Csiga, 6. Csapágy.

A szivattyú hatékonysága a veszteségek csökkentésétől függ, amelyek közül a főbbek a következők:

· Az alkatrész túlfolyása a nagynyomású üregből (bemenet a járókerékből) a bemeneti üregbe;

· Az alkatrész súrlódása a szivattyú belső üregeinek falához képest;

· Súrlódás a tömítésekben, csapágyakban.

A szivattyú hatásfokának felsorolt ​​veszteségei a következők:

az alkatrész sűrűsége,

Alkatrész térfogatáram,

H a szivattyú által kifejlesztett fej,

N n - a szivattyú által ténylegesen fogyasztott teljesítmény.

Az LPRE szivattyúk hatásfoka általában 0,5 és 0,8 között van,

Az ábrákon (lásd 2.52. ábra) a megjelölt pozíciókon kívül egyéb nyomásfokozó készülékek - zsinóros előszivattyúk (ejektorok) - kialakítását mutatják be.

2.52. ábra. A sugárhajtómű (ejektor) kialakítása.

a- ejektor számos lyukkal. 1. Kidobó test, 2. Alkatrész bemeneti nyílásai, egyenlő távolságban a kerület mentén, 3. Alkatrész bemeneti fúvóka. b- ejektor egy fúvókakészlettel. 1. Alkatrész bemeneti leágazó cső, 2. Fúvókák, 3. Kidobótest.

Alacsony hatásfokuk miatt a sugárszivattyúkat ajánlatos utóégetésű motorokban használni, mivel a turbina teljesítményének növekedése, amikor nagy nyomású aktív folyadékot juttatnak az ejektorba, gyakorlatilag nem csökkenti a folyékony hajtóanyagú motor energetikai jellemzőit. A képen. 2,52, a egy tizenkét fúvókával ellátott kilökő kialakítását mutatja be, amelyek a keverőkamra kerülete körül helyezkednek el, és kilépési szöge 18 °. Az aktív folyadék és a kilökött folyadék áramlási sebességének aránya legfeljebb 25 %, a főáram feje jelentősen megnő. Egy ilyen eszköz hatékonysága azonban az optimális üzemmódban nem haladja meg a 0,15-öt. A 0,08 és 0,2 közötti hatásfokú ejektorok alacsony fejkapacitása korlátozza alkalmazásukat a modern HPA folyékony hajtóanyagú motorokban.

És a különféle űrhajók meghajtórendszerei a folyékony hajtóanyagú rakétamotorok alkalmazási területei.

A folyékony hajtóanyagú rakétamotorok előnyei a következők:

• A legmagasabb fajlagos impulzus a kémiai rakétamotorok osztályában (több mint 4500 m / s egy oxigén-hidrogén párnál, kerozinnál - oxigénnél - 3500 m / s).
• Kipörgésgátló: az üzemanyag-fogyasztás beállításával széles tartományban módosíthatja a tolóerőt, és teljesen leállíthatja, majd újraindíthatja a motort. Erre akkor van szükség, ha a járművel a világűrben manővereznek.
• Nagy rakéták, például több tonnás terheket a Föld-közeli pályára állító hordozórakéták létrehozásakor a folyékony hajtóanyagú rakétamotorok használata lehetővé teszi a tömegelőny elérését a szilárd hajtóanyagú motorokkal (szilárd hajtóanyagú rakétamotorokkal) szemben. Egyrészt a magasabb fajlagos impulzus miatt, másrészt annak a ténynek köszönhető, hogy a rakétán lévő folyékony üzemanyag külön tartályokban van, ahonnan szivattyúk segítségével az égéstérbe juttatják. Ennek köszönhetően a tartályokban lényegesen (tízszer) alacsonyabb a nyomás, mint az égéstérben, és maguk a tartályok vékony falúak és viszonylag könnyűek. Szilárd hajtóanyagban az üzemanyagtartály egyben égéstér is, és nagy nyomásnak (tíz atmoszférának) kell ellenállnia, és ez súlynövekedéssel jár. Minél nagyobb a tüzelőanyag térfogata a rakétában, annál nagyobb a tárolására szolgáló tartályok, és annál nagyobb a folyékony hajtóanyagú motor súlyelőnye a szilárd hajtóanyagú rakétához képest, és fordítva: kis rakétáknál a turbószivattyú egység jelenléte tagadja ezt az előnyt.

LRE hátrányai:

• A folyékony hajtóanyagú motor és az erre épülő rakéta képességeit tekintve jóval bonyolultabb és drágább, mint a szilárd tüzelőanyaggal egyenértékű (annak ellenére, hogy 1 kg folyékony üzemanyag többszöröse a szilárd tüzelőanyagnak). Folyékony-hajtóanyagú rakétát nagyobb elővigyázatossággal kell szállítani, és az indításhoz való előkészítés technológiája bonyolultabb, munkaigényesebb és több időt igényel (főleg, ha cseppfolyósított gázokat használnak hajtóanyagként), ezért a katonai rakétáknál előnyben kell részesíteni ma már szilárd hajtóanyagú motorokhoz adják nagyobb megbízhatóságuk, mobilitásuk és harckészültségük miatt.

• A nulla gravitációjú folyékony üzemanyag alkatrészei ellenőrizetlenül mozognak a tartályok terében. Értük ülepedés különleges óvintézkedéseket kell tenni, például a szilárd tüzelőanyaggal vagy gázzal üzemelő segédmotorok bekapcsolásakor.

• Jelenleg a vegyi rakétahajtóműveknél (beleértve a folyékony rakétahajtóműveket is) elérték az üzemanyag energiaképességének határát, ezért elméletileg nem látható a fajlagos impulzusuk jelentős növekedésének lehetősége, és ez korlátozza a a vegyi hajtóművek használatán alapuló rakétatechnológiai képességek, amelyeket már két irányban elsajátítottak.
  1. Űrrepülések a Föld-közeli űrben (emberes és pilóta nélküli).
  2. Űrkutatás a Naprendszeren belül automata járművek segítségével (Voyager, Galileo).

Ha még lehetségesnek tűnik egy rövid távú emberes expedíció a Marsra vagy a Vénuszra folyékony hajtóanyagú hajtóművel (bár kétségesek az ilyen repülések célszerűsége), akkor a Naprendszer távolabbi objektumaihoz való utazáshoz a rakéta méretei és a repülés időtartama irreálisnak tűnik.

A folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek keresettek, és még nagyon sokáig lesznek is, mert egyetlen más technológia sem képes megbízhatóbban és gazdaságosabban felemelni a terhet a Földről és alacsony Föld körüli pályára állítani. Környezetbarátak, különösen azok, amelyek folyékony oxigénnel és kerozinnal működnek. De a csillagokba és más galaxisokba való repülésekhez a folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek természetesen teljesen alkalmatlanok. A teljes metagalaxis tömege 1056 gramm. Ahhoz, hogy egy folyékony hajtóanyagú motoron legalább a fénysebesség negyedére felgyorsuljon, teljesen hihetetlen mennyiségű üzemanyagra lesz szükség - 10 3200 grammra, tehát még gondolni is hülyeség. A folyékony hajtóanyagú rakétamotornak saját rése van - fenntartó hajtóművek. Folyékony motorokon felgyorsíthatja a hordozót a második kozmikus sebességre, repülhet a Marsra, és kész.

Üzemanyagrendszer

A folyékony hajtóanyagú motor tüzelőanyag-rendszere magában foglalja az összes elemet, amely az égéstérbe történő üzemanyag-ellátást szolgálja - üzemanyagtartályok, csővezetékek, turbószivattyú-egység (TNA) - szivattyúkból és egyetlen tengelyre szerelt turbinából álló egység, befecskendező szelep fej és szelepek, amelyek szabályozzák az átfolyó üzemanyagot.

Szivattyú betáplálás Az üzemanyag lehetővé teszi nagy nyomás létrehozását a motorkamrában, több tíz atmoszférától 250 atm-ig (LRE 11D520 LV "Zenith"). A nagy nyomás biztosítja a munkafolyadék nagyfokú tágítását, ami előfeltétele a nagy fajlagos impulzus elérésének. Ezenkívül az égéstérben lévő nagy nyomáson a motor tolóerő-tömeg arányának legjobb értéke érhető el - a tolóerő és a motor tömegének aránya. Minél magasabb ennek a mutatónak az értéke, annál kisebb a motor mérete és súlya (ugyanazon tolóerő mellett), és annál nagyobb a tökéletessége. A szivattyúrendszer előnyei különösen a nagy tolóerejű rakétahajtóművekben mutatkoznak meg – például a hordozórakéták meghajtórendszereiben.

ábrán. Az 1. ábrán látható, hogy a TNA turbina kipufogógázai a fúvókafejen keresztül a tüzelőanyag-komponensekkel (11) együtt az égéstérbe kerülnek. Az ilyen motort zárt ciklusú motornak (egyébként zárt ciklusú) nevezik, amelyben a teljes üzemanyag-fogyasztás, beleértve a THA-hajtásban használtat is, áthalad a folyékony hajtóanyagú motor égésterén. A nyomásnak a turbina kimeneténél egy ilyen motorban nyilvánvalóan nagyobbnak kell lennie, mint a folyékony-hajtóanyagú rakétamotor égésterében, és a turbinát tápláló gázgenerátor (6) bemeneténél egyenletesnek kell lennie. magasabb. E követelmények teljesítése érdekében ugyanazokat az üzemanyag-komponenseket (nagy nyomás alatt) használják a turbina meghajtására, amelyen maga az LPRE működik (általában eltérő komponensaránnyal, többlet tüzelőanyaggal a hőterhelés csökkentése érdekében a turbina).

A zárt ciklus alternatívája a nyitott ciklus, amelyben a turbinát egy elágazó csövön keresztül közvetlenül a környezetbe szívják ki. A nyitott ciklus megvalósítása műszakilag egyszerűbb, mivel a turbina működése nem kapcsolódik az LPRE kamra működéséhez, és ebben az esetben a TNA általában önálló üzemanyagrendszerrel rendelkezhet, ami leegyszerűsíti a teljes indítási eljárást. Propulziós rendszer. A zárt ciklusú rendszerek azonban valamivel jobb fajlagos impulzusértékekkel rendelkeznek, és ez arra kényszeríti a tervezőket, hogy leküzdjék a megvalósításuk technikai nehézségeit, különösen a nagy hordozórakéta-motorok esetében, amelyekre különösen magas követelmények vonatkoznak erre a mutatóra.

ábrán látható diagramon. Az 1. ábrán látható, hogy egy THA mindkét komponenst szivattyúzza, ami megengedett olyan esetekben, amikor az alkatrészek sűrűsége hasonló. A legtöbb hajtóanyagként használt folyadék esetében a sűrűség 1 ± 0,5 g/cm³ között van, ami lehetővé teszi egy turbóhajtás használatát mindkét szivattyúhoz. Kivételt képez a folyékony hidrogén, amelynek 20 K hőmérsékleten a sűrűsége 0,071 g / cm³. Egy ilyen könnyű folyadékhoz teljesen eltérő jellemzőkkel rendelkező szivattyú szükséges, beleértve a sokkal nagyobb fordulatszámot is. Ezért a hidrogén üzemanyagként történő felhasználása esetén minden egyes komponenshez külön THA tartozik.

Alacsony motor tolóerő (és ezért alacsony üzemanyag-fogyasztás) esetén a turbószivattyú egység túlságosan "nehéz" elemmé válik, ami rontja a meghajtórendszer tömegjellemzőit. A szivattyúzó tüzelőanyag-rendszer alternatívája a kiszorításos tüzelőanyag-rendszer, amelyben a tüzelőanyag égéstérbe való áramlását a tüzelőanyag-tartályokban sűrített gáz, leggyakrabban nitrogén által létrehozott túlnyomás biztosítja, amely nem gyúlékony, nem éghető. mérgező, nem oxidáló és viszonylag olcsó előállítású. A tartályok folyékony hidrogénnel való nyomás alá helyezéséhez héliumot használnak, mivel a folyékony hidrogén hőmérsékletén más gázok kondenzálódnak és folyadékokká alakulnak.

ábrán látható diagramból egy lökettérfogat-ellátó rendszerrel rendelkező motor működését vizsgáljuk meg. Az 1. ábrán a TNA nem szerepel, és az üzemanyag-komponenseket a tartályokból közvetlenül a folyékony hajtóanyagú motor főszelepeibe (9, 10) táplálják. A pozitív lökettérfogatú tüzelőanyag-tartályoknak nagyobb nyomással kell rendelkezniük, mint az égéstérben, és erősebbnek (és nehezebbnek) kell lenniük, mint a szivattyús tüzelőanyag-rendszernek. A gyakorlatban a térfogat-lökettérfogatú motor égésterében a nyomás 10-15 atm-re korlátozódik. Ezeknek a motoroknak általában viszonylag alacsony a tolóereje (10 tonnán belül). A lökettérfogatrendszer előnye a tervezés egyszerűsége és a motor indítóparancsra adott reakciójának sebessége, különösen öngyulladó hajtóanyag alkalmazása esetén. Az ilyen hajtóműveket űrhajók manővereinek végrehajtására használják a világűrben. Az eltolási rendszert az Apollo Hold-űrhajó mindhárom propulziós rendszerében használták - szolgálatban (tolóerő 9760 kgf), leszállásban (tolóerő 4760 kgf) és felszállásban (tolóerő 1950 kgf).

Fúvókafej- egység, amelybe a befecskendezők be vannak szerelve, és az üzemanyag-alkatrészek égéstérbe való befecskendezésére szolgál. (Gyakran előfordulhat, hogy ennek az egységnek rossz elnevezése "keverőfej". Ez egy pontatlan fordítás, angol nyelvű cikkek nyomán. A hiba lényege, hogy az üzemanyag-komponensek keveredése az égéstér első harmadában történik , és nem a fúvókafejben.) Az injektorokkal szemben a fő követelmény a komponensek leggyorsabb és legalaposabb összekeverése a kamrába kerüléskor, mert ettől függ gyulladásuk és égésük sebessége.
Az F-1 motor fúvókafején keresztül például másodpercenként 1,8 tonna folyékony oxigént és 0,9 tonna kerozint juttatnak az égéstérbe. És azt az időt, amelyet ennek az üzemanyagnak és égéstermékeinek egyes részei a kamrában töltenek, ezredmásodpercben számítják ki. Ez idő alatt az üzemanyagnak a lehető legteljesebben kell égnie, mivel az el nem égett üzemanyag a tolóerő és a specifikus impulzus elvesztését jelenti. A probléma megoldása számos intézkedéssel érhető el:

• A fejben lévő fúvókák számának maximális növelése, az egy fúvókán keresztüli áramlás arányos minimalizálásával. (Az F-1 motor fúvókafeje 2600 oxigén- és 3700 kerozin-befecskendezővel van felszerelve).
• A fejben lévő fúvókák elrendezésének speciális geometriája és az üzemanyag- és oxidálófúvókák váltakozási sorrendje.
• A fúvókacsatorna speciális formája, melynek köszönhetően a csatornán áthaladva forgást ad, a kamrába kerülve pedig centrifugális erő hatására oldalra szóródik.

Hűtőrendszer

A folyékony hajtóanyagú motor égésterében lezajló folyamatok gyorsasága miatt a kamrában keletkező hőnek csak jelentéktelen része (százaléka) kerül át a motor szerkezetébe, azonban a magas égési hőmérséklet (néha 3000 K felett), és jelentős mennyiségű hő szabadul fel, ennek kicsi része is elegendő a motor termikus tönkretételéhez, ezért nagyon sürgető a folyékony-hajtóanyagú motor anyagrészének magas hőmérséklettől való védelme. . Ennek megoldására két alapvető módszer létezik, amelyeket gyakran kombinálnak - a hűtés és a hővédelem.

Szivattyús tüzelőanyag-ellátású folyékony hajtóanyagú rakétamotorok esetében főként egy hűtési módszert alkalmaznak a folyékony hajtóanyagú motorkamra falainak hővédelmének egy módszerével együtt: áramlásos hűtésés falréteg [ismeretlen kifejezés]. Kis lökettérfogatú motoroknál ezt gyakran használják ablatív hűtési módszer.

Áramlásos hűtés abból áll, hogy az égéstér falában és a fúvóka felső, leginkább fűtött részében ilyen vagy olyan módon üreg jön létre (néha "hűtőköpenynek" is nevezik), amelyen keresztül az egyik tüzelőanyag-komponens (általában üzemanyag) áthalad, mielőtt belép a fúvókafejbe, így lehűtve a kamra falát.

Ha a hűtőelem által elnyelt hő magával a hűtőfolyadékkal együtt visszatér a kamrába, akkor egy ilyen rendszert " regeneratív", ha a visszautasított hő nem jut be az égéstérbe, hanem kívülre távozik, akkor ezt nevezzük „ független»Áramlásos hűtési módszerrel.

Különféle technológiai módszereket fejlesztettek ki a hűtőköpeny létrehozására. A V-2 rakétamotor kamrája például két acélhéjból állt, egy belsőből (az úgynevezett "tűzfal") és egy külsőből, amelyek egymás alakját ismételték meg. A héjak közötti résen egy hűtőkomponens (etanol) haladt át. A rés vastagságában bekövetkezett technológiai eltérések miatt egyenetlen folyadékáramlás keletkezett, aminek következtében a belső héj helyi túlmelegedési zónái jöttek létre, amelyek ezekben a zónákban gyakran kiégtek katasztrofális következményekkel.

A modern motorokban a kamrafal belső része erősen hővezető bronzötvözetekből készül. Keskeny vékonyfalú csatornákat hoz létre marással (15D520 RN 11K77 "Zenith", RN 11K25 "Energy"), vagy savas maratással (SSME Space Shuttle). Kívül ez a szerkezet szorosan egy acélból vagy titánból készült tartólemez köré van tekerve, amely érzékeli a kamra belső nyomásának erőterhelését. A csatornákon egy hűtőkomponens kering. Néha a hűtőköpenyt vékony hővezető csövekből állítják össze, a tömörség érdekében bronzötvözetből forrasztják, de az ilyen kamrákat alacsonyabb nyomásra tervezték.

Rakétamotor indítása

A folyékony hajtóanyagú motor indítása felelősségteljes művelet, amely súlyos következményekkel jár a végrehajtás során fellépő vészhelyzetek esetén.

Ha az üzemanyag komponensek öngyulladóak, azaz egymással fizikai érintkezéskor kémiai égési reakcióba lépnek (például heptil/salétromsav), az égési folyamat beindítása nem okoz gondot. De abban az esetben, ha a komponensek nem ilyenek (például oxigén / kerozin), külső gyújtási iniciátorra van szükség, amelynek hatását pontosan össze kell hangolni az üzemanyag-alkatrészek égéstérbe való ellátásával. Az el nem égett üzemanyag-keverék nagy pusztító erejű robbanóanyag, a kamrában való felhalmozódása súlyos balesettel fenyeget.

A tüzelőanyag meggyulladását követően magától megtörténik az égési folyamat folyamatos fenntartása: az égéstérbe ismét belépő tüzelőanyag meggyullad a korábban bevitt részek égése során keletkező magas hőmérséklet miatt.

Az üzemanyag kezdeti begyújtásához az égéstérben a rakétamotor indításakor különböző módszereket alkalmaznak:

• Öngyulladó alkatrészek (általában foszfortartalmú indító üzemanyagokon alapuló, oxigénnel kölcsönhatásba lépő öngyulladások) alkalmazása, amelyeket a motorindítási folyamat legelején speciális, kiegészítő fúvókákon keresztül juttatnak be a kamrába a segédüzemanyagból. rendszert, és az égés megkezdése után a fő alkatrészeket szállítják. A kiegészítő üzemanyagrendszer jelenléte bonyolítja a motor kialakítását, de lehetővé teszi annak ismételt újraindítását.
• Az égéstérben, a fúvókafej közelében elhelyezett elektromos gyújtó, amely bekapcsolva elektromos ívet vagy nagyfeszültségű szikrasorozatot hoz létre. Ez a gyújtó eldobható. Miután az üzemanyag meggyullad, kiég.
• Pirotechnikai gyújtó. A fúvókafej közelében lévő kamrában egy kis gyújtós pirotechnikai ellenőrzőt helyeznek el, amelyet elektromos gyújtóval gyújtanak meg.

Az automatikus motorindítás időben beállítja a gyújtó és az üzemanyag-ellátás működését.

A nagy folyékony hajtóanyagú rakétamotorok szivattyúzó tüzelőanyag-rendszerrel indítása több szakaszból áll: először a TNA elindul és felveszi a sebességet (ez a folyamat több fázisból is állhat), majd bekapcsolják a fő rakétahajtóművek szelepeit, általában két vagy több szakaszban, fokozatosan növelve a tolóerőt szakaszról lépésre a normál felé.

Viszonylag kis méretű hajtóműveknél a gyakorlatban a folyékony hajtóanyagú rakétamotorok 100%-os tolóerővel történő kibocsátásával kell kezdeni, amit "ágyúnak" neveznek.

LRE automata vezérlőrendszer

A modern folyékony hajtóanyagú rakétamotor meglehetősen összetett automatizálással van felszerelve, amelynek a következő feladatokat kell végrehajtania:

• A motor biztonságos indítása és kimenete a fő üzemmódba.
• Stabil működési mód fenntartása.
• Tolóerő változtatása a repülési programnak megfelelően vagy külső vezérlőrendszerek parancsára.
• A motor leállítása, amikor a rakéta elér egy adott pályát (pályát).
• A komponensek fogyasztásának arányának szabályozása.

Az üzemanyag- és oxidálószerpályák hidraulikus ellenállásainak technológiai szórása miatt a valós motorban az alkatrészfogyasztás aránya eltér a számítotttól, ami a számított értékekhez képest a tolóerő és a fajlagos impulzus csökkenését vonja maga után. Ennek eredményeként előfordulhat, hogy a rakéta soha nem fogja teljesíteni a feladatát, mivel teljesen elfogyasztotta az egyik hajtóanyagot. A rakétázás hajnalán ezzel küzdöttek, garantált üzemanyag-utánpótlást teremtve (a rakétát a számítottnál több üzemanyaggal töltik fel, hogy a tényleges repülési feltételek esetleges eltérésére elegendő legyen a számítottaktól) . A garantált üzemanyag-ellátás a hasznos teher terhére jön létre. Jelenleg a nagy rakéták automatikus vezérlőrendszerrel vannak felszerelve az alkatrészfogyasztás arányára, amely lehetővé teszi, hogy ezt az arányt a számított érték közelében tartsák, csökkentve ezzel a garantált üzemanyag-ellátást, és ennek megfelelően növelve a hasznos teher tömegét.
Az automatikus hajtásrendszer vezérlőrendszere az üzemanyagrendszer különböző pontjain nyomás- és áramlásérzékelőket tartalmaz, végrehajtó szervei pedig a fő LPRE szelepek és a turbinavezérlő szelepek (1. ábrán - 7., 8., 9. és 10. pozíció).

Üzemanyag alkatrészek

Az üzemanyag-alkatrészek megválasztása az egyik legfontosabb döntés a rakétahajtóművek tervezésénél, amely előre meghatározza a motor tervezésének és az azt követő műszaki megoldásoknak számos részletét. Ezért a rakétahajtómű tüzelőanyagának megválasztását a motor és a rakéta, amelyre fel van szerelve, céljának, működési feltételeinek, gyártási technológiájának, tárolásának, az indítóhelyre szállításának stb. átfogó figyelembevételével kell elvégezni. .

A komponensek kombinációját jellemzõ egyik legfontosabb mutató a fajlagos impulzus, ami különösen fontos az ûrjármûvek hordozórakétáinak tervezésénél, hiszen az üzemanyag és a hasznos teher tömegének aránya, és ebből adódóan a rakomány mérete és tömege. egész rakéta (lásd Ciolkovszkij képletét), amely, ha a fajlagos impulzus nem elég nagy, irreálisnak bizonyulhat. Az 1. táblázat a folyékony tüzelőanyag-komponensek egyes kombinációinak fő jellemzőit mutatja be.

Asztal 1

Oxidálószer	Üzemanyag	Átlagos sűrűség üzemanyag, g / cm³	Kamra hőmérséklete égés, K	Érvénytelen impulzus, s
Oxigén	Hidrogén	0,3155	3250	428
	Kerozin	1,036	3755	335
	Aszimmetrikus dimetil-hidrazin	0,9915	3670	344
	Hidrazin	1,0715	3446	346
	Ammónia	0,8393	3070	323
Dinitrogén-tetroxid	Kerozin	1,269	3516	309
	Aszimmetrikus dimetil-hidrazin	1,185	3469	318
	Hidrazin	1,228	3287	322
Fluor	Hidrogén	0,621	4707	449
	Hidrazin	1,314	4775	402
	Pentaboran	1,199	4807	361

A sűrített hideg gázzal (például levegővel vagy nitrogénnel) működő sugárhajtóművek szintén egykomponensűek. Az ilyen motorokat gázsugárhajtóműveknek nevezik, és egy szelepből és egy fúvókából állnak. A gázsugaras motorokat ott használják, ahol a kipufogósugár termikus és kémiai hatásai elfogadhatatlanok, és ahol a fő követelmény a tervezés egyszerűsége. Ezeknek a követelményeknek meg kell felelniük például a hátuk mögött egy hátizsákban elhelyezett egyéni űrhajós mozgási és manőverezési eszközöknek (UPMK), amelyeket úgy terveztek, hogy az űrhajón kívüli munkavégzés során mozogjanak. Az UPMK két hengerről üzemel sűrített nitrogénnel, amelyet mágnesszelepeken keresztül juttatnak a 16 hajtóműből álló meghajtórendszerbe.

Háromkomponensű rakétahajtóművek

Az 1970-es évek eleje óta a Szovjetunióban és az Egyesült Államokban tanulmányozták a háromkomponensű motorok koncepcióját, amelyek hidrogénként használva nagy fajlagos impulzust és magasabb átlagos üzemanyagsűrűséget (és ennek következtében kisebb térfogatú és tömegű motort) kombinálnak. üzemanyagtartályok). szénhidrogén üzemanyagokra jellemző. Indításkor egy ilyen motor oxigénnel és kerozinnal működne, nagy magasságban pedig folyékony oxigén és hidrogén használatára váltana. Ez a megközelítés valószínűleg lehetővé teszi egy egylépcsős űrhordozó létrehozását. A háromkomponensű motor orosz példája az RD-701 LPRE, amelyet az újrafelhasználható MAKS űrszállító rendszerhez fejlesztettek ki.

Lehetőség van két üzemanyag egyidejű felhasználására is - például hidrogén - berillium - oxigén és hidrogén - lítium - fluor (berillium és lítium ég, illetve a hidrogént többnyire munkafolyadékként használják), ami lehetővé teszi a meghatározott impulzusértékek elérését. 550-560 másodperc környékén, bár technikailag nagyon nehéz és a gyakorlatban soha nem használták.

Rakétavezérlés

A folyékony hajtóanyagú rakétákban a hajtóművek gyakran a tolóerő generálásának fő funkciója mellett a repülésirányítási szerepet is betöltik. Már az első V-2 irányított ballisztikus rakétát a sugárhajtóműben a fúvóka kerülete mentén elhelyezett 4 grafit gázdinamikus kormánylapát segítségével irányították. Ezek a kormányok eltérítve eltérítették a sugár egy részét, ami megváltoztatta a hajtómű tolóereje irányát, és a rakéta tömegközéppontjához viszonyítva erőnyomatékot hoztak létre, ami az irányító művelet volt. Ez a módszer jelentősen csökkenti a motor tolóerejét, ráadásul a sugársugárban lévő grafitkormányok erős eróziónak vannak kitéve, és nagyon rövid az időigényük.
Modern rakétavezérlő rendszereket használnak PTZ kamerák LRE, amelyek a rakétatest csapágyelemeihez vannak rögzítve olyan zsanérok segítségével, amelyek lehetővé teszik a kamera egy vagy két síkban történő elfordulását. A tüzelőanyag-komponenseket rugalmas csővezetékek - harmonika segítségével juttatják a kamrába. Amikor a kamera eltér a rakéta tengelyével párhuzamos tengelytől, a kamera tolóereje hozza létre a szükséges vezérlőnyomatékot. A kamerákat hidraulikus vagy pneumatikus kormánygépek forgatják, amelyek végrehajtják a rakétavezérlő rendszer által kiadott parancsokat.
Az orosz Szojuz-2 űrhajóban a meghajtórendszer 20 fő, rögzített kamrája mellett 12 kisebb méretű forgó (mindegyik saját síkjában) vezérlőkamra található. A kormánykamrák a fő motorokkal közös üzemanyag-rendszert használnak.
A Saturn-5 hordozórakéta 11 hajtómotorjából (minden fokozat) kilenc (a központi 1. és 2. fokozat kivételével) forgó, mindegyik két síkban. Ha a főmotorokat vezérlőmotorként használják, a kamera forgási tartománya nem haladja meg a ± 5 °-ot: a fő kamera nagy tolóereje és a hátsó rekeszben való elhelyezkedése miatt, azaz jelentős távolságra a kamera A rakéta tömegközéppontjában már a kamera kismértékű elhajlása is jelentős vezérlőnyomatékot hoz létre.

A PTZ kamerák mellett néha olyan motorokat is használnak, amelyek csak a repülőgép vezérlésére és stabilizálására szolgálnak. Két, egymással ellentétes irányú fúvókákkal ellátott kamra van mereven rögzítve a készülék testéhez oly módon, hogy ezeknek a kamráknak a tolóereje nyomatékot hoz létre a berendezés egyik fő tengelye körül. Ennek megfelelően a másik két tengelyen történő vezérléshez saját vezérlőmotorpárokat is felszerelnek. Ezek a motorok (általában egykomponensűek) a készülékvezérlő rendszer parancsára kapcsolódnak be és ki, a kívánt irányba forgatva. Az ilyen vezérlőrendszereket általában tájékozódásra használják repülőgép a világűrben.

• Világhírű rakétahajtóművek

S-IC motorok és Von Braun.jpg

Propulziós rendszer Észak-amerikai Rockwell, Rocketdyne F-1. A Saturn-5 űrhordozó 1. fokozatára 5 hajtómű van felszerelve. Ezek a hajtóművek emberes repülést biztosítottak a Holdra. Tengerszinti vonóerő - 691 tf. Első repülés - 1967

Lásd még

• ORM (motor), ORM-1, ORM-12, ORM-4, ORM-5, ORM-52, ORM-65, ORM-8, ORM-9
• RD-0120, RD-107, RD-108, RD-170, RD-701

Írjon véleményt a "Folyékony hajtóanyagú rakétamotor" cikkről

Linkek

• A. A. Dorofejev.... MSTU őket. N.E.Bauman. M., 1999.
• I. I. Shuneiko.... M., 1973.
• ... A Roskosmos televíziós stúdió cselekménye.

Jegyzetek (szerkesztés)

Viszonzó Az intézkedések száma Elhelyezkedés hengerek A dugattyúk típusai Út gyújtás Forgó Kombinált Alaptípusok Uncompressor Módosítások és hibrid rendszerek Kémiai Folyékony Nukleáris Elektromos Egyéb A munkafolyadék típusa szerint Tervezési jellemzők szerint Aszinkron Szinkron Egyéb

Kivonat a folyékony hajtóanyagú rakétamotor jellemzőjéről

- Őfelségének egy küldetésben.
- Itt van! - mondta Borisz, aki hallotta, hogy Rosztovnak őfelsége helyett őfelsége kell.
És mutatta neki a tőlük száz lépésnyire lévő nagyherceget, sisakban és lovaszubbonyban, felhúzott vállával, összeráncolt szemöldökével, hogy valamit kiabál az osztrák fehér és sápadt tisztnek.
– Miért, ez a nagyherceg, de nekem a főparancsnoknak vagy az uralkodónak – mondta Rosztov, és meg akarta érinteni a lovat.
- Gróf, gróf! - kiáltotta Berg, éppoly elevenen, mint Borisz, a túloldalról felszaladva - Gróf úr, megsebesültem a jobb kezemen (véres kezet mutatva, zsebkendővel megkötve) és elöl maradtam. Gróf úr, bal kezemben tartom a kardot: a mi fajtánkban a von Bergek, gróf, mind lovagok voltak.
Berg még mindig mondott valamit, de Rosztov, nem hallgatva rá, már továbbment.
Az őrség és az üres rés mellett Rosztov, hogy ne kerüljön vissza az első sorba, amikor a lovassági őrök támadása alá került, a tartalékok vonalán hajtott, messze megkerülve azt a helyet, ahol a legforróbb lövöldözés és ágyúzás történt. hallották. Hirtelen maga előtt és csapataink mögött, olyan helyen, ahol semmiképpen sem láthatta előre az ellenséget, közeli puskatüzet hallott.
"Mi lehet az? - gondolta Rosztov. - Ellenség a csapataink hátuljában? Nem lehet, gondolta Rosztov, és hirtelen úrrá lett rajta a félelem önmagáért és az egész csata kimeneteléért. - Bármi is volt azonban - gondolta -, most nincs mit megkerülni. Itt kell keresnem a főparancsnokot, és ha minden elpusztult, akkor az én dolgom, hogy mindenkivel együtt elpusztuljak."
A Rosztovban hirtelen talált előérzet egyre jobban beigazolódott, minél tovább hajtott a Prats falu mögött található, heterogén csapatok tömegei által elfoglalt térbe.
- Mi történt? Mi történt? Kire lőnek? Ki lő? – kérdezte Rosztov, az orosz és osztrák katonákkal egy szintre lépve, akik vegyes tömegben menekültek az útjába.
- És az ördög ismeri őket? Mindenkit legyőztem! Mindent elvesztett! - Menekülő emberek tömegei válaszoltak neki oroszul, németül és csehül, és nem értették, akárcsak ő, mi folyik itt.
- Győzd le a németeket! – kiáltotta az egyik.
- És az ördög vigye el őket - árulók.
- Zum Henker diese Ruesen... [A pokolba ezekkel az oroszokkal...] ​​- motyogott valamit a német.
Több sebesült sétált az úton. Az átkok, sikolyok, nyögések egyetlen közös zümmögéssé olvadtak össze. A lövöldözés elhalt, és mint Rosztov később megtudta, orosz és osztrák katonák lőttek egymásra.
"Istenem! mi az? gondolta Rosztov. - És itt, ahol a szuverén bármelyik pillanatban láthatja őket... De nem, ez így van, csak néhány gazember. El fog múlni, nem az, nem lehet, gondolta. - Csak siess, siess elhaladni mellettük!
A vereség és a menekülés gondolata nem juthatott Rosztov fejébe. Noha pontosan a Pratsen-dombon látott francia fegyvereket és csapatokat, azon a helyen, ahol a főparancsnok keresésére kapott parancsot, nem tudta és nem is akarta elhinni.

Pratsa falu közelében Rosztovnak parancsot kapott, hogy keresse Kutuzovot és az uralkodót. De itt nemcsak nem voltak, hanem egyetlen parancsnok sem, és heterogén tömegek voltak feldúlt csapatok.
Meghajtotta a már fáradt lovat, hogy mielőbb elhaladjon ezeken a tömegeken, de minél tovább ment, annál jobban felzaklatott a tömeg. A főúton, amelyen kiment, zsúfolt kocsik, mindenféle kocsik, orosz és osztrák katonák, mindenféle csapat, sebesültek és nem sebesültek. Mindez vegyes hangoktól zúgott és nyüzsgött a Prazen Heights-on elhelyezett francia ütegek repülő ágyúgolyóinak komor hangja alatt.
- Hol van az uralkodó? hol van Kutuzov? Rosztov mindenkit megkérdezett, hogy megállhat, és senkitől sem kapott választ.
Végül megragadta a katonát a gallérjánál, és arra késztette, hogy válaszoljon magának.
- Eh! fiú testvér! Mindannyian régóta ott vannak, előre menekültek! - mondta a katona Rosztovnak, nevetve valamin, és küszködve a menekülésért.
A nyilvánvalóan részeg katonát elhagyva Rosztov megállította a rendfőnök vagy a fontos személy őrének lovát, és faggatni kezdte. A rendõr bejelentette Rosztovnak, hogy az uralkodót egy órával ezelõtt teljes sebességgel elvitték egy kocsin ezen az úton, és az uralkodót veszélyesen megsebesítették.
– Nem lehet – mondta Rosztov –, igaz, valaki más.
– Magam is láttam – mondta a rendfenntartó magabiztos vigyorral. - Itt az ideje, hogy megismerjem az uralkodót: úgy tűnik, hányszor láttam ilyesmit Péterváron. Sápadt, sápadt a hintóban. Amint felrohanhatta a négy varjút, papjaim, eldördült mellettünk: úgy tűnik, itt az ideje, hogy megismerjük a cár lovait és Ilja Ivanicsot; úgy tűnik, hogy Ilja kocsis nem úgy megy a másikkal, mint a cárral.
Rosztov elengedte a lovát, és tovább akart lovagolni. Egy elhaladó sebesült tiszt megszólította.
- Kit akarsz? – kérdezte a tiszt. - A főparancsnok? Tehát egy ágyúgolyó ölte meg, az ezredünkkel együtt.
– Nem meghalt, megsebesült – javította ki egy másik tiszt.
- Ki? Kutuzov? – kérdezte Rosztov.
- Nem Kutuzov, de mit értesz alatta - hát, ez mind egy, nem sokan maradtak életben. Menj oda, oda, abba a faluba, ott összegyűlt az összes hatóság – mondta ez a tiszt Gostiradek falura mutatva, és elment mellette.
Rosztov tempóban lovagolt, nem tudta, miért és kihez megy most. Az uralkodó megsebesült, a csata elveszett. Ezt most lehetetlen volt nem hinni. Rosztov a neki jelzett irányba lovagolt, ahonnan a távolban a torony és a templom látszott. Hová sietett? Mit mondhatna most az uralkodónak vagy Kutuzovnak, ha még ők is élnek és nem sebesültek meg?
- Ez az út, becsületed, menj, és itt megölnek - kiáltott rá a katona. - Itt fognak ölni!
- Ó! mit mondasz! – mondta egy másik. - Hová fog menni? Itt van közelebb.
Rosztov elgondolkozott, és pontosan abba az irányba hajtott, ahol azt mondták neki, hogy ölni fognak.
– Most már minden a régi: ha az uralkodó megsebesül, tényleg tudok vigyázni magamra? azt gondolta. Belépett abba a térbe, ahol leginkább a Prazen elől menekülő emberek haltak meg. A franciák még nem foglalták el ezt a helyet, az oroszok pedig, akik éltek vagy megsebesültek, már régen elhagyták. A mezőn, mint a jó szántóföldön a halmok, úgy tíz-tizenöt halott, sebesült hevert a hely minden tizedén. A sebesültek egyszerre ketten, hárman kúsztak, és hallani lehetett kellemetlen, néha színlelt, ahogy Rosztovnak tűnt, kiáltásaikat és nyögéseikat. Rosztov ügetésre indította a lovat, hogy ne lássa ezeket a szenvedő embereket, és félni kezdett. Nem az életét féltette, hanem a bátorságtól, amelyre szüksége volt, és amely, tudta, nem fogja elviselni ezeknek a szerencsétleneknek a látványát.
A franciák, akik abbahagyták a lövöldözést ezen a halottakkal és sebesültekkel teleszórt mezőn, mert nem élt rajta senki, meglátták az adjutánst, aki átlovagol rajta, fegyverrel célzott rá, és több ágyúgolyót is eldobtak. E fütyülő, szörnyű hangok és a környező halottak érzése Rosztov számára a rémület és az önsajnálat egyetlen benyomásává olvadt össze. Eszébe jutott anyja utolsó levele. „Mit érezne – gondolta –, ha most itt látna, ezen a mezőn, és rám szegezett fegyverekkel.”
Gostieradeke faluban, bár zavartan, de nagyobb rendben, orosz csapatok vonultak el a csatatérről. A francia ágyúgolyók már nem értek el ide, és a lövések hangja távolinak tűnt. Itt mindenki tisztán látta és azt mondta, hogy a csata elveszett. Kihez fordult Rosztov, senki sem tudta megmondani, hol van a szuverén, vagy hol van Kutuzov. Egyesek azt mondták, hogy az uralkodó sebesüléséről szóló pletyka igaz, mások azt mondták, hogy nem, és megmagyarázták ezt a hamis pletykát, amelyet valójában az uralkodó hintóján lovagoltak vissza a csatatérről, a sápadt és ijedt Tolsztoj gróf főmarsallról. aki másokkal együtt kilovagolt a császár kíséretében a csatatéren. Az egyik tiszt azt mondta Rosztovnak, hogy a falun túl, balra látott valakit a felsőbb hatóságoktól, és Rosztov odament, már nem abban a reményben, hogy talál senkit, csak azért, hogy megtisztítsa a lelkiismeretét maga előtt. Miután három versztot megtett, és elhaladt az utolsó orosz csapatok mellett, egy árokba ásott veteményes közelében Rosztov két lovast látott az árokkal szemben. Az egyik, fehér szultánnal a kalapján, valamiért ismerősnek tűnt Rosztov számára; Egy másik, ismeretlen lovas gyönyörű vörös lovon (ez a ló ismerősnek tűnt Rosztovnak) fellovagolt az árokhoz, sarkantyújával meglökte a lovat, és a gyeplőt elengedve könnyedén átugrott a veteményes árkán. Csak a föld omlott le a töltésről a ló hátsó patáitól. Hirtelen megfordítva a lovat, ismét visszaugrott az árkon, és tisztelettel fordult a lovashoz a fehér szultánhoz, nyilvánvalóan ugyanerre hívta. A lovas, akinek alakja ismerősnek tűnt Rosztov számára, és valamiért akaratlanul is magára vonta a figyelmét, fejével és kezével negatív mozdulatot tett, és ezzel a mozdulattal Rosztov azonnal felismerte gyászolt, imádott uralkodóját.
„De nem lehet, hogy ő, egyedül ennek az üres mezőnek a közepén” – gondolta Rosztov. Ebben az időben Alexander elfordította a fejét, és Rosztov látta, hogy kedvenc vonásai olyan élénken vésődnek az emlékezetébe. Az uralkodó sápadt volt, arca beesett és szeme beesett; de annál több báj, szelídség volt vonásaiban. Rosztov boldog volt, meg volt győződve arról, hogy az uralkodó sebéről szóló pletyka igazságtalan. Boldog volt, hogy láthatta. Tudta, hogy megteheti, sőt, közvetlenül meg kellett szólítania, és át kellett adnia, amit Dolgorukovtól utasítottak.
De ahogy egy szerelmes fiatalember remeg és enyhül, nem meri kimondani, hogy mit álmodik éjjel, és ijedten néz körül, segítséget vagy lehetőséget keresve a halasztásra és a menekülésre, amikor eljön a kívánt pillanat, és egyedül áll vele, így Rosztov most, miután elérte azt, amire mindennél jobban vágyott, nem tudta, hogyan közelítsen a szuverénhez, és ezernyi megfontolás elé állította magát, hogy ez miért kényelmetlen, illetlen és lehetetlen.
"Hogyan! Úgy tűnik, örülök, hogy kihasználhatom, hogy egyedül van és csüggedten van. Egy ismeretlen személy kellemetlennek és keménynek tűnhet számára ebben a szomorúság pillanatában; akkor most mit mondjak neki, amikor egy pillantásra megakad a szívem és kiszárad a szám? A számtalan beszéd közül, amelyeket az uralkodóhoz intézett, képzeletében komponált, most egy sem jutott eszébe. Ezek a beszédek többnyire teljesen más körülmények között hangzottak el, leggyakrabban a győzelmek és diadalok pillanatában hangzottak el, és főként a sebei halálos ágyán, miközben az uralkodó megköszönte hősies tetteit, és meghalt, szerelme a gyakorlatban megerősítette.én.
„Akkor mit kérdezzek az uralkodótól a jobbszárnyra adott parancsairól, amikor már 16 óra van, és a csata elveszett? Nem, határozottan nem kellene odamennem hozzá. Nem szabad megzavarnia a gondolkodását. Jobb ezerszer meghalni, mint rossz pillantást kapni, rossz véleményt kapni tőle” – döntötte el Rosztov, és szomorúsággal és kétségbeeséssel a szívében elhajtott, és folyamatosan visszanézett az uralkodóra, aki még mindig ugyanabban a helyzetben volt. határozatlanság helyzete.
Miközben Rosztov ezt megfontolta, és szomorúan elhajtott az uralkodó elől, von Toll kapitány véletlenül ugyanoda futott be, és az uralkodót meglátva egyenesen odahajtott hozzá, felajánlotta szolgálatait, és segített neki gyalog átkelni az árkon. A császár pihenni vágyott és rosszul érezte magát, leült egy almafa alá, Tol pedig megállt mellette. Rosztov messziről irigységgel és bűnbánattal látta, amint von Toll hosszan és lelkesen mond valamit a császárnak, amint a látszólag könnyekre fakadt császár a kezével lehunyta a szemét, és megrázta Toll kezét.
– És én lehetnék a helyében? gondolta magában Rosztov, és alig visszatartva az uralkodó sorsa miatti sajnálkozás könnyeit, teljes kétségbeesésében továbbhajtott, nem tudva, hová és miért megy most.
Kétségbeesése annál intenzívebb volt, mert úgy érezte, saját gyengesége okozza bánatát.
Nemcsak megtehette, de el is kellett hajtania a szuverénhez. És ez volt az egyetlen alkalom, hogy megmutassa a szuverén hűségét. És nem használta... "Mit csináltam?" azt gondolta. És megfordította lovát, és visszavágtatott arra a helyre, ahol a császárt látta; de az árkon túl nem volt senki. Csak szekerek és kocsik közlekedtek. Az egyik teherautóból Rosztov megtudta, hogy a Kutuzov-főhadiszállás a közelben található abban a faluban, ahová a szállítmányok indultak. Rosztov követte őket.
Előtte Kutuzov lovaglója haladt, takaróban vezetve a lovakat. Egy szekér követte az őrt, és egy régi udvar, sapkában, báránybőr kabátban és görbe lábakkal követte a szekeret.
- Titusz, és Titusz! - mondta a mester.
- Mit? Az öreg szórakozottan válaszolt.
- Titusz! Menj csépelni.
- Eh, te bolond! - mondta dühösen köpködve az öreg. Eltelt egy kis néma mozgás, és ugyanaz a vicc megismétlődött.
Este öt órakor a csata minden ponton elveszett. Több mint száz fegyver volt már a franciák hatalmában.
Przsebisevszkij hadtestével letette a fegyvert. Más oszlopok az emberek mintegy felét elvesztve feldúlt, vegyes tömegben visszavonultak.
Lanzheron és Dokhturov csapatainak maradványai keveredve a gátakon és Augesta falu partjain lévő tavak körül tolongtak.
6 órakor még csak az Augesta gátnál hallatszott néhány francia forró ágyú, akik a Prazen Heights lejtőjén számos üteget sorakoztak fel, és a visszavonuló csapatainkat verték.
Az utóvédben Dokhturov és mások zászlóaljakat gyűjtve visszalőttek a mieinket üldöző francia lovasságtól. Kezdett sötétedni. Augesta keskeny gátján, amelyen oly sok éven át békésen ült sapkában egy öreg molnár horgászbotokkal, míg unokája, inge ujját feltűrve, egy locsolókannában remegő ezüsthalat babrált; ezen a gáton, amelyen oly sok éven át békésen haladtak tovább búzával megrakott, bozontos kalapban és kék kabátban ikerkocsijaik, a morvák és a liszttől poros, ugyanazon a gáton hagyott fehér szekerekkel - most ezen a keskeny gáton a kocsik és ágyúk között a halálfélelemtől eltorzult emberek zsúfolódtak össze a lovak alatt és a kerekek között, egymást zúzva, meghalva, átsétálva a haldoklókon és néhány lépés megtétele után megölve egymást. éppúgy megölték.
Tíz másodpercenként levegőt fújva egy ágyúgolyó fröccsent ki vagy egy gránát robbant ennek a sűrű tömegnek a közepén, megölve és vérrel permetezve a közelben állókat. Dolokhov karjában megsérült, gyalog, századának tucatnyi katonája (ő már tiszt volt) és ezredparancsnoka, lóháton, az egész ezred maradványai voltak. A tömegtől vonszolva benyomultak a gát bejáratába, és minden oldalról összeszorítva megálltak, mert a ló előtt az ágyú alá esett, a tömeg kirántotta. Az egyik ágyúgolyó megölt valakit mögöttük, egy másik elöl talált, és Dolokhov vérét fröcskölte. A tömeg kétségbeesetten haladt előre, összezsugorodott, lépett néhány lépést, és ismét megállt.
Járd ezt a száz lépést, és valószínűleg megmenekülsz; még két percig állni, és valószínűleg mindenki azt hitte, hogy meghalt. A tömeg közepén álló Dolokhov a gát széléhez rohant, két katonát ledöntve a tavat borító csúszós jégre menekült.
- Fordulj, - kiáltotta az alatta recsegő jégen pattogva, - fordulj! A fegyverre kiáltott. - Tartja!...
A jég megtartotta, de meggörbült és megrepedt, és nyilvánvaló volt, hogy nemcsak a fegyver vagy a tömeg alatt, hanem egyedül is alatta fog összeroskadni. Ránéztek, és a partra húzódtak, nem mertek a jégre lépni. Az ezredparancsnok, aki lóháton volt a bejáratnál, felemelte a kezét, kinyitotta a száját, és Dolokhovhoz fordult. Hirtelen az egyik ágyúgolyó olyan mélyen sípolt a tömeg fölött, hogy mindenki lehajolt. Valami belezuhant a nedvesbe, és a tábornok a lovával egy vértócsába esett. Senki sem nézett a tábornokra, eszébe sem jutott felnevelni.
- Menj a jégre! jégre ment! Gyerünk! fordulj meg! al nem hallod! Gyerünk! - a tábornokot eltaláló ágyúgolyó után hirtelen számtalan hang hallatszott, nem tudva, mit és miért kiabálnak.
Az egyik hátsó löveg a gátba behatolva a jégre csapódott. A gátról katonák tömegei menekülni kezdtek a befagyott tóba. Az egyik frontkatona alatt megrepedt a jég, és az egyik lába a vízbe került; magához akart térni és derékba esett.
A legközelebbi katonák tétováztak, az ágyús szán megállította lovát, de hátulról még mindig kiáltások hallatszottak: „Menj a jégre, mi van, menj! menj!" És a tömegből rémült sikolyok hallatszottak. A fegyvert körülvevő katonák integettek a lovaknak és verték őket, hogy guruljanak és mozogjanak. A lovak elindultak a partról. A gyalogosokat tartó jég egy hatalmas darabban omlott össze, és a jégen tartózkodó mintegy negyven ember rohant előre-hátra, egymást fulladva.
Az ágyúgolyók továbbra is egyenletesen fütyültek, és a jégre, a vízbe, és leggyakrabban a gátat, tavakat és partot borító tömegbe zuhantak.

A Pratsenszkaja-dombon, azon a helyen, ahol a zászlórúddal a kezében elesett, Andrej Bolkonszkij herceg vérezve feküdt, és anélkül, hogy tudta volna, halk, szánalmas és gyerekes nyögéssel nyögött.
Estére abbahagyta a nyögést és teljesen megnyugodott. Nem tudta, meddig tart a feledés. Hirtelen újra úgy érezte, hogy él, és égő és tépő fájdalomtól szenved a fejében.
– Hol van ez a magas ég, amelyet eddig nem ismertem, és ma láttam? volt az első gondolata. A szenvedést sem ismertem, gondolta. - Igen, eddig nem tudtam semmit. De hol vagyok?"
Hallgatni kezdett, és hallotta a közeledő lovak taposásának hangjait és a franciául beszélő hangok hangját. Kinyitotta a szemét. Fölötte ismét ugyanaz a magas ég volt, még magasabbra emelkedő lebegő felhőkkel, amelyen át lehetett látni a kék végtelent. Nem fordította el a fejét, és nem látta azokat, akik a patások és hangok zajából ítélve odahajtottak hozzá és megálltak.
A lovasok, akik megérkeztek, Napóleon voltak, két adjutáns kíséretében. A csatatéren megkerülő Bonaparte kiadta az utolsó parancsot, hogy erősítsék meg az Augesta-gátnál tüzelő ütegeket, és megvizsgálta a csatatéren maradt halottakat és sebesülteket.
- De beaux hommes! [Szép!] - mondta Napóleon a meggyilkolt orosz gránátosra nézve, aki földbe temetett arccal, megfeketedett tarkójával hason feküdt, és egyik már zsibbadt kezét messzire dobta.
- Les munitions des pieces de position sont epuisees, uram! [Nincs több akkumulátortöltés, felség!] - mondta ekkor az adjutáns, aki az Augestben lőtt ütegekből jött.
- Faites avancer celles de la reserve, [Mondd, hogy hozzam a tartalékokból.] - mondta Napóleon, és néhány lépést elhajtott, és megállt András herceg felett, aki a hátán feküdt, és a zászlórúd mellette volt. (a transzparenst a franciák már elvitték trófeaként) ...
- Voila une belle mort, [Itt egy szép halál,] - mondta Napóleon Bolkonszkijra nézve.
András herceg megértette, hogy ezt róla mondták, és hogy Napóleon beszél. Hallotta az apa nevét annak, aki ezeket a szavakat mondta. De hallotta ezeket a szavakat, mintha légy zümmögését hallotta volna. Nemhogy nem érdeklődött irántuk, de észre sem vette, és azonnal elfelejtette őket. A feje égett; érezte, hogy vér árad ki belőle, és látta maga fölött a távoli, magas és örök eget. Tudta, hogy Napóleon az ő hőse, de abban a pillanatban Napóleon olyan kicsiny, jelentéktelen embernek tűnt számára ahhoz képest, ami most történik a lelke és e magas, végtelen égbolt között, amelyen felhők futottak át. Abban a pillanatban teljesen egyforma volt, bárki is állt fölötte, bármit is mondott róla; csak annak örült, hogy az emberek megálltak fölötte, és csak azt kívánta, hogy ezek az emberek segítsenek neki, és visszahozzák az életbe, ami olyan szépnek tűnt számára, mert ő ezt most másképp értette. Minden erejét összeszedte, hogy megmozduljon és hangot adjon. Gyengén mozgatta a lábát, és gyenge, fájdalmas felnyögést hallatott, ami őt is megsajnálta.
- A! él – mondta Napóleon. - Vedd fel ezt a fiatalembert, ce jeune homme, és vidd az öltözőbe!
Napóleon ezt követően továbbhajtott Lan marsallal, aki kalapját levéve, mosolyogva gratulálva a győzelméhez, odahajtott a császárhoz.
András herceg nem emlékezett semmire: eszméletét vesztette a borzalmas fájdalomtól, ami miatt hordágyra tették, mozgás közbeni remegéstől és a kötözőállomáson felhangzó sebtől. Csak a nap végén ébredt fel, amikor kapcsolatba hozták más orosz sebesült és elfogott tisztekkel, és kórházba szállították. Ennél a mozdulatnál némileg felfrissültnek érezte magát, körül tudott nézni, sőt beszélni is tudott.
Amikor felébredt, először egy francia kísérőtiszt szavait hallotta, aki sietve így szólt:
- Itt meg kell állnunk: a császár most elmúlik; örömet okoz majd neki látni ezeket a fogoly mestereket.
„Ma annyi fogoly van, szinte az egész orosz hadsereg, hogy valószínűleg már unja” – mondta egy másik tiszt.
- No de! Azt mondják, ez Sándor császár összes gárdájának parancsnoka - mondta az első, és egy fehér lovassági egyenruhás orosz tisztre mutatott.
Bolkonsky felismerte Repnin herceget, akivel a pétervári világban találkozott. Mellette egy másik 19 éves fiú állt, szintén egy sebesült lovastiszt.
Bonaparte, vágtában fellovagolt, megállította a lovat.
- Ki az idősebb? - mondta, amikor meglátta a foglyokat.
Ezredes, Repnin herceget nevezték ki.
- Ön a parancsnoka Sándor császár lovasezredének? – kérdezte Napóleon.
- Parancsoltam egy századot - válaszolta Repnin.
– Az ezred becsületesen teljesítette kötelességét – mondta Napóleon.
„Egy nagyszerű parancsnok dicsérete a legjobb jutalom egy katonának” – mondta Repnin.
– Örömmel adom – mondta Napóleon. - Ki ez a fiatalember melletted?
Repnin herceg Sukhtelen hadnagyot nevezte ki.
Napóleon ránézett mosolyogva:
- II est venu bien jeune se frotter a nous. [Fiatalnak tűnt, hogy versenyezzen velünk.]
„A fiatalság nem zavarja a bátorságot” – mondta Sukhtelen megtört hangon.
– Kiváló válasz – mondta Napóleon. - Fiatalember, messzire mész!
András herceg, a foglyok trófeájának teljessége érdekében, szintén a császár elé állította, nem vonhatta magára figyelmét. Napóleonnak nyilvánvalóan eszébe jutott, hogy látta őt a pályán, és megszólítva a fiatalember nevét használta - jeune homme, amely alatt Bolkonszkij először tükröződött emlékezetében.
- Et vous, jeune homme? No, és te, fiatalember? - fordult hozzá, - hogy érzed magad, mon bátor?
Annak ellenére, hogy öt perccel azelőtt András herceg szólhatott néhány szót az őt szállító katonákhoz, most, közvetlenül Napóleonra szegezve a tekintetét, elhallgatott... Annyira jelentéktelennek tűnt abban a pillanatban az összes érdek, ami foglalkoztatta. Napóleon, ő maga is olyan kicsinyes hősének tűnt, ezzel a kicsinyes hiúsággal és a győzelem örömével, ahhoz a magas, tisztességes és kedves mennyországhoz képest, amelyet látott és megértett - hogy nem tudott neki válaszolni.
Igen, és minden olyan haszontalannak és jelentéktelennek tűnt a gondolat szigorú és fenséges szerkezetéhez képest, amely a kihalt vérből, a szenvedésből és a halál szoros várakozásából eredő erő meggyengülését okozta benne. András herceg Napóleon szemébe nézve a nagyság jelentéktelenségére gondolt, az élet jelentéktelenségére, amelynek értelmét senki sem érthette, és a halál még nagyobb jelentéktelenségére, amelynek értelmét senki sem tudta megérteni és megmagyarázni az élőktől. .
A császár válaszra sem várva elfordult, és elhajtott, az egyik vezérhez fordult:
- Vigyázzanak ezek az urak és vigyék őket az én bivakomba; vizsgálja meg dr. Larreyem a sebeiket. Viszlát, Repnin herceg – és ő a lovat érintve vágtában lovagolt tovább.
Az arcán az önelégültség és a boldogság sugárzott.
Azok a katonák, akik elhozták András herceget, és eltávolítottak tőle egy arany ikont, amelyet Marya hercegnő akasztott testvérükre, látva, hogy a császár milyen kedvesen bánt a foglyokkal, siettek visszaadni az ikont.
András herceg nem látta, hogy ki és hogyan vette fel újra, de egyenruhája fölött hirtelen egy ikont talált magának egy kis aranyláncon.
„Jó lenne – gondolta Andrej herceg, miközben erre a kis ikonra pillantott, amelyet nővére olyan érzéssel és áhítattal függesztett fel –, jó lenne, ha minden olyan világos és egyszerű lenne, mint ahogy Marya hercegnőnek látszik. Milyen jó lenne tudni, hol keressünk segítséget ebben az életben, és mire számíthatunk utána, ott, a sír mögött! Milyen boldog és nyugodt lennék, ha most azt mondhatnám: Uram, könyörülj rajtam!... De kinek mondjam ezt! Vagy a hatalom - határozatlan, felfoghatatlan, amelyhez nemcsak szólni nem tudok, de szavakkal kifejezni sem - nagy minden vagy semmi - mondta magában -, vagy ez az Isten, aki itt, ebbe a tenyérbe van varrva, Marya hercegnő? Semmi, semmi sem igaz, kivéve mindennek a jelentéktelenségét, amit értek, és valami felfoghatatlan, de a legfontosabb dolog nagyszerűségét!"
A hordágy mozogni kezdett. Minden lökésnél ismét elviselhetetlen fájdalmat érzett; a lázas állapot felerősödött, és delíriumba kezdett. Az apáról, feleségről, nővérről és leendő fiúról álmodozó álmok és a csata előtti éjszakán átélt gyengédség, a kis, jelentéktelen Napóleon alakja és mindezek felett a magas ég képezték lázas elképzeléseinek alapját.
Csendes életnek és nyugodt családi boldogságnak tűnt Bald Hillsben. Már élvezte ezt a boldogságot, amikor hirtelen megjelent a kis Napóleon közönyös, korlátozott és boldog tekintetével mások szerencsétlenségéből, és elkezdődtek a kétségek, a gyötrelmek, és csak a mennyország ígért nyugalmat. Reggelre minden álom összekeveredett és beleolvadt a káoszba és az öntudatlanság és a feledés sötétjébe, amelyeket maga Larrey, Doktor Napóleon véleménye szerint sokkal inkább a halál, mint a felépülés old meg.
- C "est un sujet nerveux et bilieux," mondta Larrey, "il n" en rechappera pas. [Ideges és epés ember, nem fog felépülni.]
András herceget a többi reménytelen sebesülttel együtt a lakók gondozásába helyezték.

1806 elején Nyikolaj Rosztov nyaralni tért vissza. Gyenyiszov is hazafelé tartott Voronyezsbe, és Rosztov rávette, hogy menjen vele Moszkvába, és maradjon a házukban. Az utolsó előtti állomáson, barátjával találkozva, Denisov három üveg bort ivott meg vele, és Moszkva felé közeledve az út egyenetlenségei ellenére sem ébredt fel, a szánkók alján feküdt, Rosztov közelében, amely közeledtével Moszkva egyre inkább a türelmetlenségbe került.
„Hamarosan jön? Hamarosan jön? Ó, ezek az elviselhetetlen utcák, boltok, tekercsek, lámpák, taxik! gondolta Rosztov, amikor már felírták a vakációikat az előőrsön, és beléptek Moszkvába.
- Denisov, megérkeztünk! Alvás! – mondta, és egész testével előrehajolt, mintha ezzel a pozícióval a szán mozgásának felgyorsítását remélné. Denisov nem válaszolt.
- Itt van a kereszteződés sarkán, ahol Zakhar, a taxis áll; itt van ő és Zakhar, és még mindig ugyanaz a ló. Itt az üzlet, ahol mézeskalácsot vásároltak. Hamarosan jön? Jól!
- Akkor melyik ház? - kérdezte a sofőr.
- Igen, a végén a nagyra, ahogy nem látod! Ez a mi otthonunk – mondta Rosztov –, ez a mi otthonunk! Denisov! Denisov! most jövünk.
Denisov felemelte a fejét, megköszörülte a torkát, és nem szólt semmit.
- Dmitrij, - Rosztov a lakájhoz fordult a besugárzásnál. - Ez a mi tüzünk, nem?
- Tehát pontosan a papa irodájában és a papa irodájában világít.
- Még nem feküdtél le? A? mit gondolsz? Nézd, ne felejtsd el, azonnal szerezz nekem egy új magyar kabátot – tette hozzá Rosztov, tapogatva új bajuszát. - Gyerünk - kiáltott a sofőrnek. - Igen, ébredj fel, Vasya - fordult Denisovhoz, aki ismét lehajtotta a fejét. - Gyerünk, menjünk, három rubel vodkáért, gyerünk! - kiáltotta Rosztov, amikor a szánkók már három háznyira voltak a bejárattól. Úgy tűnt neki, hogy a lovak nem mozdulnak. Végül a szán jobbra fordult a bejárathoz; Fent Rosztov egy ismerős párkányt látott törött vakolattal, egy tornácot, egy járdaoszlopot. Menet közben kiugrott a szánból, és berohant a járatba. A ház is mozdulatlanul, boldogtalanul állt, mintha nem érdekelné, ki jött oda. A folyosón nem volt senki. "Istenem! minden rendben? " - gondolta Rosztov, és egy percre megállt, és egy pillanatra elsüllyedt szívvel állt meg, és azonnal rohanni kezdett a bejáraton és az ismerős, kanyargós lépcsőkön. A zárnak ugyanaz a kilincse, amelynek tisztátalanságáért a grófnő haragudott, szintén gyengén kinyílt. Egy faggyúgyertya égett az előcsarnokban.
Az öreg Mikhaila egy ládán aludt. Prokofy, a látogató lakáj, aki olyan erős volt, hogy a hintót a hátánál fogva felemelte, leült, és a széléről kötött szárú cipőt. A kinyílt ajtóra pillantott, és közömbös, álmos arckifejezése hirtelen ijedt eksztatikussá változott.
- Apák, fények! Fiatal a gróf! Sírt, és felismerte a fiatal mestert. - Mi az? Kedvesem! - Prokofy pedig az izgalomtól remegve a szalon ajtajához rohant, valószínűleg bejelenteni, de láthatóan ismét meggondolta magát, visszament, és az ifjú mester vállára támaszkodott.
- Egészséges vagy? – kérdezte Rosztov, és elhúzta magától a kezét.
- Hál 'Istennek! Minden dicsőség Istené! most evett! Hadd lássam, excellenciás uram!
- Rendben?
- Hála Istennek, hála Istennek!
Rosztov, teljesen megfeledkezve Gyenyiszovról, nem akarta, hogy bárki is figyelmeztesse, levette a bundáját, és lábujjhegyen berohant a sötét, nagy terembe. Mind ugyanaz, ugyanazok a kártyaasztalok, ugyanaz a csillár egy tokban; de valaki már látta az ifjú mestert, s mielőtt ideje lett volna a szalonba rohanni, amint valami sebesen, viharszerűen kirepült az oldalajtón, átölelte és csókolni kezdte. Még egy, harmadik, ugyanaz a lény ugrott ki egy másik, harmadik ajtón; még több ölelés, több puszi, több sikoly, örömkönnyek. Nem tudta megállapítani, hol és ki az apa, ki Natasa, ki Petya. Mindenki egyszerre sikoltozott, beszélt és csókolt. Csak az anya nem volt köztük – emlékezett erre.
- És nem tudtam... Nikolushka... barátom!
- Itt van... a mi... Barátom, Kolja... Megváltozott! Nincs gyertya! Tea!
- Igen, akkor csókolj meg!
- Drágám... de akkor én.
Szonja, Natasa, Petya, Anna Mihajlovna, Vera, az öreg gróf megölelte; és az emberek és a szobalányok, akik megtöltötték a szobákat, fenyítettek és ziháltak.
Petya a lábán lógott. - És akkor! – kiáltotta. Natasa, miután magához hajolta, az egész arcát megcsókolta, elugrott tőle és magyar asszonya padlójába kapaszkodva ugrott egy helyben, mint egy kecske, és szúrósan rikoltozott.
Mindenfelől örömkönnyek csillogtak, szerelmes szemek, mindenfelől csókot kereső ajkak.
Sonya, olyan vörös, mint a vörös hal, szintén a kezét fogta, és boldog tekintetben sugárzott a szemére szegezve, amire várt. Sonya már 16 éves, és nagyon szép volt, különösen a boldog, lelkes újjászületés pillanatában. Ránézett, nem vette le a szemét, mosolygott és visszatartotta a lélegzetét. Hálásan pillantott rá; de még mindig vártam és kerestem valakit. Az öreg grófnő még nem jött ki. És ekkor léptek hallatszottak az ajtóban. A lépések olyan gyorsak voltak, hogy nem lehettek az anyja lépései.
De ő volt az új, számára még ismeretlen ruhában, nélküle varrva. Mindenki otthagyta, ő pedig odarohant hozzá. Amikor találkoztak, a nő zokogva esett a mellkasára. Nem tudta felemelni az arcát, és csak magyar asszonya hideg zsinórjaihoz szorította. Denisov, akit senki sem vett észre, belépett a szobába, ott állt, és szemét dörzsölve nézte őket.
– Vaszilij Gyenyiszov, a fia barátja – ajánlotta magát a grófnak, aki kérdőn nézett rá.
- Üdvözöljük. Tudom, tudom – mondta a gróf, és megcsókolta és átölelte Denisovot. - Nikolushka írta... Natasha, Vera, itt van Denisov.
Ugyanazok a boldog, lelkes arcok fordultak Denisov szőrös alakja felé, és vették körül.
- Drágám, Denisov! - sikította Natasha, nem emlékezett magára örömmel, odaugrott hozzá, megölelte és megcsókolta. Mindenki zavarba jött Natasha tettétől. Deniszov is elpirult, de mosolygott és megfogta Natasa kezét és megcsókolta.
Gyenyiszovot a számára előkészített szobába vitték, és a rosztovok mind a Nikolushka melletti kanapén gyűltek össze.
Az öreg grófnő, nem engedve el a kezét, amelyet percenként csókolt, melléje ült; a többiek körülöttük tolongva elkapták minden mozdulatát, szavát, pillantását, és elragadtatott szeretettel nem vették le róla a tekintetét. Testvérek vitatkoztak, helyet foglaltak egymástól közelebb hozzá, és azon veszekedtek, hogy ki vigyen neki teát, zsebkendőt, pipát.
Rosztov nagyon örült az iránta tanúsított szeretetnek; de találkozásának első perce olyan boldogító volt, hogy jelenlegi boldogsága kevésnek tűnt számára, és még mindig másra várt, és még, és még többre.
Másnap reggel 10 óráig aludtak a látogatók az útról.
Az előző szobában szablyák, táskák, tashki-k, nyitott bőröndök, koszos csizmák hevertek. A megtisztított két sarkantyús pár most került a falhoz. A szolgák mosdókat, forró borotválkozóvizet és megtisztított ruhákat hoztak. Dohány- és férfiszag volt.
- Hé, G "ishka, t" ubku! - kiáltotta Vaska Denisov rekedt hangja. - Rosztov, kelj fel!
Rosztov ragadós szemét dörzsölve felemelte kusza fejét a forró párnáról.
- Mi késik? - Késő van, 10 óra - felelte Natasha hangja, és a szomszéd szobában keményített ruhák suhogása, lányos hangok suttogása és kacagása hallatszott, és valami kék, szalagok, fekete haj és vidám arcok villantak át az enyhén. ajtót nyitott. Natasa volt Sonyával és Petyával, aki látogatóba jött, nem kelt fel.
- Nikolenka kelj fel! - ismét Natasha hangja hallatszott az ajtóban.
- Most!
Ekkor Petya az első szobában, amikor meglátta és megragadta a szablyákat, és átélte azt az örömet, amelyet a fiúk éreznek a harcias báty láttán, és megfeledkezve arról, hogy illetlenség a nővéreknek meztelen férfiakat látni, kinyitotta a ajtó.
- Ez a te szablyád? – kiáltotta. A lányok hátraugrottak. Denisov ijedt szemekkel a takaróba rejtette bozontos lábát, és segítségért hátranézett társára. Petya beengedte az ajtót, és újra becsukta. Nevetés hallatszott az ajtón kívül.
– Nikolenka, gyere ki pongyolában – mondta Natasa hangja.
- Ez a te szablyád? - kérdezte Petya, - vagy a tiéd? - Alkalmas tisztelettel fordult a bajszos, fekete Denisov felé.
Rosztov sietve felvette a cipőjét, felvette a pongyolát és kiment. Natasha az egyik sarkantyús csizmát felhúzta, és bemászott a másikba. Sonya pörögött, és éppen felfújni készült a ruháját, és leülni, amikor kijött. Mindketten ugyanabban a vadonatúj, kék ruhában voltak – frissek, pirospozsgás, vidámak. Sonya elszaladt, Natasha pedig karonfogva bátyját a kanapéra vezette, és beszélgetni kezdtek. Nem volt idejük kérdezni egymástól és válaszolni olyan apróságok ezreivel kapcsolatban, amelyek csak őket érdekelhetik. Natasha nevetett minden egyes szaván, amit mondott, és nem azért, mert vicces volt, amit mondtak, hanem mert jól érezte magát, és képtelen volt visszatartani örömét, ami nevetésben nyilvánult meg.
- Ó, milyen jó, nagyszerű! - mindenre elítélt. Rosztov úgy érezte, a szerelem forró sugarainak hatására másfél év után először virágzik ki lelkében és arcán az a gyermeki mosoly, amellyel otthonról indulása óta soha nem mosolygott.
– Nem, figyelj – mondta –, most már elég férfi vagy? Borzasztóan örülök, hogy a testvérem vagy. Megérintette a bajuszát. - Azt akarom tudni, milyen férfiak vagytok? Olyanok vagyunk, mint mi? Nem?
- Miért szökött meg Sonya? - kérdezte Rosztov.
- Igen. Ez egy egész történet! Hogy fogsz beszélni Sonyával? te vagy vagy?
„Hogy fog történni” – mondta Rosztov.
- Mondd meg neki, kérlek, később elmondom.
- Mi az?
- Nos, most elmondom. Tudod, hogy Sonya a barátom, olyan barát, hogy megégetem érte a kezem. Nézz ide. - Feltűrte muszlinujját, és hosszú, vékony és finom karján a válla alatt, a könyökénél jóval magasabban (azon a helyen, amit a báli ruhák is takarnak) piros folt látszott.
„Elégettem, hogy bebizonyítsam a szerelmemet. Csak meggyújtottam a vonalzót a tűzre, és megnyomtam.
Egykori osztálytermében ülve egy kanapén, füles párnákkal, és Natasa kétségbeesetten élénk szemébe nézve Rosztov ismét belépett abba a családi, gyermeki világba, amely más számára nem jelentett, csak ő, de amely a legjobb örömöket nyújtotta számára. az életben; és a kezét vonalzóval megégetni, hogy szeretetet mutasson, nem tűnt haszontalannak számára: megértette, és nem lepődött meg ezen.
- És akkor mi van? csak? - kérdezte.
- Hát, olyan barátságos, olyan barátságos! Ez nonszensz – vonalzóval; de örökké barátok vagyunk. Kit szeretni fog, így örökké; de ezt nem értem, most elfelejtem.
- No és akkor mi van?
- Igen, szóval szeret engem és téged. - Natasha hirtelen elpirult, - hát emlékszel, mielőtt elment... Szóval azt mondja, hogy felejtsd el az egészet... Azt mondta: Mindig szeretni fogom, és hadd legyen szabad. Hiszen igaz, hogy ez kiváló, nemes! - Igen igen? nagyon nemes? Igen? – kérdezte Natasha olyan komolyan és izgatottan, hogy nyilvánvaló volt, hogy amit most mond, azt korábban sírva mondta.
Rosztov töprengett.
„Semmiben nem veszem vissza a szavamat” – mondta. - És ráadásul Sonya olyan kedves, hogy milyen bolond adná fel a boldogságát?
– Nem, nem – kiáltotta Natasha. - Már beszéltünk róla. Tudtuk, hogy ezt fogod mondani. De ez lehetetlen, mert tudod, ha ezt mondod - kötött szónak tartod magad, kiderül, hogy szándékosan mondta. Kiderül, hogy még mindig erőszakkal feleségül veszi, és kiderül, hogy egyáltalán nem az.
Rosztov látta, hogy mindezt jól átgondolták. Sonya tegnap őt is megdöbbentette szépségével. Ma, röviden látva, még jobbnak tűnt neki. Imádnivaló 16 éves lány volt, nyilvánvalóan szenvedélyes iránta (ebben egy percig sem kételkedett). Miért ne szeresse most őt, és még csak ne is házasodjon meg, gondolta Rosztov, de most még annyi más öröm és tevékenység van! "Igen, tökéletesen kitalálták" - gondolta -, szabadnak kell maradnunk.
- Na jó - mondta -, majd utána beszélünk. Ó, mennyire örülök neked! Hozzátette.
- Nos, miért nem csaltad meg Borist? - kérdezte a testvér.
- Ez hülyeség! - kiáltott Natasha nevetve. – Nem gondolok rá vagy senkire, és nem is akarok tudni.
- Itt van, hogyan! Mi vagy?
- ÉN VAGYOK? – kérdezte Natasha, és boldog mosoly ragyogott fel az arcán. - Láttad a Duport "a"-t?
- Nem.
- Láttad a híres Dupor táncosnőt? Hát, nem fogod megérteni. Ez vagyok én. - Natasha megfogta a karját, a szoknyáját, miközben táncolnak, futott néhány lépést, megfordult, antraszt csinált, lábon rúgta, és a zokni hegyén állva ment néhány lépést.
- Ott állok? végül is - mondta a lány; de lábujjhegyen nem tudott ellenállni. - Szóval ilyen vagyok! Soha nem megyek feleségül senkihez, de táncos leszek. De ne mondd el senkinek.
Rosztov olyan hangosan és vidáman nevetett, hogy Denisov féltékeny volt a szobájából, és Natasa nem tudott ellenállni, hogy vele nevetett. - Nem, nem jó? Egyre azt mondta.
- Nos, már nem akarod feleségül venni Borist?
Natasha elpirult. - Nem akarok feleségül venni senkit. Én is ezt mondom neki, ha meglátom.
- Itt van, hogyan! - mondta Rosztov.
– Nos, igen, ez hülyeség – folytatta Natasha a fecsegést. - És mire jó Denisov? Kérdezte.
- Jó.
- No, viszlát, öltözz fel. Ijesztő, Denisov?
- Miért félelmetes? - kérdezte Nicolas. - Nem. Vaska dicsőséges.
- Vaskának hívod - ez furcsa. Ő nagyon jó?
- Nagyon jó.
- Na, gyere és igyál teát minél előbb. Együtt.
Natasha pedig lábujjhegyre állt és kiment a teremből, ahogy a táncosok szoktak, de mosolyogva, ahogy a boldog 15 éves lányok mosolyognak. Rosztov elpirult, miután a szalonban találkozott Sonyával. Nem tudta, hogyan bánjon vele. Tegnap a találkozás örömének első percében csókolóztak, ma viszont úgy érezték, hogy ez lehetetlen; érezte, hogy mind az anyja, mind a nővérei kérdőn néznek rá, és elvárják tőle, hogyan fog viselkedni vele. Megcsókolta a kezét, és tenek, Sonyának hívta. De a tekintetük találkozva azt mondta egymásnak, hogy "te" és gyengéden csókolóztak. Pillantásával bocsánatot kért tőle azért, hogy Natasa nagykövetségén fel merte emlékeztetni ígéretére, és megköszönte a szeretetét. Pillantásával megköszönte a szabadságot, és azt mondta, hogy így vagy úgy, soha nem fogja abbahagyni a szeretetét, mert nem lehet nem szeretni.

Az emberiség technikai vívmányai között a rakétahajtóművek különleges helyet foglalnak el. Az emberi elme és kezei által létrehozott eszközök nemcsak a tudományos és technológiai haladás csúcsát jelentik. Ezeknek a kifinomult gépeknek köszönhetően az emberiségnek sikerült kiszabadulnia bolygónk öleléséből, és belépni az űr hatalmasságába.

Ma ezek a világ legerősebb, az ember rendelkezésére álló rakétahajtóművei, amelyek több száz tonnás erő kifejtésére képesek. A rakétaverseny évezredekkel ezelőtt kezdődött, amikor az ókori Kínában a kézműveseknek sikerült elkészíteniük az első portölteteket a tűzijátékokhoz. Óriási időnek kell eltelnie, mire létrejön a szó legigazibb értelmében vett első sugárhajtású motor.

A lőport félredobva és a folyékony üzemanyagra sugárzó sugárhajtást kapott, az ember a sugárhajtású repülőgépek építése felé fordult, és erősebb rakétatechnológiai modelleket tudott létrehozni.

Az ember első lépései a rakétatechnika világába

Az emberiség már régóta ismeri a sugárhajtást. Már az ókori görögök is próbáltak sűrített levegővel hajtott mechanikus eszközöket használni. Később olyan eszközök és mechanizmusok kezdtek megjelenni, amelyek egy portöltet égése miatt repülnek. A Kínában megalkotott, majd Nyugat-Európában megjelenő első primitív rakéták korántsem voltak tökéletesek. A rakétamotor elmélete azonban már azokban a távoli években kezdett körvonalazódni. A feltalálók, tudósok igyekeztek magyarázatot találni a puskapor elégetése során fellépő folyamatokra, biztosítva a fizikai, anyagi test gyors repülését. A reaktív mozgás egyre jobban érdekelte az embert, új távlatokat nyitott a technika fejlődésében.

A lőpor feltalálásának története új lendületet adott a rakétatechnika fejlődésének. Az első elképzelések arról, hogy mi a sugárhajtómű tolóereje, hosszú távú kísérletek és kísérletek során születtek. A munkát és a kutatást fekete por felhasználásával végezték. Kiderült, hogy a lőpor égési folyamata nagy mennyiségű gázt okoz, amelyek hatalmas munkapotenciállal rendelkeznek. A lőfegyverek arra késztették a tudósokat, hogy nagyobb hatékonysággal használják fel a porgázok energiáját.

Más tüzelőanyag felhasználása a sugárhajtás létrehozására a műszaki alap tökéletlensége miatt nem volt lehetséges. A porrakéta volt az első szilárd hajtóanyagú eszköz, a modern rakétahajtóművek prototípusa az ember szolgálatában.

A 20. század elejéig a rakétatechnika primitív állapotban volt, a sugárhajtással kapcsolatos legprimitívebb elképzeléseken alapulva. Csak a 19. század végén történtek az első kísérletek a sugárhajtás kialakulásához hozzájáruló folyamatok tudományos szemszögből történő magyarázatára. Kiderült, hogy a töltés növekedésével nőtt a tolóerő, ami a működő motor fő tényezője volt. Ez az arány megmagyarázta, hogyan működött a rakétahajtómű, és milyen irányba kell elmenni az elindított eszköz nagyobb hatékonyságának elérése érdekében.

A bajnokság ezen a területen az orosz tudósoké. Nikolai Tikhomirov már 1894-ben megpróbálta matematikailag megmagyarázni a sugárhajtás elméletét, és megalkotta a rakéta (sugárhajtómű) matematikai modelljét. A 20. század kiemelkedő tudósa, Konsztantyin Ciolkovszkij nagyban hozzájárult a rakétatechnika fejlesztéséhez. Munkája eredménye a rakétahajtóművek elméletének alapjai, amelyeket később bármely rakétahajtómű-tervező felhasznált. Minden további fejlesztést, a rakéták létrehozását az orosz tudósok által létrehozott elméleti rész felhasználásával hajtották végre.

Az űrrepülés elméletébe belemerült Ciolkovszkij volt az első, aki hangot adott annak az ötletnek, hogy szilárd tüzelőanyagok helyett folyékony összetevőket - hidrogént és oxigént - használnak. Beadványával megjelent egy folyékony hajtóanyagú sugárhajtómű, amely ma a leghatékonyabb és leghatékonyabb motortípus. A rakétahajtóművek főbb modelljeinek minden későbbi fejlesztése, amelyet rakéták indítására használtak, többnyire folyékony üzemanyagon dolgoztak, ahol az oxigén lehetett az oxidálószer, más kémiai elemeket használtak.

A rakétahajtóművek típusai: tervezés, séma és eszköz

A rakétamotor diagramját és az ipari késztermékeket nézve nehéz ezt a technikai zsenialitás csúcsának nevezni. Még egy olyan tökéletes eszköz is, mint az orosz Rd-180 rakétamotor, első pillantásra meglehetősen prózainak tűnik. Azonban ebben a készülékben a legfontosabb az alkalmazott technológia és a technológiai csoda által birtokolt paraméterek. A rakétamotor lényege egy hagyományos sugárhajtómű, melyben az üzemanyag elégetése miatt a szükséges tolóerőt biztosító munkafolyadék keletkezik. Az egyetlen különbség az üzemanyag típusában és az üzemanyag elégetésének és a munkaközeg képződésének körülményeiben van. Sok üzemanyagra van szükség ahhoz, hogy a motor maximális tolóerőt fejlesszen ki működése első másodperceiben.

A sugárhajtóművekben az üzemanyag-alkatrészek elégetését a légköri levegő részvételével végzik. Manapság a ramjet motor a fő igásló, ahol az égéskamrában lévő kerozin együtt ég az oxigénnel, és erős gázáramot képez a kimeneten. A rakétamotor egy teljesen autonóm rendszer, ahol sugárhajtás jön létre, amikor szilárd vagy folyékony üzemanyagot égetnek el a légköri oxigén részvétele nélkül. Például egy folyékony hajtóanyagú rakétamotor üzemanyaggal működik, ahol az oxidálószer az égéstérbe szállított kémiai elemek egyike. A szilárd hajtóanyagú rakéták szilárd tüzelőanyaggal működnek, amelyek ugyanabban a tartályban vannak. Amikor elégetik, hatalmas mennyiségű energia szabadul fel, amely nagy nyomás alatt kilép az égéskamrából.

A munka megkezdése előtt az üzemanyag tömege a rakétamotor tömegének 90% -a. Az üzemanyag fogyasztásával az eredeti tömege csökken. Ennek megfelelően a rakétamotor tolóereje növekszik, biztosítva a teljesítményt hasznos munka a rakomány átadásáról.

A rakétahajtóművek égésterében, levegő részvétele nélkül lezajló égési folyamatok ideálissá teszik a rakétahajtóművek alkalmazását a nagy magasságba és a világűrbe történő repüléshez. Az összes rakétahajtómű közül, amelyekkel a modern rakétatechnológia működik, a következő típusokat kell megkülönböztetni:

• Szilárd hajtóanyagú rakétamotorok (turbóhajtóművek);
• folyadék (rakétamotor);
• vegyi rakétamotorok (CRM);
• ionos rakétamotor;
• elektromos rakétamotor;
• hibrid rakétamotor (GRD).

Külön típus a detonációs rakétamotor (impulzus), amelyet főként a világűrben közlekedő űrrepülőgépekre telepítenek.

Az eszközöket működéstől és műszaki adottságoktól függően indító rakétahajtóművekre és kormányzókra osztják. Az első típusba tartoznak a legerősebb rakétamotorok, amelyek hatalmas tolóerővel rendelkeznek, és képesek legyőzni a gravitációs erőt. Ennek a típusnak a leghíresebb képviselői a szovjet hajtómű, az RD-170/171 folyékony hajtóanyag, amely 700 tonnás tolóerőt fejleszt ki a rakéta indításakor. Az égéstérben létrehozott nyomás kolosszális értéke 250 kgf / cm2. Ezt a motortípust az Energia hordozórakétához hozták létre. Az egység működéséhez üzemanyagként kerozin és oxigén keverékét használják.

A szovjet technológia erősebbnek bizonyult, mint a híres amerikai F-1 eszköz, amely biztosítja az amerikai Apollo holdprogram rakétáinak repülését.

Az indító rakétamotorok vagy a fenntartó hajtóművek használhatók meghajtási rendszerként az első és a második szakaszban. Adott sebességet és stabil repülést biztosítanak a rakétának egy adott pályán, és minden ma létező rakétahajtóművel leképezhetők. Az utolsó típust - kormánymotorokat - a rakétatechnológia manőverezésére használják mind a légkörben végzett körutazás során, mind az űrhajók térbeli beállításakor.

Ma már csak néhány állam rendelkezik olyan műszaki lehetőségekkel, amelyek nagy teljesítményű, tengerjáró rakétahajtóműveket gyártanak, amelyek képesek nagy mennyiségű rakományt az űrbe juttatni. Az ilyen eszközöket Oroszországban, az USA-ban, Ukrajnában és az Európai Unió országaiban gyártják. Az orosz RD -180 rakétahajtómű, az ukrán LRE 120 és LRE 170 hajtóművek ma az űrprogramok fejlesztéséhez használt rakétatechnológia fő meghajtórendszerei. Az orosz rakétahajtóműveket jelenleg az amerikai Saturn és Antares hordozórakétákon használják.

A legelterjedtebb motorok, amelyekkel a modern technológia manapság működik, a szilárd hajtóanyagú és folyékony hajtóanyagú rakétamotorok. Az első típus a legkönnyebben kezelhető. A második típus - folyékony hajtóanyagú rakétamotorok erős és összetett zárt ciklusú eszközök, amelyekben a kémiai elemek az üzemanyag fő összetevői. Ez a két típusú meghajtórendszer tartalmaz kémiai gurulóutakat, amelyek csak az üzemanyag-komponensek aggregáltsági állapotában különböznek egymástól. Az ilyen típusú berendezések működése azonban ben történik extrém körülmények, szigorú biztonsági intézkedések betartásával. Az ilyen típusú motorok fő üzemanyaga a hidrogén és a szén, amelyek oxidálószerként reagálnak az oxigénnel.

A vegyi sugárhajtóműveknél kerozint, alkoholt és egyéb gyúlékony anyagokat használnak üzemanyag-alkatrészként. Az ilyen keverék oxidálószere fluor, klór vagy oxigén. A vegyi motorok üzemeltetéséhez szükséges üzemanyag tömeg nagyon mérgező és veszélyes az emberre.

Ellentétben szilárd tüzelőanyaggal működő társaikkal, akiknek a munkaciklusa túl gyors és ellenőrizhetetlen, a folyékony tüzelésű motorok lehetővé teszik működésük szabályozását. Az oxidálószer külön tartályban van elhelyezve, és korlátozott mennyiségben az égéstérbe kerül, ahol a többi komponenssel együtt munkaközeg képződik, amely egy fúvókán keresztül távozik, és tolóerőt hoz létre. A meghajtórendszerek ezen tulajdonsága nemcsak a motor tolóerejének szabályozását teszi lehetővé, hanem a rakéta repülési sebességének ennek megfelelő figyelemmel kísérését is. Az űrrakéták kilövésére ma használt legjobb rakétamotor az orosz RD-180. Ez az eszköz nagy teljesítményű és gazdaságos, így költséghatékony az üzemeltetése.

Mindkét hajtóműtípusnak megvannak a maga előnyei és hátrányai, amelyeket felhasználási körük és a rakétatechnika alkotóit érintő műszaki problémák egyenlítenek ki. A vegyi hajtóművek közül a legújabb a SpaceX Raptor kriogén metán rakétamotorja, amelyet bolygóközi utazásra képes rakétára építettek.

Modern típusú rakétahajtóművek

A rakétahajtóművek fő teljesítményjellemzője a fajlagos impulzus. Ezt az értéket a létrehozott tolóerő és az időegység alatt elfogyasztott üzemanyag mennyiségének aránya határozza meg. Ez a paraméter határozza meg ma a rakétatechnika hatékonyságát és gazdasági megvalósíthatóságát. A modern technológiák célja ennek a paraméternek a magas értékeinek elérése a nagy fajlagos impulzus elérése érdekében. Más típusú üzemanyag használatára is szükség lehet az űrhajó gyors és végtelen mozgásának eléréséhez.

A szilárd és folyékony hajtóanyagú vegyi rakétahajtóművek elérték csúcspontjukat. Annak ellenére, hogy az ilyen típusú hajtóművek a főbbek a ballisztikus és űrrakéták esetében, a későbbi fejlesztésük problémás. Ma más energiaforrások felhasználására irányuló munka folyik.

A kiemelt területek közül kettő:

• nukleáris rakétahajtóművek (ionos);
• elektromos rakétamotorok (impulzus).

Mindkét típus prioritást élvez az űrhajó-építés területén. Azon hiányosságok ellenére, amelyekkel ezeknek a meghajtórendszereknek az első prototípusai ma már rendelkeznek, az űrbe való kilövésük sokkal olcsóbb és hatékonyabb lesz.

Ellentétben a vegyi motorokkal, amelyeken az emberiség belépett az űrkorszakba, a nukleáris motorok nem adják meg a szükséges impulzust a folyékony vagy szilárd tüzelőanyag elégetése miatt. A gáz halmazállapotúvá melegített hidrogén vagy ammónia munkafolyadékként működik. A nukleáris tüzelőanyaggal érintkezve felmelegített gázok nagy nyomás alatt hagyják el az égésteret. Az ilyen típusú motorok fajlagos impulzusa meglehetősen magas. Az ilyen létesítményeket nukleárisnak és izotóposnak is nevezik. Erősségüket meglehetősen nagyra becsülik. Egy nukleáris rakétahajtómű üzemeltetése egy földi kilövőhelyről lehetetlennek tekinthető a terep radioaktív szennyeződésének magas kockázata és az indítókomplexum karbantartó személyzete miatt. Az ilyen hajtóműveket csak cirkáló repülés közben lehet használni az űrben.

Úgy gondolják, hogy az NRE potenciálja meglehetősen magas, de a termonukleáris reakció szabályozására szolgáló hatékony módszerek hiánya meglehetősen problematikussá és veszélyessé teszi alkalmazásukat a jelenlegi körülmények között.

A következő típus - elektromos meghajtású motorok - az elejétől a végéig kísérleti jellegűek. Ennek a meghajtási rendszernek négy típusát tekintjük egyszerre: elektromágneses, elektrosztatikus, elektrotermikus és impulzusos. Ebből a csoportból a legnagyobb érdeklődésre számot tartó elektrosztatikus eszközök állnak, amelyeket ionosnak vagy kolloidnak is neveznek. Ebben a telepítésben a munkaközeget (rendszerint inert gáz) a mező elektromosan felmelegíti a plazma állapotára. Többek között az ionos rakétahajtóművek rendelkeznek a legnagyobb fajlagos impulzussal, de a projekt gyakorlati megvalósításáról még korai beszélni.

A magas impulzussebesség ellenére ennek a fejlesztésnek jelentős hátrányai vannak. A motor működéséhez állandó áramforrásra van szükség, amely nagy mennyiségben képes folyamatos áramellátást biztosítani. Ennek megfelelően egy ilyen motornak nem lehet nagy tolóereje, ami a tervezők erőfeszítéseit hatékony és gazdaságos űrjárművek létrehozására gyenge eredményekre csökkenti.

Az emberiség manapság birtokában lévő rakétahajtómű lehetővé tette az ember kijáratát az űrbe, lehetővé téve az űrkutatást nagy távolságra. Az alkalmazott eszközök által elért műszaki korlátok azonban megteremtik a feltételeket a más irányú munkavégzés aktiválásához. Talán belátható időn belül az űrt felszántják atomerőművekkel felszerelt hajók, vagy belecsöppenünk a fénysebességhez közeli sebességgel repülő plazmarakéta-hajtóművek világába.