[go: up one dir, main page]

RU2383770C1 - Liquid propellant rocket engine - Google Patents

Liquid propellant rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2383770C1
RU2383770C1 RU2008147200/06A RU2008147200A RU2383770C1 RU 2383770 C1 RU2383770 C1 RU 2383770C1 RU 2008147200/06 A RU2008147200/06 A RU 2008147200/06A RU 2008147200 A RU2008147200 A RU 2008147200A RU 2383770 C1 RU2383770 C1 RU 2383770C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
rocket engine
fuel
liquid rocket
engine according
Prior art date
Application number
RU2008147200/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Евгеньевич Варламов (RU)
Сергей Евгеньевич Варламов
Николай Борисович Болотин (RU)
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Сергей Евгеньевич Варламов
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Евгеньевич Варламов, Николай Борисович Болотин filed Critical Сергей Евгеньевич Варламов
Priority to RU2008147200/06A priority Critical patent/RU2383770C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2383770C1 publication Critical patent/RU2383770C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to rocketry, particularly to liquid propellant rocket engines operating on cryogenic oxidiser and hydrocarbon fuel. Proposed engine comprises two frame-mounted combustion chambers with jet nozzle, regenerative cooling system, one integrated turbopump unit which comprises main turbine, oxidiser and fuel pumps and gas generator mounted below said main turbine. Note here that lower bearing plate accommodates nozzle extensions arranged concentric about jet nozzles. Said lower bearing plate can move along engine lengthwise axis over guide cylinder fitted perpendicular to upper bearing plate communicated, via drive, with combustion chambers. Aforesaid cooled nozzle extensions are made from composite and comprises cooling jackets arranged concentrically about nozzle extensions to make gaps communicated, via flexible pipelines, with fuel pump and fuel manifold. Afore mentioned drive can comprise actuating mechanism and at least two actuating mechanisms. The latter are arranged regularly along nozzle circumference. Actuating mechanism represents either pneumatic or hydraulic cylinder.
EFFECT: higher reliability, power output and simplified pneumohydraulic circuit.

Description

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к жидкостным ракетным двигателям, работающим на компонентах ракетного топлива: окислителе и горючем.The invention relates to rocket technology, specifically to liquid rocket engines running on the components of rocket fuel: oxidizer and fuel.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2095607, предназначенный для использования в составе космических разгонных блоков, ступеней ракетоносителей и как маршевый двигатель космических аппаратов, включает в себя камеру сгорания с регенеративным трактом охлаждения, насосы подачи компонентов - горючего и окислителя, с турбиной на одном валу, в который введен конденсатор. Выход конденсатора по линии хладагента соединен с входом в камеру сгорания и с входом в тракт регенеративного охлаждения камеры сгорания. Выход из конденсатора по линии теплоносителя соединен с входом в насос одного из компонентов. Выход из насоса того же компонента сообщен с входом конденсатора по линии хладагента. Второй вход конденсатора сообщен с выходом турбины. Выход насоса другого компонента сообщен с входом в камеру сгорания.Known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2095607, intended for use as part of space booster blocks, stages of rocket launchers and as the main engine of space vehicles, includes a combustion chamber with a regenerative cooling path, pumps for supplying components - fuel and oxidizer, with a turbine on one shaft into which the capacitor is inserted. The condenser outlet through the refrigerant line is connected to the entrance to the combustion chamber and to the entrance to the regenerative cooling path of the combustion chamber. The exit from the condenser through the coolant is connected to the inlet to the pump of one of the components. The output from the pump of the same component is communicated with the condenser inlet through the refrigerant line. The second input of the condenser is in communication with the output of the turbine. The output of the pump of the other component is communicated with the entrance to the combustion chamber.

Недостатком двигателя является ухудшение кавитационных свойств насоса при перепуске конденсата.The disadvantage of the engine is the deterioration of the cavitation properties of the pump during condensate bypass.

Известны способ работы ЖРД и жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2187684. Способ работы жидкостного ракетного двигателя заключается в подаче компонентов топлива в камеру сгорания двигателя, газификации одного из компонентов в тракте охлаждения камеры сгорания, подводе его на турбину турбонасосного агрегата с последующим сбросом в форсуночную головку камеры сгорания. Часть расхода одного из компонентов топлива направляют в камеру сгорания, а оставшуюся часть газифицируют и направляют на турбины турбонасосных агрегатов. Отработанный на турбинах газообразный компонент смешивают с жидким компонентом, поступающим в двигатель при давлении, превышающем давление насыщенных паров получаемой смеси. Жидкостной ракетный двигатель содержит камеру сгорания с трактом регенеративного охлаждения, насосы подачи компонентов топлива и турбину. Двигатель содержит установленные последовательно перед насосом подачи одного из компонентов топлива основного турбонасосного агрегата насос бустерного турбонасосного агрегата и смеситель. Выход насоса основного турбонасосного агрегата соединен как с форсуночной головкой камеры сгорания, так и с трактом регенеративного охлаждения камеры сгорания. Тракт регенеративного охлаждения, в свою очередь, связан с турбинами основного и бустерного турбонасосных агрегатов, выходы которых соединены со смесителем.A known method of operation of the liquid propellant rocket engine and a liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2187684. The method of operation of a liquid-propellant rocket engine is to supply fuel components to the combustion chamber of the engine, gasify one of the components in the cooling path of the combustion chamber, supply it to the turbine of the turbopump unit, and then discharge it into the nozzle head of the combustion chamber. Part of the flow rate of one of the fuel components is directed to the combustion chamber, and the remaining part is gasified and directed to turbines of turbopump units. The gaseous component spent on the turbines is mixed with the liquid component entering the engine at a pressure higher than the saturated vapor pressure of the resulting mixture. A liquid propellant rocket engine contains a combustion chamber with a regenerative cooling path, fuel component feed pumps, and a turbine. The engine comprises a booster turbopump pump and a mixer installed in series in front of the feed pump of one of the fuel components of the main turbopump assembly. The pump outlet of the main turbopump assembly is connected both to the nozzle head of the combustion chamber and to the regenerative cooling path of the combustion chamber. The regenerative cooling circuit, in turn, is connected with the turbines of the main and booster turbopump units, the outputs of which are connected to the mixer.

Недостатком этой схемы является то, что тепловой энергии, снимаемой при охлаждении камеры сгорания, может оказаться недостаточно для привода турбонасосного агрегата двигателя очень большой мощности.The disadvantage of this scheme is that the thermal energy removed during cooling of the combustion chamber may not be enough to drive a turbopump engine unit of very high power.

Известен ЖРД по патенту РФ на изобретение №2190114, МПК 7 F02K 9/48, опубл. 27.09.2002 г. Этот ЖРД включает в себя камеру сгорания с трактом регенеративного охлаждения, турбонасосный агрегат ТНА с насосами окислителя и горючего, выходные магистрали которых соединены с головкой камеры сгорания, основную турбину и контур привода основной турбины. В контур привода основной турбины входят последовательно соединенные между собой насос горючего и тракт регенеративного охлаждения камеры сгорания, соединенный с входом в основную турбину. Выход из турбины ТНА соединен с входом второй ступени насоса горючего.Known LRE according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2190114, IPC 7 F02K 9/48, publ. 09/27/2002 This LPRE includes a combustion chamber with a regenerative cooling path, a TNA turbopump unit with oxidizer and fuel pumps, the output lines of which are connected to the head of the combustion chamber, the main turbine and the drive circuit of the main turbine. The main turbine drive circuit includes a fuel pump and a regenerative cooling path of the combustion chamber connected in series with each other and connected to the main turbine inlet. The exit from the turbine TNA is connected to the input of the second stage of the fuel pump.

Этот двигатель имеет существенный недостаток. Перепуск подогретого в тракте регенеративного охлаждения камеры сгорания горючего на вход во вторую ступень насоса горючего приведет к его кавитации. Большинство ЖРД используют такие компоненты топлива, что расход окислителя почти всегда больше расхода горючего. Следовательно, для мощных ЖРД, имеющих большую тягу и большое давление в камере сгорания, эта схема неприемлема, т.к. расхода горючего будет недостаточно для охлаждения камеры сгорания и привода основной турбины.This engine has a significant drawback. Bypassing the fuel combustion chamber heated in the regenerative cooling path to the entrance to the second stage of the fuel pump will lead to cavitation. Most LREs use fuel components such that the oxidizer consumption is almost always greater than the fuel consumption. Therefore, for powerful rocket engines with great thrust and high pressure in the combustion chamber, this scheme is unacceptable, because fuel consumption will not be enough to cool the combustion chamber and drive the main turbine.

Кроме того, не проработана система запуска ЖРД, система воспламенения компонентов топлива и система выключения ЖРД и его очистки от остатков горючего в тракте регенеративного охлаждения камеры сгорания.In addition, the LRE launch system, the ignition system of the fuel components and the LRE shutdown system and its cleaning of fuel residues in the regenerative cooling path of the combustion chamber have not been developed.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2232915, опубл. 10.09.2003 г (прототип), который содержит камеру, турбонасосный агрегат, газогенератор, систему запуска, средства для зажигания компонентов топлива и топливные магистрали. Выход насоса окислителя соединен с входом в газогенератор. Выход первой ступени насоса горючего соединен с каналами регенеративного охлаждения камеры и со смесительной головкой. Выход второй ступени насоса горючего соединен с регулятором расхода с электроприводом. Другой вход регулятора соединен с пусковым бачком со штатным горючим. Выход из регулятора соединен с газогенератором. Выход из газогенератора соединен с входом в турбину турбонасосного агрегата, выход из которой соединен со смесительной головкой. Регулятор расхода снабжен гидроприводом предварительной ступени, который через кавитирующий жиклер и гидрореле соединен с пусковым бачком со штатным горючим. Гидрореле соединено со второй ступенью насоса горючего. Дроссель, установленный на выходе первой ступени насоса горючего, выполнен совместно с управляемым клапаном предварительной ступени.Known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2232915, publ. 09/10/2003 g (prototype), which contains a chamber, a turbopump unit, a gas generator, a launch system, means for igniting fuel components and fuel lines. The output of the oxidizer pump is connected to the inlet of the gas generator. The output of the first stage of the fuel pump is connected to the channels of regenerative cooling of the chamber and to the mixing head. The output of the second stage of the fuel pump is connected to an electric flow regulator. Another input of the regulator is connected to the starting tank with standard fuel. The output from the regulator is connected to a gas generator. The outlet of the gas generator is connected to the inlet of the turbine pump unit, the outlet of which is connected to the mixing head. The flow regulator is equipped with a hydraulic actuator of the preliminary stage, which is connected through the cavitating nozzle and hydraulic relay to the starting tank with standard fuel. The hydraulic relay is connected to the second stage of the fuel pump. The throttle installed at the output of the first stage of the fuel pump is made in conjunction with a controlled valve of the preliminary stage.

Основной элемент выходного устройства реактивного двигателя и двигателя с комбинированной тягой - это реактивное сопло. В реактивном сопле происходит расширение газа, выходящего из турбины или форсажной камеры газотурбинного двигателя или из камеры сгорания (или другого устройства для подогрева рабочего тела) ракетного двигателя, сопровождаемое увеличением его скорости и кинетической энергии. Расширение газа в сопле реактивном происходит до давления окружающей среды на расчетном режиме сопла и до давления, отличного от давления окружающей среды, на нерасчетных режимах сопла. Скорость истечения газа из реактивного сопла воздушно-реактивного двигателя на расчетном режиме сопла определяет при данной скорости полета величину удельной тяги двигателя. Скорость истечения газа из реактивного сопла ракетного двигателя на расчетном режиме сопла определяет величину удельной тяги двигателя независимо от скорости полета. Скорость истечения газа из реактивного сопла современных реактивных двигателей в земных статических условиях доходит до 1000 м/с и более у воздушно-реактивных двигателей и до 3000 м/с и более у ракетных двигателей. Различают регулируемое и нерегулируемое реактивное сопло. Регулируемое сопло снабжается устройством для изменения его сечения при работе двигателя. В дозвуковом сужающемся сопле регулирование состоит, как правило, в изменении площади выходного сечения сопла. В сверхзвуковом сопле регулированию подвергаются как площадь критического сечения, так и площадь выходного сечения сопла. Регулируемое сопло применяется в турбореактивных двигателях с форсажной камерой, а также в некоторых других газотурбинных, воздушно-реактивных и ракетных двигателях. Сопло ракетного двигателя называется также соплом камеры двигателя или просто соплом и его регулирование практически не применяется из-за очень высокой температуры истечения продуктов сгорания.The main element of the output device of a jet engine and a combined thrust engine is a jet nozzle. In the jet nozzle, gas expands from the turbine or afterburner of the gas turbine engine or from the combustion chamber (or other device for heating the working fluid) of the rocket engine, accompanied by an increase in its speed and kinetic energy. The expansion of gas in the jet nozzle occurs to ambient pressure at the design mode of the nozzle and to a pressure different from the ambient pressure at off-design nozzle modes. The rate of gas outflow from the jet nozzle of the jet engine in the nozzle design mode determines at a given flight speed the specific thrust of the engine. The rate of gas outflow from the jet nozzle of a rocket engine in the nozzle design mode determines the specific thrust of the engine, regardless of flight speed. The speed of gas outflow from the jet nozzle of modern jet engines under terrestrial static conditions reaches 1000 m / s and more for air-jet engines and up to 3000 m / s and more for rocket engines. Distinguish between adjustable and unregulated jet nozzle. The adjustable nozzle is equipped with a device for changing its cross section during engine operation. In a subsonic tapering nozzle, the regulation consists, as a rule, in changing the area of the exit section of the nozzle. In a supersonic nozzle, both the critical section area and the nozzle exit section area are subject to regulation. The adjustable nozzle is used in turbojet engines with an afterburner, as well as in some other gas turbine, jet and rocket engines. The nozzle of a rocket engine is also called the nozzle of the engine chamber or simply a nozzle and its regulation is practically not applied due to the very high temperature of the expiration of the combustion products.

Задачи создания изобретения: обеспечение оптимальной работы ракетного двигателя в широком диапазоне режимов на различной высоте, упрощение пневмогидравлической схемы, повышение надежности, увеличение мощности и характеристик ЖРД.The objectives of the invention: to ensure optimal operation of the rocket engine in a wide range of modes at different heights, simplifying the pneumohydraulic circuit, increasing reliability, increasing the power and characteristics of the rocket engine.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что жидкостный ракетный двигатель, содержащий две установленные на раме камеры сгорания с реактивным соплом, имеющим систему регенеративного охлаждения, один турбонасосный агрегат, выполненный в виде единого узла, содержащего основную турбину, насосы окислителя и горючего, газогенератор, установленный под основной турбиной, отличается тем, что концентрично реактивным соплам установлены сопловые насадки, выполненные по профилю как продолжение сопла и имеющие возможность перемещаться вдоль продольной оси камер сгорания при помощи привода. Сопловые насадки выполнены из углерод-углеродного композиционного материала. Сопловые насадки выполнены охлаждаемыми и содержат рубашку охлаждения, установленную концентрично сопловой насадке, с образованием зазора, полость которого гибкими трубопроводами подсоединена к насосу горючего и топливному коллектору горючего. Привод содержит один или не менее двух исполнительных механизмов. Исполнительные механизмы (если их два или более) могут быть размещены равномерно по окружности вокруг сопел. Исполнительные механизмы могут быть закреплены на раме. Исполнительные механизмы могут быть закреплены на камере сгорания. Исполнительные механизмы могут быть соединены механизмом синхронизации. В качестве исполнительного механизма применен электрический двигатель. В качестве исполнительного механизма применен пневмоцилиндр. В качестве исполнительного механизма примен гидроцилиндр.The solution to these problems was achieved due to the fact that a liquid rocket engine containing two combustion chambers mounted on the frame with a jet nozzle having a regenerative cooling system, one turbopump assembly made in the form of a single unit containing the main turbine, oxidizer and fuel pumps, gas generator, installed under the main turbine, characterized in that the nozzle nozzles are installed concentrically to the jet nozzles, made along the profile as an extension of the nozzle and having the ability to move in The longitudinal axis of the combustion chambers by means of a drive. Nozzle nozzles are made of carbon-carbon composite material. Nozzle nozzles are made cooled and contain a cooling jacket mounted concentrically with the nozzle nozzle, with the formation of a gap, the cavity of which is connected by flexible pipelines to the fuel pump and fuel manifold. The drive contains one or at least two actuators. Actuators (if there are two or more) can be placed evenly around the circumference around the nozzles. Actuators can be mounted on the frame. Actuators can be mounted on the combustion chamber. Actuators can be connected by a synchronization mechanism. An electric motor is used as an actuator. A pneumatic cylinder is used as an actuator. A hydraulic cylinder was used as an actuator.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 приведена конструкция ЖРД,figure 1 shows the design of the rocket engine,

на фиг.2 приведен вид В,figure 2 shows a view,

на фиг.3 приведен разрез по А-А,figure 3 shows a section along aa

на фиг.4 приведен разрез по Б-Б,figure 4 shows a section along BB

на фиг.5 приведен вид Б для сопловой насадки, выполненной из углерод-углеродного композиционного материала,figure 5 shows a view B for nozzle nozzles made of carbon-carbon composite material,

на фиг.6 приведен вид Б для сопловой насадки, выполненной охлаждаемой.figure 6 shows a view B for a nozzle nozzle made cooled.

Жидкостный ракетный двигатель (фиг.1…6) содержит раму 1, две камеры сгорания 2 с реактивными соплами 3 и один турбонасосный агрегат 4. Турбонасосный агрегат 4, в свою очередь, содержит насос окислителя 5, насос горючего 6, дополнительный насос горючего 7 и основную турбину 8, выполненную в верхней части турбонасосного агрегата 4. Газогенератор 9 установлен под основной турбиной 8 соосно с турбонасосным агрегатом 4. Камера сгорания 2 содержит реактивное сопло 3, выполненное из двух оболочек 10 и 11 с зазором «Г» между ними, и головку 12 камеры сгорания 2. Внутри головки 12 камеры сгорания 2 установлены форсунки окислителя и горючего (не показано).A liquid-propellant rocket engine (FIGS. 1 ... 6) comprises a frame 1, two combustion chambers 2 with jet nozzles 3, and one turbopump assembly 4. The turbopump assembly 4, in turn, contains an oxidizer pump 5, a fuel pump 6, an additional fuel pump 7, and the main turbine 8, made in the upper part of the turbopump unit 4. The gas generator 9 is installed under the main turbine 8 coaxially with the turbopump unit 4. The combustion chamber 2 contains a jet nozzle 3 made of two shells 10 and 11 with a gap "G" between them, and a head 12 combustion chambers 2. Inside head 12 of the combustion chamber 2 are installed a fuel and an oxidant nozzle (not shown).

Двигатель содержит две сопловые насадки 13, выполненные по профилю как продолжение сопла 3 и имеющие возможность перемещения вдоль оси камеры сгорания 2 при помощи привода 14. Привод 14 может содержать один или несколько исполнительных механизмов 15. Предпочтительно (фиг.2) применить два исполнительных механизма 15, установленных симметрично по оси камер сгорания 2 между ними, или три, установленных по окружности (фиг.2), и соединить их механизмом синхронизации. Этот механизм может быть выполнен электрическим, или гидравлическим, или механическим (конструкция этого механизма не показана). Вдоль оси симметрии двигателя целесообразно установить направляющий цилиндр 16 с ограничителем хода 17 и демпфером 18 в нижней части (фиг.2).The engine contains two nozzle nozzles 13, made along the profile as a continuation of the nozzle 3 and having the ability to move along the axis of the combustion chamber 2 using the drive 14. The drive 14 may contain one or more actuators 15. It is preferable (Fig. 2) to use two actuators 15 installed symmetrically along the axis of the combustion chambers 2 between them, or three installed around the circumference (figure 2), and connect them with a synchronization mechanism. This mechanism can be made electric, or hydraulic, or mechanical (the design of this mechanism is not shown). Along the axis of symmetry of the engine, it is advisable to install a guide cylinder 16 with a travel stop 17 and a damper 18 in the lower part (figure 2).

Между сопловой насадкой 13 и соплом 3 установлено коническое высокотемпературное уплотнение 19.Between the nozzle nozzle 13 and the nozzle 3 is installed conical high-temperature seal 19.

Исполнительные механизмы могут быть, например, выполнены в виде пневмоцилиндров 20, имеющих штоки 21, соединенные с нижней силовой плитой 22. На нижней силовой плите 22 установлены и жестко закреплены на ней две сопловые насадки 13. Сами пневмоцилиндры 20 соединены с верхней силовой плитой 23. Пневмоцилиндры 20 трубопроводами 24 через клапана 25 соединены с баллоном сжатого газа 26. Вместо пневмоцилиндров возможно применение гидроцилиндров. В силовых плитах 22 и 23 для облегчения выполнены отверстия «Д».The actuators can, for example, be made in the form of pneumatic cylinders 20 having rods 21 connected to the lower power plate 22. Two nozzle nozzles 13 are mounted on the lower power plate 22 and rigidly fixed thereon. The pneumatic cylinders 20 themselves are connected to the upper power plate 23. Pneumatic cylinders 20 are connected by pipelines 24 through valves 25 to a cylinder of compressed gas 26. Instead of pneumatic cylinders, it is possible to use hydraulic cylinders. In the power plates 22 and 23, holes "D" are made to facilitate.

Выход из насоса горючего 6 трубопроводом 27, содержащим клапан горючего 28, соединен с коллектором горючего 29, а выход из насоса окислителя 5 трубопроводом 30 соединен со входом газогенератора 9. Выход из дополнительного насоса 7 трубопроводом 31 соединен также со входом газогенератора 9.The output from the fuel pump 6 by a pipe 27 containing the fuel valve 28 is connected to the fuel manifold 29, and the output from the oxidizer pump 5 by the pipe 30 is connected to the inlet of the gas generator 9. The output from the additional pump 7 by the pipe 31 is also connected to the input of the gas generator 9.

На фиг.5 и 6 приведена конструкция стыка сопловой насадки 13 и сопла 3, при этом на фиг.5 приведена сопловая насадка 13, выполненная из графито-графитового композиционного материала, только верхнее кольцо 32 выполнено металлическим и может быть совмещено с нижней силовой плитой 22. Стыковка сопловой насадки 13 с нижней частью сопла 3 выполнена для обеспечения герметичности по конической поверхности конического высокотемпературного уплотнения 19, выполненного, например, из металлорезины. На фиг.6 приведена охлаждаемая сопловая насадка, которая содержит рубашку охлаждения, образованную зазором «Г», которая соединена гибкими трубопроводами 33 и 34 соответственно с выходом из насоса горючего 6 и с коллектором горючего 29. ЖРД содержит блок управления 35, который электрическими связями 36 содинен с приводом 14 и клапаном 28.Figures 5 and 6 show the junction of the nozzle nozzle 13 and the nozzle 3, while figure 5 shows the nozzle nozzle 13 made of graphite-graphite composite material, only the upper ring 32 is made of metal and can be combined with the lower power plate 22 The docking nozzle nozzle 13 with the lower part of the nozzle 3 is made to ensure tightness on the conical surface of the conical high-temperature seal 19, made, for example, of metal rubber. Figure 6 shows a cooled nozzle nozzle, which contains a cooling jacket formed by the gap "G", which is connected by flexible piping 33 and 34, respectively, with the exit of the fuel pump 6 and the fuel manifold 29. The liquid propellant rocket engine contains a control unit 35, which is electrically connected 36 connected with actuator 14 and valve 28.

При запуске ЖРД с блока управления 35 подается сигнал на запуск двигателя (Средства воспламенения компонентов ракетного топлива в камерах сгорания и в газогенераторе на фиг.1…6 не показаны). Основная турбина 8 раскручивает ротор ТНА 4. Давление окислителя и горючего на выходе из насосов окислителя 5, насоса горючего 6 и дополнительного насоса горючего 7 возрастает. Окислитель и горючее поступают в камеры сгорания 2 и газогенератор 9. Двигатель запустился. После набора ракетой высоты блок управления 35 по электрическим связям 36 подает сигнал на исполнительные механизмы 15, которые перемещают сопловые насадки 13 в крайне нижнее положение. Длина сопла и степень расширения продуктов сгорания в нем увеличивается. Ограничитель хода 17 предотвращает чрезмерное выдвижение сопел 3, а демпфер 18 уменьшает ударные нагрузки на сопла 3 при выдвижении сопловых насадок 13 в крайне нижнее положение. Конические высокотемпературные уплотнения 19 предотвращают утечку горячих продуктов сгорания в зазоры между соплами 3 и сопловыми насадками 13. Продукты сгорания, вытекающие из сопла, дополнительно расширяются в сопловых насадках 13 до давления окружающей среды, создавая дополнительную силу тяги (до 10…15%) от номинальной силы тяги ЖРД без увеличения расхода топлива. Это приводит к улучшению удельных характеристик ЖРД на больших высотах.When starting the rocket engine from the control unit 35, a signal is issued to start the engine (Means of ignition of the components of rocket fuel in the combustion chambers and in the gas generator are not shown in FIGS. 1 ... 6). The main turbine 8 spins the rotor TNA 4. The pressure of the oxidizing agent and fuel at the outlet of the oxidizing pump 5, the fuel pump 6 and the additional fuel pump 7 increases. The oxidizing agent and fuel enter the combustion chamber 2 and the gas generator 9. The engine started. After the rocket has climbed the altitude, the control unit 35 via electrical connections 36 provides a signal to the actuators 15, which move the nozzle nozzles 13 to an extremely low position. The length of the nozzle and the degree of expansion of the combustion products in it increases. The travel stop 17 prevents the nozzles 3 from being pulled out excessively, and the damper 18 reduces the impact loads on the nozzles 3 when the nozzles 13 extend to an extremely low position. Conical high-temperature seals 19 prevent the leakage of hot combustion products into the gaps between the nozzles 3 and the nozzle nozzles 13. The combustion products flowing from the nozzle expand further in the nozzle nozzles 13 to the ambient pressure, creating an additional traction force (up to 10 ... 15%) of the nominal thrust of the rocket engine without increasing fuel consumption. This leads to an improvement in the specific characteristics of the LRE at high altitudes.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Обеспечить высокие технические характеристики ЖРД в широком диапазоне режимов его работы на различной высоте.1. To provide high technical characteristics of the rocket engine in a wide range of modes of operation at various heights.

2. Обеспечить надежную работу сопловой насадки при высоких температурах.2. Ensure reliable operation of the nozzle nozzle at high temperatures.

3. Исключить перекос и ударные нагрузки при выдвижении сопловых насадков в нижнее положение.3. To exclude distortion and shock loads when extending nozzle nozzles to the lower position.

4. Обеспечить герметичность стыков сопловых насадков с соплами.4. To ensure the tightness of the joints of the nozzle nozzles with nozzles.

Claims (8)

1. Жидкостный ракетный двигатель, содержащий две установленные на раме камеры сгорания с реактивным соплом, имеющим систему регенеративного охлаждения, один турбонасосный агрегат, выполненный в виде единого узла, содержащего основную турбину, насосы окислителя и горючего, газогенератор, установленный под основной турбиной, отличающийся тем, что концентрично реактивным соплам на нижней силовой плите установлены сопловые насадки, выполненные по профилю как продолжение сопла, нижняя силовая плита выполнена с возможностью перемещаться вдоль продольной оси двигателя по направляющему цилиндру, установленному перпендикулярно верхней силовой плите, соединенной с камерами сгорания, при помощи привода.1. A liquid rocket engine containing two combustion chambers mounted on the frame with a jet nozzle having a regenerative cooling system, one turbopump unit made in the form of a single unit containing a main turbine, oxidizer and fuel pumps, a gas generator installed under the main turbine, characterized in that the nozzle nozzles are arranged concentrically to the jet nozzles on the lower power plate, made along the profile as an extension of the nozzle, the lower power plate is made with the ability to move in The longitudinal axis of the engine along the guide cylinder mounted perpendicular to the upper power plate connected to the combustion chambers by means of a drive. 2. Жидкостный ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что сопловые насадки выполнены из углерод-углеродного композиционного материала.2. The liquid rocket engine according to claim 1, characterized in that the nozzle nozzles are made of carbon-carbon composite material. 3. Жидкостный ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что сопловые насадки выполнены охлаждаемыми и содержат рубашки охлаждения, установленные концентрично сопловым насадкам, с образованием зазоров, полости которых гибкими трубопроводами подсоединены к насосу горючего и топливному коллектору горючего.3. The liquid rocket engine according to claim 1, characterized in that the nozzle nozzles are made cooled and contain cooling jackets installed concentrically with the nozzle nozzles, with the formation of gaps, the cavities of which are connected by flexible pipelines to the fuel pump and fuel manifold. 4. Жидкостный ракетный двигатель по п.1 или 2, или 3, отличающийся тем, что привод содержит исполнительный механизм.4. The liquid rocket engine according to claim 1 or 2, or 3, characterized in that the drive contains an actuator. 5. Жидкостный ракетный двигатель по п.1 или 2, или 3, отличающийся тем, что привод содержит не менее двух исполнительных механизмов.5. The liquid rocket engine according to claim 1 or 2, or 3, characterized in that the drive contains at least two actuators. 6. Жидкостный ракетный двигатель по п.5, отличающийся тем, что исполнительные механизмы размещены равномерно по окружности вокруг сопла.6. The liquid rocket engine according to claim 5, characterized in that the actuators are placed evenly around the circumference around the nozzle. 7. Жидкостный ракетный двигатель по п.1 или 2, или 3, отличающийся тем, что в качестве исполнительного механизма применен пневмоцилиндр.7. The liquid rocket engine according to claim 1 or 2, or 3, characterized in that a pneumatic cylinder is used as an actuator. 8. Жидкостный ракетный двигатель по п.1 или 2, или 3, отличающийся тем, что в качестве исполнительного механизма применен гидроцилиндр. 8. The liquid rocket engine according to claim 1 or 2, or 3, characterized in that a hydraulic cylinder is used as an actuator.
RU2008147200/06A 2008-11-28 2008-11-28 Liquid propellant rocket engine RU2383770C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008147200/06A RU2383770C1 (en) 2008-11-28 2008-11-28 Liquid propellant rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008147200/06A RU2383770C1 (en) 2008-11-28 2008-11-28 Liquid propellant rocket engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2383770C1 true RU2383770C1 (en) 2010-03-10

Family

ID=42135297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008147200/06A RU2383770C1 (en) 2008-11-28 2008-11-28 Liquid propellant rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2383770C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3469787A (en) * 1966-09-07 1969-09-30 Thiokol Chemical Corp Rocket motor thrust nozzle with means to direct atmospheric air into the interior of the nozzle
GB2029511A (en) * 1978-08-25 1980-03-19 Hercules Inc Nested cone extendible nozzle system for a rocket motor
RU2044150C1 (en) * 1992-09-03 1995-09-20 Борис Григорьевич Кузьмич Telescopic jet nozzle
RU2232915C2 (en) * 2002-03-14 2004-07-20 ОАО "НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко" Reheat liquid-propellant rocket engine
RU2266424C2 (en) * 2003-06-06 2005-12-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Rocket engine nozzle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3469787A (en) * 1966-09-07 1969-09-30 Thiokol Chemical Corp Rocket motor thrust nozzle with means to direct atmospheric air into the interior of the nozzle
GB2029511A (en) * 1978-08-25 1980-03-19 Hercules Inc Nested cone extendible nozzle system for a rocket motor
FR2434273A1 (en) * 1978-08-25 1980-03-21 Hercules Inc TELESCOPICALLY DEPLOYABLE NOZZLE SYSTEM WITH NESTED CONES FOR A ROCKET ENGINE
RU2044150C1 (en) * 1992-09-03 1995-09-20 Борис Григорьевич Кузьмич Telescopic jet nozzle
RU2232915C2 (en) * 2002-03-14 2004-07-20 ОАО "НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко" Reheat liquid-propellant rocket engine
RU2266424C2 (en) * 2003-06-06 2005-12-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Rocket engine nozzle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7900436B2 (en) Gas-generator augmented expander cycle rocket engine
US2673445A (en) Turbojet and rocket motor combination with hot gas ignition system for nonself-reaction rocket fuels
RU2674832C2 (en) Engine
US20100300065A1 (en) Closed-cycle rocket engine assemblies and methods of operating such rocket engine assemblies
JP2007192221A (en) Acoustic cavity manifold for rocket engine, rocket engine, and method for improving efficiency of specific impulse of rocket engine
RU2382223C1 (en) Three-component liquid propellant rocket engine and method of its operation
RU2386844C1 (en) Three-component liquid-propellant rocket engine and method of its operation
RU2382228C1 (en) Adjustable liquid propellant rocket engine
RU2412370C1 (en) Liquid propellant rocket engine with controlled vector of thrust and unit of combustion chamber suspension
RU2383770C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2390476C1 (en) Multi-stage
RU2302547C1 (en) Liquid-propellant rocket engine
RU2378166C1 (en) Multi-stage rocket carrier, method of its launching and nuclear rocket engine
RU2313683C1 (en) Jet engine
RU2380564C1 (en) Adjustable liquid propellant rocket engine
RU2372514C1 (en) Liquid rocket engine
RU2378527C1 (en) Controlled liquid-propellant rocket engine
RU2441170C1 (en) Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles
RU2383771C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2379541C1 (en) Adjustable fluid propellant rocket engine
RU2381152C1 (en) Multi-stage carrier rocket with nuclear rocket engines
RU2300657C1 (en) Liquid-propellant rocket engine
RU2539315C1 (en) Liquid-propellant rocket engine turbopump unit
RU2382224C1 (en) Multistage carrier rocket, three-component rocket engine, method of engine operation and fuel feed turbopump system
RU2118684C1 (en) Cryogenic-liquid-propellant rocket engine