Использование гелия в жидкостных ракетных двигателях

Использование гелия в жидкостных ракетных двигателях

Инженерный журнал: наука и инновации

# 1·2017 9

ный теплообменник, в котором происходит передача теплоты, отве-

денной гелием от камеры сгорания двигателя в кислород.

Таким образом, основная часть узлов и агрегатов двигателя-

прототипа при модернизации остаются неизменными, а доработки

таких ответственных узлов двигателя, как камера сгорания и турбо-

насосный агрегат, минимальны и не требуют проведения большого

объема подтверждающих и доводочных испытаний.

Проработки, проведенные в рамках эскизного проекта по модер-

низации высотного двигателя, показали, что, несмотря на усложнение

конструкции двигателя за счет введения теплообменника и компрес-

сора, использование промежуточного охладителя позволяет не только

резко повысить энергетику двигателей аналогичных схем, но и упро-

стить их огневую отработку. Это происходит за счет значительного

повышения «рассчетности» процессов, протекающих в двигателе, ра-

боты агрегатов двигателя (более автономной по сравнению с традици-

онной замкнутой схемой) и за счет возможности проведения началь-

ной огневой отработки в значительно облегченных условиях по

охлаждению камеры сгорания. Это позволяет повысить ресурс созда-

ваемых двигателей и испытательных стендов и не допустить разруше-

ния последних при возможных авариях.

Применение системы охлаждения с использованием промежу-

точных охладителей, не являющихся компонентами топлива, позво-

лит значительно повысить энергетические возможности космических

разгонных блоков. Удельный импульс модернизированного двигате-

ля повышается до 370 с, что на 18 с больше, чем у прототипа. Причем

14 из 18 с обеспечивают именно внедрение промежуточных охлади-

телей. Проведенными огневыми испытаниями двух двигателей-

демонстраторов, доработанных в части исключения завес внутренне-

го охлаждения и охлаждаемых при испытаниях водой от стендовых

систем, подтверждена высокая эффективность применения промежу-

точного охладителя.

Замена существующего двигателя для разгонного блока модерни-

зированным двигателем с гелиевым охлаждением камеры сгорания

даст возможность увеличить на 10…20 % массу выводимого на гео-

стационарную орбиту полезного груза в зависимости от запасов

топлива.

К сожалению, несмотря на полученные в результате проделанной

работы результаты [5], их широкомасштабное внедрение в настоящее

время не состоялось по объективным причинам. Хочется надеяться,

что это произойдет с появлением новых глобальных проектов по ис-

следованию космического пространства.

Выводы.

Расчетным путем установлено, что для жидкостного

ракетного двигателя, работающего на топливных парах «жидкий