В Воронеже запатентовали камеру ЖРД со встроенным теплообменником в сопле
- В сопло с двойными стенками встроены каналы, совмещающие охлаждение горючим и подогрев газа наддува баков.
- Расчёты для двигателя на кислороде и сжиженном природном газе при 180 кгс/см² показали температуру стенки 671 К с гелием и 744 К без газа — ниже предела 1100 К.
Почему это важно: Объединение охлаждения сопла и подогрева газа наддува сокращает число отдельных узлов и массу установки без снижения надёжности.
Теплообменник для подогрева газа наддува топливных баков встроен прямо в сверхзвуковое сопло, что позволяет отказаться от отдельных агрегатов и улучшить массовые характеристики двигателя.
Камера включает смесительную головку, камеру сгорания и сверхзвуковое сопло с двойными стенками. Между ними расположены рёбра и каналы, по которым движутся охлаждающее горючее и газ наддува. Последние проходят во внутренней стенке сопла от коллектора отвода горючего до выходного сечения, фактически выполняя функцию теплообменника.
Изображение: ChatGPT
Горючее поступает из коллектора в охлаждающие каналы, проходит вдоль сопла до его выходной части, а затем по обратным каналам направляется в коллектор отвода. Если требуется создать давление в топливных баках, в отдельные каналы подают газ наддува. Проходя через сопло, он нагревается, после чего поступает в выходной коллектор и направляется к системе наддува баков.
Каналы с газом расположены между каналами охлаждения горючим и соединены в районе среза сопла. Такая компоновка позволяет эффективно использовать тепло камеры сгорания. При этом даже без подачи газа наддува расположение каналов помогает поддерживать необходимый температурный режим сопла.
Работоспособность конструкции проверили расчётами для ракетного двигателя на кислороде и сжиженном природном газе. Давление в камере сгорания составляло 180 кгс/см². При прохождении гелия через теплообменник максимальная температура внутренней стенки сопла достигла 671 К, а без подачи газа — 744 К. Оба показателя заметно ниже предельно допустимых 1100 К, что подтверждает возможность безопасной работы конструкции в обоих режимах.
Главное преимущество разработки заключается в сокращении количества отдельных узлов двигателя. В отличие от традиционных схем, где используются самостоятельные теплообменники, газовые баллоны и дополнительные трубопроводы, новая конструкция объединяет охлаждение сопла и подогрев газа наддува в одном элементе. Это позволяет уменьшить массу двигательной установки, не снижая надёжности её работы.
