Реферат: Кислородно-водородный жидкостный ракетный двигатель НМ60 - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Кислородно-водородный жидкостный ракетный двигатель НМ60

Банк рефератов / Астрономия, авиация, космонавтика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 31 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Моск овский Государственный Технический Университет и м . Н.Э . Баумана Реферат по КСМУ на тему : “ Кислор одно-водородный ЖРД НМ 60 ” Преподаватель : Медведев В.Е. Студент : Мельников Сергей Группа : М 1-52 — 1999 г . — Исследования , проводимые в Европе в области ракет-носи телей , показывают необходимость разработки кислородно-водородного двигателя большой тяги для эксплуатации в 90-годы. Для выявления потенциальных технических п роблем , начиная с 1978 года проводились предварит ельные исследования кислородно-водородного ЖРД с тяг ой 500 кН . В 1980 году было принято решение о разработке семейства РН Ариан -5 (рис .1), на которой предполагается использовани е разгонных блоков первой ступени РН Ариа н -4 и нового кислородно-водородного блока Н 60 (рис .2) на второй ступени . На рис .1 под к а ждой модификацией РН указана ее грузоподъемность (кг ) и соответствующая орбит а : LEO – низкая околоземная ; GTO – пер еходная к стационарной. Предварительные исследования по двигателю блока были начаты в 1981 году . Разработку п ланировалось начать в 1984 году , а закончить в 1991 году с тем , чтобы первый пуск Ариан -5 осуществить в 1993-1994 году. Ниже рассматриваются основные результаты предварительных исследований по созданию ЖРД НМ 60. ЖРД должен удовлетворять следующим основн ым требованиям : а ) удельный импул ьс в вакууме - 4346 Нсек /кг ; б ) номиналь ная тяга в вакууме – 800 кН ; с возможнос тью дросселирования в полете до 600 кН ; в ) перспективный уровень тяги в вакуу ме – 1300 кН . Данная тяга необходима для использования ЖРД на первой ступени перспекти вных РН и д остигается увеличением дав ления в камере сгорания . Таким образом , пе рвоначальная конфигурация с тягой 800 кН разраба тывается в условиях минимального технического риска ; г ) длина и максимальный диаметр не более 4,0 и 2,4 м , соответственно , что обеспечива е т безопасное разделение ступеней в п олете . В перспективе предполагается использовать выдвигаемый насадок сопла ; д ) критическим на входе в насос ок ислителя принято избыточное давление 1,5 х 10 5 Па и в насос горючего 0,5 х 10 5 Па , что позволяет обойтись без преднасосов ; е ) ЖРД должен допускать многократное использование. В процессе предварительных исследований рассматривались тр и схемы двигателя : 1) ЖРД с использованием на турбине пара водорода , по лученного в тракте охлаждения , принципиальная схема к оторого представлена на рис .3,а ; 2) ЖРД с дожиганием генераторного газа (ри с .3в ); 3) ЖРД без дожигания генераторного газ а (рис .3б ), где 1 – насос горючего ; 2 – насос окислителя ; 3 – турбина горючего ; 4 – парообразный водород ; 5 – турбина насоса окислите л я ; 6 – газогенератор. Принципиальным и преимуществами ЖРД первой из рассмотренных схем (рис .3,а ) являются : простота , предельно низкая стоимость производства и относительно й низкий уровень давления в насосах , необх одимый для заданного давления в камере сг ора ния . Тем не менее , предварительные исследования показывают , что тепловой энергии , снятой со всей поверхности камеры сгорания , включая сопло , не достаточно для подачи топлива в камеру сгорания с давлением 100 х 10 5 Па. На рис .3,в представлена схема ЖРД с до жиганием генераторного газа . Камера сгорания в этом случае питается двумя отдельными турбонасосами , работающими на газе , полученном в предкамере , объединенной с тур бонасосом жидкого водорода . Для данной схемы ЖРД рассматривались конфигурации турбонасосо в , подобные ЖРД ТКА Space Shuttle , но без преднасосов , что объ ясняется требованиями к двигателю . Камера сго рая имеет регенеративное охлаждение , для чего используется 20% топлива , а 6% его идет на охлаждение сопла с последующим сбросом гор ячего пара. На рис .4 приведен общий в ид ЖРД НМ 60 с дожиганием генераторного газа (А ) и без дожигания (В ). На рис .5 представлена принципиальная схема ЖРД без дожигания генераторного газа , гд е 1 – наддув окислителя ; 2 – жидкий кислоро д ; 3 – турбонасос окислителя ; 4 – магист раль гелия ; 5 – система продувки магис трали жидкого кислорода ; 6 – система продувки магистрали жидкого водорода ; 7 – жидкий в одород ; 8 – турбонасос горючего ; 9 – наддув бака горючего ; 10 – клапан регулирования соотн ошения компонентов ; 11 – пиротехническа я система запуска и раскручивания турбин ы ; 12 – газогенератор ; 13 – клапан продувки м агистрали жидкого кислорода ; 14 – клапан продув ки магистрали жидкого водорода ; 15 – система запуска ; 16 – клапаны управления впрыском ко мпонентов в газогенератор ; 17 – гла в ный клапан окислителя ; 18 – главный кла пан горючего ; 19 – сопло , охлаждаемое жидким водородом с последующим его сбросом . Констр укция и технология изготовления камеры сгора ния данной схемы , как и схемы с дожига нием генераторного газа , аналогичны маршев о му двигателю ТКА Space Shuttle ( SSME ) . Основные характеристики двух анализируемых схем ЖРД приведены в табл .1, где также для сравнения даны характеристики маршевого ЖРД ТКА Space Shuttle ( SSME ). Можно видеть , что для обеих схем уровни давлени я ниже , чем у SSME . Таблица 1. Сравнение вариантов ЖРД НМ 60 и ЖРД SSME НМ 60 без дожигания НМ 60 с дожиганием SSME Т яга в вакууме , кН 800 1300 800 1300 2092(100%) Тяга на уровне моря , кН 624 1054 654 1104 1669 Соотношение компонентов 5,12 5,12 5,58 5,58 6.0 Камера сгорания : Давление в камере сгорания х 10 5 Па Отношение площадей 100 103,7 160 103,7 125 124,4 203 124,4 205 77.5 Газогенератор : Давление х 10 5 Па Соотношение компонентов 50,6 0,9 115,6 0,9 194 0,68 355 0,9 356 0,81 Турбонасосы (Н 2ж /О 2ж ): Давление на выходе х 10 5 Па Скорость вращения , об /мин 143/122 30000/ 11700 243/218 40500/ 16140 225/153 (257) 25000/ 21900 415/248 (486) 35000/ 31100 413/296 (480) * 34700/ 27500 Мощность турбины , мВт 7,6/2,0 21,2/5,6 10,8/2,8 32,4/8,6 45,5/18,6 * - Давление на выход е второй ступени насоса окислителя. На рис .6 приводятся характеристики двух схем ЖРД в диапазоне от 900 кН (6) до 1300 кН , где по оси ординат отложен удельный импульс [ х 9.81 Нсек /кг ] , по оси абсцисс – давление в камере сгорания [ x 10 5 Па ], 1 – теоретический удельный импульс ; 2 – двигатель с оптимальной степен ью расширения (отношение площадей среза и критической части ) с дожиганием генераторног о газа ; 3 – двигатель с дожиганием и с фиксированной степенью расширения ; 4 – двигат ель с оптимальной степенью расширения без дожигания ; 5 – двигатель без дожигания с фиксированной степенью расширения ; 6 – номиналь ная тяга ; 7 – максимальная тя г а. Уменьшение удельного импульса для двигателя без дожиг ания генераторного база объясняется увеличением необходимого количества основных компонентов топлива для газогенератора . Обе схемы двига теля оптимизированы при тяге равной 800 кН. Для двигателя без д ожигания разработка , включая создание стендов , потребует 7,5 лет и 8,75 лет для двигателя с дожига нием . Кроме того , ЖРД с дожиганием для уровня тяги 800 кН имеет на 25% большую стоимос ть разработки и на 20) большую стоимость изг отовления . Имея ввиду степень техничес кого риска и стоимостные характеристики , для ЖРД НМ 60 была выбрана схема без дожига ния генераторного газа . В результате предвари тельных исследований были сформулированы новые требования : 1) номинальная тяга в вакууме – 900 кН ; 2) ЖРД дол жен дополнительно обеспечивать следующие функции : а ) управление по каналам тангажа и рысканья , используя карданов подвес ; б ) наддув топливных баков основными компонентами ; в ) обеспечение расхода 1 50кг /сек дл я управ ления по крену ; 3) тяга и соотношение компонентов должны удовлетворять п роектным и эксплуатационным органичениям , предста вленным на рис .7, где по оси ординат от ложена тяга (кН ), по оси абсцисс – соо тношение компонентов ; 1 – проектные ограничения ; 2 – огра ничения квалификационных испытаний ; 3 – эксплуатационные ограничения ; 4 – номинал ьные условия ; 4) при выбо ре проектные решений предпочтение должно отда ваться вариантам с минимальной стоимостью про изводства ; 5) обслужива ние ЖРД должно предполагать исполь зование его на многоразовых РН ; 6) двигатель должен использоваться для пилотируемых полет ов с минимальной модификацией. Старт тур бин и воспламенение в газогенераторе и ка мере сгорания осуществляется пиротехнической сис темой , аналогичной ЖРД НМ 7 Ариан- I . Соотношение компонентов регулируется клапаном , управляющим подачей газа на турбину окислителя . Тяга Ж РД и соотношение компонентов в газогенераторе регулируется клапаном , управляющим подачей к омпонентов в газогенератор . Проверки и контро ль работы осущес твляется ЭВМ двигателя и топливных баков . Основные характеристики двигателя даны в табл .2. Турбонасос окислителя (рис .8) состоит из осевого предна соса , одноступенчатого центробежного насоса и реактивной турбины . Преднасос и крыльчатка це нтробежного нас оса и реактивной турбины . Преднасос и крыльчатка центробежного насоса выполнены из алюминиевого сплава , турбина из сплава INCO 718. Таблица 2. Характеристики ЖРД НМ 60 НМ 60 SSME Тяга в вакууме , кН 900 2090 Тяга на уровне моря , кН 715 1700 Удельный импульс в вакууме , Нс /кг 4364 4462 Удельный импульс на уровне мо ря , Нс /кг 3423 3559 Соотношение компонентов 5,1 6,0 Давление в камере сгорания , х 10 5 П а 100 207 Отношение площадей 110,5 77,5 Суммарный м ассовый расход , кг /с 206 468 Массовый ра сход газ огенератора , кг /с 7,06 248 Расход сбра сываемого охладителя (Н 2 ), кг /с 1,93 - Давление на выходе из насо са окислителя , х 10 5 Па 125,7 319(528) Длина , м 4,0 4,24 Диаметр среза сопла , м 2,52 2,39 Время работы двигателя , с 291 480 Масса , кг 1300 3002 П одши пники насоса смазываются жидким кислородом , а подшипники турбины – жидким водородом . Г ерметизация достигается динамическими уплотнителями типа плавающих колец и наддувом гелием . Дистанционно управляемый уплотнитель служит д ля предупреждения просачива н ия жидког о водорода в процессе захолаживания перед стартом . Осевые нагрузки компенсируются регулир ованием потока жидкого кислорода к задней части крыльчатки . Основные характеристики турбо насоса кислорода даны в таблице 3. Турбонасос водорода (рис .9) со стоит из осевого преднасоса , двухступенчато го центробежного насоса и двухступенчатой ту рбины . Подшипники вала расположены вне секций насоса и турбины , для обеспечения приемл емой величины DN (диаметр х скорость вращения ). Все подшипники смазываютс я ж идким водородом . Система компенсации осевых нагрузок объединена со второй крыль чаткой центробежного насоса . Преднасос выполнен из алюминиевого сплава , крыльчатки из титан ового сплава ТА 5Е-Е LI , турбина и вал из INCO 718 . Характеристики насоса жидкого водор ода приведены в табл .3. Таблица 3. Характеристики турбонасосов Окислителя (0 2ж ) Горючего (Н 2ж ) Частота вращения , мин -1 14500 37900 Массовый расход , кг /с 173,4 34,07 Давление на выходе , х 10 5 Па 125,7 150,5 Мощность на валу , кВт 2331 8680 Критическо е значение избыточного давления , х 10 5 Па 1,5 0,42 Насос : диаметр , мм удельная скорость КПД 205 0,545 (1490) 0,79 205 0,534 (1460) 0,77 Турбина : диаметр , мм отношение давлений КПД 230 17 0,29 201 20,5 0,50 На рис .10 дан общий вид камеры сг орания (КС ) ЖРД НМ 60, где 1 – карданов подвес ; 2 – воспламенитель ; 3 – форсуночная головка ; 4 – камера сгорания ; 5 – основной сопловой блок ; 6 – сопло большой степени расширения ; 7 – каналы сброса охладителя сопла расширения. На рис .11 приводится удельный импульс КС (ось ординат ) (х 9,81 нсек /кг ), по ос и абсцисс отложена степень расширения сопла . Точки на графике соответствуют характеристи кам кислородно-водородных ЖРД , где 1 – ЖРД J2S ; 2 – ЖРД RL 10 ; 3 – ЖРД SSME ; 4 – ЖРД НМ 7А ; 5 – ЖРД НМ 7В ; 6 – ЖРД НМ 60. Характеристики К С данных ЖРД приведены также в табл .4. На рис .12 представлена конструкция форсуноч ной головки , где 1 – подача жидкого кислор ода ; 2 – канал подачи жидкого кислорода ; 3 – подача газообразного водорода ; 4 – пористая пластина ; 5 – форсунки ; Таблица 4. J2S RL10 SSME HM7A HM7B HM60 Тяга , кН 1060 69 2090 60 60 860 Давление в камере сгорания , х 10 5 Па 54 27 205 30 35 100 Соотношение компонентов 5,5 5,0 6 5 5,3 5,1 Степень рас ширения сопла 27,5 57 77,5 62 82 110,5 Теоретический удельн ый импульс , Нсек /кг 4395 4529 4571 4542 4578 4501 Удельный им пульс камеры сгорания , Нсек /кг 4209 4364 4464 4363 4398 4439 6 – перегородки гашения высокочастотных колебаний . Форсуночная головка содержит 516 форсун ок , собранных на пористой пл ате , котор ая охлаждается выпотеванием водорода . Сравнение с другими криогенными форсуночными головками КС дано в табл .5. Перегородки гашения выс окочастотных колебаний в КС образованы удлин енными форсунками . Конструкция камеры сгорания ЖРД НМ :) представл е на на рис .13, где 1 - полости , предназначенные для повышения устойчивости горения ; 2 – выходной трубопровод водорода ; 3 – внутренняя стенка КС ; 4 – никелевая оболочка КС ; 5 – выходной трубопр овод водорода ; 6 – подача жидкого водорода . КС содержит сужающ у юся часть (о тношение площадей равно 5,8) регенеративно охлаждаем ую водородом . Внутренняя часть КС , выполненная из медного сплава , имеет каналы охлаждени я , которые закрыты никелевой оболочной . Трубоп роводы выполнены из сплава INCONEL и сварены с н икелевым корпусом . Основные характеристики К С даны в табл .6 в сравнении с другими криогенными КС. Таблица 5. Характеристики форсуночной головки и камеры сгорания J2S RL10 SSME HM7 MBB HM60 Форсу ночная головка : Полный массовый расход , к г /с Диаметр камеры , мм Число форсунок Расход через форсунку , г /с Температура водорода , К КПД 242 470 614 375 105 0,98 18,5 262 216 85,6 180 0,985 469 450 600 782 850 0,99 13,9 180 90 70,7 136 0,986 45 182 90 470 190 0,98 195,8 415 516 380 95 0,989 Камера сго рания : Внутренний диаметр , мм Характерная длина , м Отношение сжатия Максимальная температура охладителя , К Минимальное давление охладителя , х 10 5 Па Максимальная Температура стенки , К Максимальный удель ный теплопоток , Вт /см 2 Давление , х 10 5 Па 470 0,62 1,58 60 54 262 0,98 2,95 150 27 450 0,8 2,96 254 98 740 12800 205 180 0,7 2,78 100 5,7 625 2900 35 182 2,3 6,95 140 100 690 16800 280 415 0,85 2,99 61 23,3 600 6400 100 Конструкция газогенератора (ГГ ) представлена на рис .14, где 1 – подача жидкого кислорода ; 2 – подач а жидкого водорода ; 3 – штуцеры датчиков т емпературы и давления . Давление в ГГ соста вляет 77 х 10 5 Па , температура – 910 К , соотношение компонентов – 0,9, массовый расход – 7,08 кг /сек. Форсуночная головка ГГ имеет 120 форсунок . Воспламенение осуществляется пиротехническим восп ламенителем , расположенным в центре головки . Г Г охлаждается жидким водородом , проходящим между стенками , и впрыскиваемым затем в ГГ . Для уменьшения нестабильности горения рядом с распылительной головкой имеются ак устические полости. Клапаны управления и рулевые машинки имеют гидравл ический привод . Гидравлический насос смон тирован на оси трубонасоса окислителя . Осталь ные клапаны работают на гелии под давлени ем 23 х 10 5 Па. Сравнение двигателя НМ 60 с другими кислородно-водородными ЖРД дается в таблице 6. Таблица 6. SSME НМ 7А НМ 7В LE-5 НМ 60 J2 J2S RL6-10 A З -3 Тяга в ва кууме , кН Удельный импульс , Нс /к г Соотноше-ние компо - нентов Давление в камере сго рания , х 10 5 Па Отношение площадей Массовый расход , кг /с Длина , м Диаметр , м Время работы Сухая масса , кг Начало разработки Начало эксплуата-ции Разгонный блок , н а котором двигатель использу-ется 2090 4464 6,0 207 77,5 468 4,24 2,39 480 3000 1972 1981 Space Shu- ttle 61.6 4338,6 4,43 30 62,5 14,2 1,71 0,938 563 149 1973 1979 Н 8 62,7 4372,9 4,80 35 82,5 14,4 1,91 0,984 731 155 1980 1983 Н 10 100 4334,7 5,5 35 140 23,1 2,7 1,65 370 230 1977 1984 Н 1, втор. ступ. 900 4364 5,1 100 110,5 196,7 4,0 2,52 291 1300 1984 1992 Н 60 1044 4168 5,5 53,6 27,5 250 3,38 1,98 470 1542 1960 1966 SII- SIVB 1180 4266 5,5 86 40 277 3,38 1,98 - 1556 - - 67 4354 5,0 27 57 15,8 1,78 1,00 450 132 1958 1963 Centaur SIV Список литературы : 1. Астронавти ка и ракетодинамика , выпуск 18 за 1985 год 2. Астронавти ка и ракетодинамика , выпуск 25 за 1986 год —
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
У главы государства царя Петра Первого были потешные войска для тренировок в военном деле. А Украина пошла своим путём: у настоящих войск для тренировки командования есть потешный президент Порошенко.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по астрономии, авиации, космонавтике "Кислородно-водородный жидкостный ракетный двигатель НМ60", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru