Стартовые РДТТ УР

Определение конструкции РДТТ. Виды РДТТ УР

Конструктивные схемы ракетных двигателей твердого топлива

КОНСТРУКТИВНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И СХЕМЫ РДТТ

Конструкция ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) представляет собой высокопрочную емкость с расширяющимся соплом (или несколькими соплами), через которые истекают высокотемпературные газы, образующиеся при горении топливного заряда, размещенного внутри корпуса. Типовая конструктивная схема РДТТ показана на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Типовая конструктивная схема РДТТ ЗУР:

1 – воспламенитель; 2 – корпус; 3 – топливный заряд; 4 – щелевой компенсатор; 5 – газовод; 6 - сопло

Для осуществления воспламенения топливного заряда применяются специальные воспламенители из быстро горящего пороха или специальных пиротехнических составов, обеспечивающие нагрев и возгорание по­верхности топливного заряда. Внутренняя поверхность камеры РДТТ, в которой происходит горение заряда, покрывается специальным слоем теп­лозащитного и эрозионно-стойкого материала, либо теплозащитные функции выполняет сам топливный заряд, скрепленный с внутренней стенкой камеры. Поверхность вблизи критического сечения сопла, подвергающаяся наибольшему тепловому и эрозионному воздействию, выполняется из термостойких материалов (например, из графита). Между камерой РДТТ и расширяющейся частью сопла может устанавливаться удлинительная труба – газовод, а на сопловом блоке могут размещаться устройства, регулирующие площадь критического сечения и отклоняющие направление истечения газового потока из сопла, что используется для газодинамического управления ракетой.

Анализ конструкций РДТТ ЗУР показывает, что по конструкторско-технологическим признакам с учетом функционального назначения РДТТ можно разделить укрупненно на четыре группы:

– стартовые двигатели (ускорители);

– двигатели верхних ступеней УР (маршевые двигатели);

– разгонно-маршевые двигатели;

– двигатели дня повышения быстродействия и маневренности УР (или их боевых ступеней) при наведении на цель.

Двигателям каждой из перечисленных групп присущи свои конструктивно-компоновочные решения, типы и формы топливных зарядов, конструкционные и теплозащитные материалы, способы управления вектором тяги, а также массогабаритные и энергобаллистические параметры Указанные особенности отражены при рассмотрении каждой из групп РДТТ.

Стартовые РДТТ (ускорители) предназначены для быстрого разгона УР с целью расширения зоны поражения, что требует высокой стартовой тяговооруженности ракеты. Большая тяга ускорителей достается либо за счет большой поверхности горения многошашечного топливного заряда, либо благодаря увеличенной скорости горения заряда звездообразной формы при использовании специальных быстрогорящих составов топлива.

Стартовые РДТТ обычно имеют малое время работы (t @ 3¸7 с), после чего отделяются от ракеты. Это позволяет выполнять конструкцию стартовых РДТТ с определенными упрощениями по сравнению с маршевыми РДТТ, в том числе по уровню тепловой защиты. В зависимости от расположения по отношению к маршевой ступени УР стартовые РДТТ разделяются на осевые (при «тандемной» схеме ракеты) и боковые (при «пакетной» схеме размещения вокруг корпуса ракеты).

Осевые стартовые РДТТ, (рис. 4.2) имеют удлинения корпуса l_корп = 2¸7 и представляют собой тонкостенные конструкции, изготовляемые сваркой (иногда с «косым» сварным швом) из высокопрочного стального листа (s_об» 180×10⁷ Па).

Рис. 4.2. Схема осевого стартового ускорителя РДТТ ЗУР с регулятором давления в сопле типа «груша»

Внутренняя поверхность камеры покрывается теплозащитным материалом, предохраняющим стенки от прогара и разрушения. Топливный заряд обычно состоит из набора трубчатых пороховых шашек (n = 7, 13, 19), горящих по боковым внутренним и наружным поверхностям. Для компенсации температурных и баллистических разбросов внутрикамерных процессов в выходной части сопел иногда устанавливаются специальные регуляторы площади критического сечения, имеющие форму «груши». Их продольное перемещение перед запуском РДТТ позволяет изменять площадь критического сечения сопла и обеспечивать стабилизацию параметров в камере. На осевых стартовых РДТТ УР часто устанавливаются специальные узлы крепления аэродинамических стабилизаторов ракеты.

Боковые стартовые РДТТ (рис. 4.3.), устанавливаемые вокруг корпуса УР («пакетная» схема), имеют значительно большее удлинение корпуса (l_корп = 8¸12).

Рис. 4.3. Схема бокового стартового ускорителя РДТТ ЗУР

Это отражается как на их инструкции, так и на форме топливного заряда. В боковых ускорителях используются обычно моноблочные заряды из двухосновного или смесевото топлива. В первом случае (см. рис. 4.3) заряды вкладные, горящие по внутренней и наружной поверхностям, а стенки корпуса теплоизолируются. Во втором случае заряды скрепляются с камерой двигателя, что позволяет отказаться от теплозащиты стенки. Оси сопел боковых РДТТ обычно отклонены на угол j = 2¸15°, что уменьшает нагрев корпуса ЗУР горячими газами, вытекающими из сопел РДТТ. Однако наличие углов отклонения сопел приводит к потерям в осевой составляющей силы тяги двигателя. Обычно оси всех сопел боковых двигателей сходятся в одной общей точке, лежащей на продольной оси ракеты вблизи ее центра масс. Это предотвращает нежелательный эксцентриситет тяги в результате разбросов значений тяг боковых двигателей. Важным условием является также одновременность сброса всех отработавших двигателей, что достигается специальными Механизмами, которые обеспечивают перед сбросом ускорителей вначале отвод носовой части ускорителей от корпуса ракеты, а затем их отсоединение в задних узлах крепления.