Невыносимое давление

stokesequation — 12.04.2020

Пороховые ракеты, которые делают вжух и летят вверх, придумали еще китайцы много столетий назад. А ушлые корейцы впервые использовали ракеты как полноценное оружие в виде реактивных систем залпового огня.

Такие ракеты называются твердотопливными. И окислитель, и горючее изначально смешаны, спрессованы в трубку и плавно выгорают дефларгационным горением.

Нюанса у таких ракет два. Первое — этой ракетой невозможно управлять, поддать газу, или, наоборот, убавить. Фарш назад не прокручивается, а твердотопливный двигатель не остановшиь.

Второе — при большом размере ракеты крайне сложно обеспечить равномерность сгорания.  Поверхность горения начинает искажаться, как и тяга двигателя. А при высокой неравномерности ракета просто взрывается.

Ушлые теоретики вроде Циолковского предположили, что можно сделать ракету на жидком топливе, где мухи и котлеты окислитель и топливо находятся отдельно, и смешиваются непосредственно в камере сгорания. Так можно будет и газку поддать, и остановить двигатель от греха подальше, да и кучу других проблем порешать.

И в 30-х годах ХХ века такие двигатели впервые появились на практике. С ними экспериментировали и в США, и в СССР, и во всех других развитых странах.

Ну и эти эксперименты, по большей части, заканчивались ничем. Ракеты выходили сложными, дорогими и откровенно бесполезными по сравнению с простой металлической трубкой, набитой порохом.

И одна из причин этой проблемы — давление.

Двигатель тем эффективнее, чем больше давление в его камере сгорания.

Но если давление в камере сгорания высокое, то давление топлива должно быть еще выше. А топливо идёт из баков, значит, баки должны это давление держать, а топливо в первых ракетах выдавливалось из баков заранее закачанным под высоким давлением газом.

Такие баки должны быть толстыми и тяжеленными, как газовые баллоны.

В итоге, то преимущество, которое получалось за счет высокого давления в камере сгорания, сразу разменивалось на возросший вес ракеты и превращалось в минус.

В таких случаях ситуацию должен спасти топливный насос, но откуда брать энергию для этого топливного насоса? Ставить на ракету еще и мощный двигатель внутреннего сгорания? Или свинцовый аккумулятор массой с половину ракеты? ДВС еще и работать перестанет, если ракета таки доберётся до большой высоты.

Короче, полностью бесперспективная затея. И в итоге к началу Второй Мировой практически все работы по жидкостным двигателям были свернуты.

Ситуацию с невыносимым давлением разрешили немцы. У немецких инженеров был полный карт бланш на исследования в этой области до войны, и в период, когда немцы в этой войне побеждали. А после того, как ситуация на фронтах перевернулась, и по логике надо было бы сосредоточиться на актуальных образцах вооружения — Гитлер мечтал об ударах возмездия по Великобритании и Штатам, и только ракеты могли эти удары осуществить.

Немцы придумали топливный насос для ракет, и эта штука называется турбонасосный агрегат.

Над основным двигателем ракеты стоит еще один, который работает от небольших баков окислителя и горючего. Реактивная струя этого мини-двигателя крутит колесо турбины, а эта турбина крутит топливные насосы окислителя и горючего.

Этот агрегат, похожий на очень странную улиточку, находится прямо над основными двигателями ракеты.

Получается очень лёгкая и мощная по сравнению с ДВС система. Топливные баки ракеты можно делать тонкостенными, а давление в камерах сгорания спокойно повышать до сотен атмосфер. Вот такой вот реактивный топливный насос.

У самого мощного в истории чесловечества жидкостного двигателя РД-170 мощность этого топливного насоса составляет 250 тысяч лошадиных сил.

250 тысяч лошадей только для того, чтобы топливо к основному двигателю качать.

Умеем, могём. С Днем Космонавтики!.

Оставить комментарий

Популярные посты:

figunet

Потерял ключи от квартиры — кому звонить и что делать

• Ранее
• Архив