книги из ГПНТБ / Пересада С.А. Зенитные ракетные комплексы

истечении из него поток их расширяется и Тепловая энергия преобразуется в кинетическую энергию направ­ ленного движения.

Для более рационального ее использования, предусмат­ ривающего сокращение стартового веса ЗУР, в некото­ рых конструкциях помещают в нее твердое топливо стар­ тового тандемного ускорителя.

По компоновке на ЗУР бывают встроенные и вынесен­ ные ПВРД . В первом случае двигатель размещается в корпусе ЗУР, а воздушно-газовый тракт двигателя про­ ходит внутри корпуса, иногда по всей длине ракеты. Вы­ несенные ПВР Д (обычно два) располагаются на пило­ нах под корпусом ЗУР или один сверху, другой снизу корпуса. Баки с горючим и системы его подачи к двига­ телям при этом размещаются в корпусе ракеты.

Ранее отмечалось, что повышение единичного импуль­ са РДТТ можно достигнуть только за счет увеличения скорости истечения из сопла продуктов сгорания, что за­ висит в основном от повышения температуры горения топлива. Однако это связано с техническими трудностя­ ми, главным образом — с обеспечением термостойкости

110

с дозвуковым диффузором на выходе. В эжекторе проис­ ходит смешение потоков: дозвукового воздушного, по­ ступающего через входной диффузор, и сверхзвукового высокотемпературного газового, вытекающего из сопел ракетного двигателя. Смесь поступает в камеру дожи­

112

вого сплава); сопло отделяется от ракеты с началом работы маршевого двигателя. Маршевый полет проис­ ходит за счет тяги Р П Д без эжектора, работающего с использованием продуктов неполного сгорания топлива (СО, Н) маршевого РДТТ.

Известны проекты Р П Д и на жидком топливе. Так, в США для усовершенствования ЗУР «Бомарк» взамен существующих ПВРД разрабатывается Р П Д на жидком борсодержащем топливе. Считают, что удельный им­ пульс этого Р П Д может вдвое превосходить средний удельный импульс лучших современных Ж Р Д .

Как отмечалось, основным недостатком РДТТ и Ж Р Д является ограниченность удельного импульса, а П В Р Д — необходимость иметь стартовый ускоритель для вывода двигателя на рабочий режим и ограниченность приме­ нения по высоте (около 40 км). Р П Д в значительной мере компенсирует эти недостатки. Он позволяет поднять удельный импульс по сравнению с РДТТ и Ж Р Д , а в области дозвуковых и малых сверхзвуковых скоростей полета — и по сравнению с ПВРД . Применение Р П Д дает возможность в ряде случаев отказаться от старто­ вого ускорителя, а маршевый полет на высотах, ограни­ чивающих работу ПВРД, производить за счет тяги толь­ ко первого контура — тяги ракетного двигателя.

Однако наличие входного диффузора и воздушного тракта, а также камеры дожигания обусловливают ряд недостатков РПД, которые присущи и ПВРД .

По виду используемого топлива двигатели ЗУР под­ разделяются на работающие на твердом, жидком и гиб­ ридном топливе.

Подавляющее большинство зарубежных ЗУР снабже­ но ракетными стартовыми и маршевыми двигателями,

— менее сложны, так как нет необходимости в спе­ циальных устройствах для дозированной подачи компо­ нентов топлива в камеру сгорания;

114

— отсутствие перемещений и изменений уровня топ­ лива при маневрах ЗУР.

Следует отметить, что за рубежом пытаются приме­ нять в Ж Р Д жидкое топливо с предварительной заправ­ кой в баки (например, еще на заводе при изготовлении). Ж Р Д с такой заправкой (называемые иногда ампулированными Ж Р Д ) не отличаются по обслуживанию и бое­ готовности от РДТТ.

К основным недостаткам РДТТ по сравнению с Ж Р Д относят:

—• более низкий единичный импульс;

—невозможность многократных незапрограммированных включений и выключений;

—сложность регулировки тяги за счет изменения расхода топлива по заранее неизвестному закону в ходе полета ЗУР;

—• наличие в некоторых твердых топливах веществ, образующих в атмосфере густой след, который демаски­ рует летящую ЗУР.

В некоторых конструкциях РДТТ производится регу­ лировка тяги за счет изменения расхода топлива. Одна­ ко закон регулирования устанавливается здесь заранее (не зависит практически от траектории полета ЗУР) и реализуется за счет применения шашки, состоящей из нескольких топлив разного состава (или формы) с неоди­ наковыми скоростями горения.

Исследования, проводимые над гибридными ракет­ ными двигателями (ГРД), имеют целью свести к мини­ муму недостатки и реализовать преимущества, присущие РДТТ и Ж Р Д . Считают, что это достижимо и основны­ ми преимуществами ГРД перед названными ракетными двигателями будут:

—простота конструкции;

—более высокие энергетические характеристики;

—возможность длительно хранить в заправленном состоянии и быстро запускать за счет ампулирования жидкого компонента топлива;

—возможность широко изменять тягу в ходе полета ракеты по любому желаемому закону;

—• возможность многократных выключений и вклю­ чений во время полета;

— большая безопасность производства топлива.

дачи. Тяга здесь изменяется автоматически по командам

По количеству камер маршевые двигатели ЗУР под­ разделяют на однокамерные и многокамерные (обычно двухкамерные). В однокамерных топливо сжигается в одной камере сгорания, в двухкамерных этот процесс происходит последовательно или одновременно в двух камерах.

116

Примером двухкамерного двигателя с последователь­ ным сжиганием топлива может служить рассмотренный выше РПД, а с одновременным сжиганием топлива — двигатель, схема которого приведена на рис. 32. В раз­ дельных камерах, соединенных между собой отверстием

Рис. 32. Схема двухкамерного РДТТ о одно­ временным сжиганием топлива:

7 — воспламенитель

с изменяющимся диаметром (дросселем), размещаются передний и задний заряды твердого топлива. Заряды имеют совмещенные по продольной оси центральные ка­ налы, со стороны которых и происходит их горение. Пер­ вым воспламеняют передний заряд. Проходя через дрос­ сель, продукты горения воспламеняют задний заряд. Ре­ гулировкой дросселя можно изменять суммарную тягу двигателя.

Рассмотренная классификация маршевых двигателей ЗУР может быть представлена таблицей.

117

йрооолжекііе

время для ракетных твердотопливных стартовых и мар­ шевых двигателей ЗУР, делятся на двухосновные и смесевые.

Двухосновные топлива в качестве главных компонен­ тов включают окислитель и горючее, которые входят в структуру одной молекулы. Основу этих топлив состав­ ляет нитроклетчатка — продукт нитрации целлюлозы, со­ держащейся в больших количествах в хлопке, древесине и т. д. Для производства двухосновных топлив приме­ няется нитроклетчатка с содержанием азота от 11,5 до 13,8%. В зависимости от степени нитрации (содержания азота) различают коллоксилин (11,5—12,2% азота), пи­ роксилин (12—13,5%) и др.

При смешении нитроклетчатки с некоторыми вещест­ вами (пластификаторами или растворителями) образует­ ся пластическая масса, которая в результате продавливания через матрицы может принимать любую форму

118

тралит). В состав баллиститного топлива вводят также различные добавки (вазелин, воск, мел), улучшающие технологию его производства.

Наконец, в топливо включаются добавки, обеспечи­ вающие необходимую скорость и стабильность его го­ рения.

Энергетические характеристики баллиститных порохов определяются содержанием в них нитроклетчатки и растворителя. При максимальном содержании сильно нитрированной целлюлозы и нитроглицерина предельный теоретический единичный импульс топлива оценивается в 255 кгс • сек/кгс.

Смесевые топлива представляют собой механическую смесь тонко измельченного минерального окислителя и органического горючего-связки.

В качестве окислителя в смесевых топливах за рубе­ жом используют перхлорат калия, нитрат калия и ам­ мония, перхлорат аммония. Последний более распрост­ ранен благодаря своей эффективности, сравнительно низкой стоимости и технологичности. Кроме того, в ка­ честве окислителей исследовались перхлораты лития, нитрония и нитрозила.

В качестве горючего-связки в смесевых топливах пер­ воначально служили полисульфиды (тиокол), представ­ ляющие собой органические соединения, используемые для изготовления одного из видов синтетического каучу­ ка. Позже стали применять более эффективное горю­ чее— полиуретан, состоящий из углерода, водорода, кис­ лорода и азота. Для замены тиокола были использованы высокомолекулярные углеводороды, многие из которых представляют собой каучукообразное вещество. Весьма

Смесевое твердое топливо после смешения компонен­ тов напоминает жидкую глину или густую пасту. Топ­ ливо в таком виде под давлением подается в двигатель, который по окончании заливки помещают в печь (термо­ стат), где выдерживают некоторое время при повышен­ ной температуре. В результате образуется твердая резиноподобная масса с равномерно распределенными ча­ стицами окислителя.

119