Искусственный спутник земли

Основная масса спирта, прежде чем попасть в форсунки, по трубопроводам 7 (см. рис. 7) подается в рубашку охлаждения, образованную двойными стенками камеры и сопла. Двигаясь со значительной скоростью по этой рубашке, спирт отбирает тепло от внутренних стенок камеры и сопла и охлаждает их. Эта система охлаждения, предложенная еще Циолковским, выгодна также и потому, что тепло, отведенное от стенок, не теряется и снова возвращается в камеру. Но одного только наружного охлаждения стенок двигателя оказывается недостаточно, и для понижения температуры стенок одновременно применяется охлаждение их внутренней поверхности. Для этой цели стенки в ряде мест имеют небольшие отверстия 2, расположенные в нескольких кольцевых поясах, и через эти отверстия внутрь камеры и сопла поступает спирт (около 0,1 от общего его расхода). Холодная пленка этого спирта, текущего и испаряющегося на стенках, предохраняет их от непосредственного соприкосновения с пламенем факела и тем самым снижает температуру стенок. Несмотря на то, что температура газов, омывающих изнутри стенки, достигает 2500℃, температура внутренней поверхности стенок, как показали испытания, не превышает 1000℃.

Сжатие и подача топлива в двигателе производятся центробежными насосами 16 и 14. Для привода насосов служит парогазовая турбина 16. Турбина и два насоса, объединенные общим валом, образуют турбонасосный агрегат. Мощность турбонасосного агрегата 465 л. с., вес 160 кг.

Необходимый для работы турбины парогаз вырабатывается в парогазогенераторе путем разложения концентрированной перекиси водорода Н₂О₂. При разложении перекиси водорода выделяется количество тепла, достаточное для нагрева продуктов разложения до 400–500℃ (в зависимости от концентрации перекиси водорода). Надежное и быстрое разложение перекиси водорода происходит в присутствии катализатора. Таким катализатором служит концентрированный раствор перманганата калия KMnO₄.

Парогазогенератор (рис. 9) включает в себя бак перекиси водорода 1 и бачок с раствором перманганата 3. Эти вещества подаются в реактор 2 путем вытеснения их из баков сжатым воздухом. Запас сжатого воздуха помещается в баллонах 8 (на рис. 7). Перед поступлением в баки парогазогенератора давление воздуха снижается в редукторе 4. В парогазогенераторе вырабатывается в секунду 2 кг парогаза, что обеспечивает необходимую мощность турбины. Вес парогазогенератора со всей необходимой арматурой составляет 148 кг.

Рис. 9. Парогазогенератор стратосферной ракеты:

1 — бак перекиси водорода; 2 — реактор; 3 — бачок с раствором перманганата; 4 — редуктор

Таким образом, ЖРД подобной стратосферной ракеты относительно прост, в особенности при сравнении его с обычными поршневыми авиационными двигателями. В силовой схеме этого ЖРД (как, впрочем, и других ЖРД) почти полностью отсутствуют движущиеся части. Правда, по сравнению с другими ЖРД этот двигатель имеет сложную систему управления и регулирования.

Как же работает такой двигатель? Чтобы ответить на этот вопрос, начнем с запуска.

Так как смесь кислорода со спиртом не является самореагирующим топливом, т. е. не может самовоспламениться, то для начала горения необходимо предусмотреть какую-либо систему зажигания. В данном типе ЖРД система зажигания состоит из электрозапального факела, с помощью которого зажигаются пиропатроны, закрепленные на плоскости вращающегося круглого столика, установленного внутри камеры сгорания так, что реактивная сила вытекающих из них газов заставляет этот столик вращаться. Благодаря этому вращению раскаленные продукты сгорания пиропатронов равномерно заполняют камеру двигателя и прогревают ее. При достижении необходимого прогрева (спустя 2–3 секунды после начала запуска) перегорает магниевая полоска, расположенная в самом недоступном для прогрева месте камеры. Это является сигналом к продолжению запуска. Посредством электропневматической системы приоткрываются на 2–3 мм главный спиртовой клапан 6 (см. рис. 7) и главный клапан окислителя 13. Спирт и кислород самотеком начинают поступать в камеру сгорания в сравнительно небольших количествах. Топливо, попадающее в двигатель, воспламеняется от горячих пороховых газов, и горение становится более интенсивным. Через 2–3 секунды достигается устойчивое горение топлива. Вслед за этим можно увеличивать подачу топлива. Для этого оператор, запускающий ракету, с помощью электропневматической системы включает в работу парогазогенератор и турбонасосный агрегат.

Пары воды и газообразного кислорода, вырабатываемые парогазогенератором, приводят во вращение колесо турбины и затем выбрасываются в атмосферу. Мощность турбины затрачивается полностью на привод обоих топливных насосов (кислородного и спиртового). Эта мощность значительна — при 4000 об/мин колеса турбины она достигает 500 л. с.