111
Наиболее актуальным для мощных ДУ ракет-носителей
является достижение конструктивного и энергетического
совершенства двигателя, или максимально возможного значения
I
Σ
/ M
ду
. Именно поэтому в последнее время многие ЖРД больших
тяг разрабатываются по схеме «газ – жидкость» и проводятся
экспериментальные и опытные работы по разработкам ЖРД схемы
«газ – газ».
Одной из основных проблем, связанных с повышением
давления в камере сгорания, является организация надежного
охлаждения таких камер, т. к. при этом повышается и
температура в
камере. О некоторых рассматриваемых и используемых сегодня
способах защиты стенок камеры уже говорилось в данном пособии.
Кроме того, для ЖРД, работающих по схемам «газ – жидкость» и
«газ – газ», сейчас предлагаются и исследуются различные
альтернативные схемы охлаждения. Это, например,
использование в качестве охладителя жидкого водорода,
испаряющегося и нагревающегося в
рубашке охлаждения камеры с
последующей подачей его на турбину, а после турбины в
расширяющуюся часть сопла. При этом использование такой системы
охлаждения возможно не только для водородных двигателей.
Испарительное охлаждение считается достаточно
высокоэффективным и при использовании других охладителей,
например, таких, как аммиак, гидразин и др.
В качестве перспективных в применении
к охлаждению камер
высокого давления рассматриваются и автономные замкнутые
системы с теми или иными охладителями. Так, например, для
кислородно-керосиновых ЖРД разрабатывается безгенераторная
схема с аммиаком в качестве охладителя камеры, циркулирующим по
схеме «насос – рубашка охлаждения камеры сгорания – турбина –
теплообменник-конденсатор – насос». Расчеты показывают возможность
достижения в камерах таких двигателей давления
50 МПа.
Снижение массогабаритных характеристик ДУ. Уменьшения
габаритных размеров ЖРД и всей ДУ в целом сегодня добиваются в
основном переходом на более высокие давления в камере
сгорания, о чем говорилось выше. Кроме того, для уменьшения
габаритов и массы ЖРД рассматриваются возможности создания
новых конструкций его камеры. В частности, для двигателей больших
тяг, у которых габариты определяются размерами сопла,
предлагаются камеры с центральным телом (кольцевые сопла), а
также двухконтурные камеры.
Основными направлениями по снижению массы ДУ с ЖРД
являются использование для их элементов новых
конструкционных материалов, обладающих высокой
прочностью при низкой плотности, а также применение вместо
металлов различных композиционных материалов. Еще одним