книги из ГПНТБ / Мошкин, Е. К. Развитие отечественного ракетного двигателестроения

Общий вид двигателя РД-1ХЗ

Двигатель РД-1ХЗ

Усовершенствованный двигатель РД-1, имевший хими­ ческое зажигание и ряд конструктивных нововведений, получил название РД-1ХЗ.

Обе внутренние детали камеры сгорания РД-1ХЗ— камера-сопло, изготовленная из нержавеющей стали ЭЖ-2, и головка из жаростойкого алюминиевого сплава ДПС — соединяются при помощи стальных рубашек из ЭЖ-2. Между рубашками и внутренними деталями каме­ ры образован проход для азотной кислоты в камере-соп­ ле и керосина — в головке. Для улучшения условий ох­ лаждения на наружных поверхностях камеры-сопла и головки камеры сгорания сделаны продольные и спираль­ ные оребрения. У горловины головки и у сопла поставле­ ны разъемные алюминиевые вкладыши с внутренним про­ филем, соответствующим профилю деталей камеры.

Керосин входит за рубашку головки камеры сгорания и проходит, охлаждая камеру, к ее средней части — к форсуночному поясу. Азотная кислота подается за рубаш­ ку камеры-сопла через штуцер у критического сечения, получает закрутку и проходит сначала к выходной части сопла, а затем по оребрению между вкладышем и каме­ рой-соплом направляется к форсункам.

Форсунки расположены в головке камеры сгорания наклонно к ее оси и направлены в сторону от сопла. По устройству форсунки не отличаются от тех, которые при­ менялись в двигателе РД -1,

221

?22

Один из вариантов камеры сгорания двигателя РД-1ХЗ

По оси камеры расположена пусковая форсунка, че­ рез центральную часть которой проходит пусковое го­ рючее, а по кольцевому пространству вокруг этого кла­ пана — азотная кислота.

В качестве пускового горючего, самовоспламеняюще­ гося при смешении с азотной кислотой, в двигателе РД1X3 применяется разработанный в ОКБ в 1945 г. А. А. Мееровым продукт Б23-75, представляющий собой смесь 75% (по весу) карбинола и 25% бензина Б-70. Хи­ мическое зажигание двигателя РД-1ХЗ вначале было от­ работано на стенде, а затем на самолете Пе-2.

Насосный агрегат двигателя РД:1ХЗ состоит из двух секций: азотнокислотной и керосиновой. Насос шестерен­ чатого типа, причем керосиновые шестерни являются ве­ дущими, обеспечивая гарантированный зазор по зубьям и торцам шестерен кислотного насоса.

Рассмотрим пневмогидравлическую схему двигателя РД-1ХЗ. Азотная кислота и керосин подаются в камеру сгорания насосным агрегатом, приводимым в действие от основного авиадвигателя. Привод осуществляется че­ рез фрикционную муфту, включаемую подачей масла под давлением через электрогидроклапан. Последний откры­ вается при помощи концевого выключателя сектора уп­ равления двигателем.

Напорные линии кислоты и керосина соединены че­ рез блок дроссельных вентилей с всасывающими линия­ ми насоса. При закрытых вентилях насосный агрегат развивает наибольшее давление подачи, что соответству­ ет максимальной тяге двигателя. При открытии вентилей давление кислоты и керосина падает, обусловливая сни­ жение тяги. Так регулируется тяга Ж РД при неизменном числе оборотов авиационного двигателя.

Предохранительные клапаны насосного агрегата от­ крываются при повышении давления подачи сверх мак­ симального и стравливают избыток жидкости в линию всасывания.

Азотная кислота и керосин из насосного агрегата через фильтры подаются к топливным клапанам, которые от­ крываются при помощи сжатого воздуха, поступающего через электромагнитный пневмоклапан, а закрываются пружинами. При работе двигателя компоненты топлива через клапаны подаются в камеру сгорания, причем азот­ ная кислота перед входом в форсунки охлаждает каме­ ру и сопло, а керосин — головку.

223

224

Насосный агрегат двигателя РД-1ХЗ

Момент испытания двигателя РД-1ХЗ

Запуск двигателя осуществляется одновременной по­ дачей в пусковую форсунку азотной кислоты и пускового горючего. Азотная кислота подается насосным агрегатом, а горючее — из бачка. Пусковое горючее при контакте с азотной кислотой самовоспламеняется и образует зажи­ гательный факел. Возникающее при этом небольшое дав­ ление в камере используется для открытия топливных клапанов и перехода на основной режим.

С целью исключения гидравлического удара и взры­ вов ів камере при запуске (как и в двигателе РД-1), в по­ лость охлаждения предварительно заливают компонен­ ты топлива, за чем следует ступенчатый режим запуска. Предусмотрен слив компонентов из гидравлических трак­ тов камеры при ее выключении. Фактический ресурс дви­ гателя РД-1ХЗ был доведен до нескольких часов.

В процессе отработки двигателя РД-1ХЗ было про­ ведено 2200 пусков, из них 228 на самолете Пе-2. Одно­ временно двигатели РД-1ХЗ отрабатывались на самоле­ тах А. Р. Яковлева (Як-3), С. А. Лавочкина (Ла-7Р и 120Р) и П. О. Сухого (Су-7). Самолет Як-3 прошел за­ водские летные испытания в 1945 г., показав прирост ско­ рости 182 км/ч на высоте 7800 м. При испытании на само-

Ракетный двигатель РД-2

лете Ла-7Р была достигнута максимальная скорость 795 км/ч па высоте 6300 м. В 1946 г. проводились назем­

день авиации, самолет 120Р АШ-83 участвовал в авиаци­ онном параде, совершив полет с работающим двигателем РД-1ХЗ над аэродромом в Тушине.

Двигатели РД-1 и РД-1ХЗ во время войны находи­ лись в серийном производстве. Эти двигатели прошли стендовые и летные испытания, а РД-1ХЗ — государст­ венные испытания в 1946 г.

Двигатель РД-2

Сцелью увеличения тяги вдвое по сравнению с РД-1

вдвигателе РД-2 были увеличены длина цилиндричес­ кой части камеры-сопла, число топливных форсунок и внесен ряд конструктивных изменений, отражавших опыт предшествовавших исследований.

Вдвигателе РД-2, так же как и в предыдущих двига­ телях этого семейства, применялся насосный агрегат шестеренчатого типа, отличавшийся от насосного агре­ гата двигателя РД-1ХЗ повышенным числом оборотов.

Пневмогидравлические схемы двигателей РД-2 и РД1X3 были сходны между собой, но в схему РД-2 были введены усовершенствования, обеспечившие более мяг­ кий запуск.

226

Пневмогидравлическая и электрическая схемы дви­ гателя РД-2, как более доработанные по отдельным эле­ ментам, были приняты в порядке унификации и для дви­ гателя РД-1ХЗ со второй половины 1946 г.

Двигатель РД-2 прошел в 1947 г. государственные испытания и обладал фактическим ресурсом в несколько часов (ресурс лимитировался износом шестерен насоса).

гарантированный ресурс до первой переборки — 1 ч; давление в ка­ мере сгорания — 21 ат. Число оборотов вала насосного агрегата — 2500 об/мин.

Двигатель РД-3

Рассматриваемую серию двигателей завершал опыт­ ный трехкамерный Ж РД РД-3, проходивший в 1944— 1945 гг. стендовые испытания. Он представлял собой ав­ тономный двигатель, так как для подачи азотной кисло­ ты и керосина впервые использовался турбонасосный агре­ гат, насосы которого приводились во вращение от газовой турбины. Рабочим телом турбины ТНА являлись продук­ ты сгорания топлива Ж РД (азотной кислоты и керосина), вырабатывавшиеся в специальном агрегате — газогене­ раторе. В двигательную установку РД-3 входили три камеры сгорания типа РД-1, каждая из которых была укомплектована обслуживающими агрегатами — карбю­ ратором, реле давления газа, фильтрами, топливными и управляющими электромагнитными пневмоклапанами, заливочными вентилями. Тяга двигателя у земли соста­ вляла 900 кгс, в пустоте— 1000 кгс; РД-3 мог регулиро­ ваться по тяге от 100 до 1000 кгс. На режиме форсажа (разбег, форсированный набор вертикальной и горизон­ тальной скорости) работали все три камеры, изменяя тягу в диапазоне от 300 до 900 кгс; на режимах горизон­ тального полета, рулежки и посадки могла работать лишь одна камера, обеспечивая тягу в диапазоне от 100 до 250 кгс. Давление в камере сгорания достигало 22,5 ат.

Управление двигателем было полностью автоматизи­ ровано, введена автоблокировка для исключения аварий при неправильном запуске двигателя. Включение камер и управление двигателем (запуск, регулирование тяги, остановка) осуществлялись с помощью лишь одной руч­ ки сектора управления, снабженного концевым выклю-

228