Жидкостный ракетный двигатель

Жидкостный ракетный двигатель

Жидкостный ракетный двигатель – разновидность химического ракетного двигателя.

В жидкостном ракетном двигателе химическая энергия топлива в камере сгорания преобразуется в тепловую, после чего в выходном сопле происходит преобразование энергии в кинетическую энергию реактивной струи газа. Первая схема летательного аппарата с жидкостным ракетным двигателем была предложена знаменитейшим русским ученым К. Э. Циолковским.

В качестве топлива для двигателя использовались жидкие углеводороды и кислород. Помимо этого, он предположил возможность подачи топлива посредством насоса, использования компонентов топлива для охлаждения двигателя.

Топливом для жидкостных ракетных двигателей могут являться унитарные (однокомпонентные), двухкомпонентные и трехкомпонентные смеси либо различные химические соединения, которые способны участвовать в реакции разложения с выделением тепла.

В однокомпонентных двигателях применяется топливо, которое, взаимодействуя с катализатором, разлагается и образует горячий газ. Они характеризуются малой величиной удельного импульса (150—250 м/с) и простотой конструкции. Например, струйные двигатели (простейшие однокомпонентные двигатели) применяются в устройствах маневрирования космонавтов, так как в этих условиях недопустимо тепловое воздействие и необходима максимальная простота конструкции. Обычно используются в составе систем ориентации и стабилизации. Чаще всего в качестве топлива применяют топливо так называемой раздельной подачи, которое состоит из двух компонентов, смешиваемых непосредственно при подаче в камеру сгорания. В качестве горючего вещества в составе двухкомпонентного топлива могут использоваться керосин, аммиак, спирты, а в качестве окислителя выступают такие вещества, как жидкий кислород, перекись водорода, азотная кислота.

Необходимым условием работы жидкостного двигателя является наличие системы зажигания, хотя некоторые вещества при смешивании образуют самозажигательную смесь и не требуют наличия системы зажигания.

По способу подачи топлива различают два типа двигателей: с вытеснительной подачей и с насосной подачей топлива. Для правильной работы двигателя необходима специальная система подачи топлива из баков и система автоматики, которая контролирует основные параметры работы двигательной установки. Наиболее распространенной является насосная система подачи топлива.

В начале 70-х гг. прошлого века в СССР и США начались работы над созданием трехкомпонентного двигателя, который бы позволил уменьшить объем и массу установки. Принцип работы заключается в следующем: в момент запуска двигатель работает на смеси кислорода и керосина, а затем переключается на жидкий кислород и водород. Реализация этой идеи позволяет создать одноступенчатую ракету, хотя при этом наблюдается значительно усложненная конструкция. Можно выделить несколько направлений развития жидкостных ракетных двигателей: повышение эффективности топлива, которая определяется соотношением удельного веса и создаваемой удельной тяги; поиски новых типов топлива, которые обеспечат лучшие показатели. Помимо этого, необходимо постоянно совершенствовать конструкцию двигателя – уменьшение веса, размеров, повышение надежности и, конечно, увеличение ресурса.