Примеры конструкций смесительных головок

Один из вариантов схемы конструкции головки с центробежными форсунками показана на рис. 7.7. Здесь корпус головки 3 выполнен вместе с передним огневым днищем 8. Заметим, во многих случаях огневое днище выполняется отдельно от корпуса голов­ки. Причем при необходимости интенсификации охлаждения огневого днища, что характерно для кислородных и работающих по схеме с дожиганием двигателей, оно выполняется из теплопроводных материалов, на­пример медных сплавов. В этом случае огневое днище соединяется со стальным корпусом головки с помощью пайки,

В корпусе этой головки, как показано на рис. 7.7, сделаны перекре­щивающиеся каналы для охладителя - горючего из охлаждающего трак­та в полость Г - и подвода окислителя во внутреннюю полость. Причем подвод окислителя к головке здесь про изводится через специальную на­ружную полость Ок, выполняющую роль подводящего коллектора.

Во внутренней полости головки установлен дефлектор 9 для обеспе­чения более интенсивного охлаждения огневого днища; горючее снача­ла омывает огневое днище, а затем поступает к форсункам. После провер­ки гидравлических характеристик блок головки соединяется с камерой сгорания с помощью сварки и дополнительного кольца 2.

На рис. 7.8 показана упрощенная конструкция головки, в которой однокомпонентные форсунки устанавливаются и закрепляются развальцовкой без пайки в специальных выштамповках днищ, изготовленных из листового материала. Между собой днища предварительно соединя­ются точечной сваркой по вьштамповкам. Причем диаметр отверстия для установки форсунок меньше диаметра сварной зоны, что обеспечивает герметичность между полостями.

Дня увеличения жесткости и прочности конструкции головки, осо­бенно при большом ее диаметре, часто в наружной полости устанавлива­ются специальные перегородки-проставки различной формы. Например, в виде цилиндрических колец 3 (рис. 7.9, а) и плоских пластин 3 (рис. 7.9, б). Днища могут соединяться с наружной оболочкой специальными форсунками - штифтами (рис. 7.10). Эти перегородки кроме повыше­ния прочности могут обеспечивать организацию растекания компонента по полости и тем самым создавать однородные условия дня работы форсунок.

На рис. 7.11 показан вариант конструкции головки, где дня умень­шения импульса последействия сокращен объем наружной полости голов­ки. Это достигнуто его заполнением специальным вкладышем 1, выпол­ненным из алюминиевого сплава и закрепленного на штифтах 2. Для бо­лее четкого останова и еще большего снижения времени догорания топли­ва при останове здесь непосредственно на вводе окислителя установлен обратный клапан 3, отсекающий поступление компонента в полость голов­ки из магистрали после закрытия отсечного клапана.

На рис. 7.12 показаны фрагменты смесительной головки кислород­но-водородного двигателя SSME. На головке установлено 600 двухком­понентных струйно-струйных форсунок, выполненных в виде двух соос­но-коаксиально расположенных трубок. По внутренним трубкам, соеди­ненным с внешней полостью головки Ок, поступает жидкий кислород. По наружным трубкам, большинство которых соединено с полостью голов­ки Г, поступает отработанный на турбинах ТНА восстановительный гене­раторный газ. Через последний периферийный ряд форсунок горючего (75 шт.), соединенных с полостью головки Ж, поступает "чистый" водород из охлаждающего тракта газовода.

Форсунки на головке располагаются по 13 концентрическим окруж­ностям. Часть форсунок выступает ИЗ огневого днища, образуя антипупь­сационные перегородки в виде кольца с пятью расходящимися радиаль­ными лучами. Кроме того, в передней части камеры устроена акустичес­кая полость. Все вместе взятое обеспечивает устойчивую работу камеры на всех режимах.

Интересной особенностью конструкции головки являются днища

1 и 2, выполненные из пористых материалов, которые получены из прессо­ванной сетки с последующим ее спеканием. Через поры днищ "чистый" водород со сравнительно низкой температурой (порядка 300 К) из полос­ти Ж под давлением проникает с одной стороны в камеру сгорания, а с другой стороны в полость Г с горячим генераторным газом. Этим самым обеспечивается достаточно надежное охлаждение обоих днищ. Форсунки соединены с днищами сваркой трением.

В центре смесительной головки устроен канал, в который с внеш­ней стороны устанавливается блок эпекгроискрового зажигания, от кото­рого в камеру сгорания направляется пусковой факел из форкамеры блока. ".

На рис. 7.13 показан фрагмент конструкции головки кислородно-водородного двигателя. с дожиганием генераторного газа и охлаждением части камеры сгорания жидким кислородом. Особенностью го­ловки является использование двухкомпонентных струйно-цент­робежных форсунок 2. Причем "открытая" центробежная форсунка располагается на пилонах внутри канала струйной.

Отработанный на турбине ТНА восстановительный генераторный газ поступает в камеру сгорания через струйный канал форсунок. Газооб­разный кислород, более "холодный", чем генераторный газ, из тракта· охлаждения камеры сначала поступает в специальную полость головки для охлаждения огневого днища 3, изготовленного из медного сплава, а затем он поступает в основную полость окислителя Ок, из которой кислород по каналам в пилонах направляется в центробежные форсунки.

На рис. 7.14 приведена схема конструкций головки и форсунок ка­меры двигателя РД-253, работающего на компонентах четырехокись азо­та инесимметричный диметилгидразин по схеме с дожиганием окислитель­ного генераторного газа. Основные форсунки расположены на семи кон­центрических окружностях равномерно (169 шт.). Для защиты огневого днища между основными форсунками установлены малорасходные фор­сунки горючего. Конструктивная схема головки сравнительно простая: охлаждающий компонент - горючее - непосредственно из охлаждающего тракта поступает во внутреннюю полость головки, а отработанный на тур­бине ТНА окислительный генераторный газ по газоводу через установлен­ную в нем решетку для выравнивания по сечению поля полного давления ­в торец головки.