Инженеры из БГТУ “ВОЕНМЕХ” улучшили жидкостный ракетный двигатель малой тяги 100 кгс (ЖРД МТ)

Найденное решение модернизации стенки камеры двигателя впервые позволит использовать его в непрерывном режиме. Статья о разработке вышла в медиа InScience.News.

Жидкостный ракетный двигатель малой тяги 100 кгс (ЖРД МТ) может использоваться в разгонных блоках космических аппаратов. Однако размерность двигателя невелика. Из-за этого расхода горючего не хватает для регенеративного охлаждения стенок камеры, когда используется только один из компонентов топлива. Этот тип охлаждения заключается в подаче компонента топлива, который снимает тепло с внутренней стенки камеры, подогревается и затем поступает на форсунки. ЖРД МТ работают, как правило, в импульсном режиме, что снижает их КПД.

Ученые из БГТУ «ВОЕМЕХ» предложили новый способ, получивший название «распределенная завеса». Технология заключается в том, что часть горючего вводится сквозь внутреннюю стенку камеры двигателя через множество отверстий размером в сотые доли миллиметра. По всей внутренней стенке формируется тонкая пелена горючего, которая непрерывно испаряется, забирая часть тепла. Это решение позволяет использовать двигатель непрерывно.

engineers voenmeh improved liquid rocket engine 2

«Подобная конфигурация внутренней стенки может быть выполнена исключительно аддитивными технологиями, — объясняет руководитель исследования Андрей Галаджун. — Применение технологии селективного лазерного плавления металлических порошков дало возможность изготовить камеру двигателя одной деталью за одну технологическую операцию. Деталь создана с рубашкой охлаждения, винтовым оребрением и рядами отверстий между ребрами для формирования распределенной завесы».

Решение стало модификацией систем завесного охлаждения. В них компонент топлива из охлаждающего тракта проходит внутрь камеры сгорания через один или несколько поясов отверстий, которые находятся под углом к камере. Этот способ охлаждения имеет технологические ограничения и негативно влияет на внутрикамерные процессы из-за относительно большой толщины слоя завесы. Поэтому ученые смоделировали несколько рядов прямоугольных отверстий в каждом из каналов охлаждающего тракта. Величину отверстий разработчики определяли опытным путем на моделях. Основными критериями оценки стали минимизация доли расхода горючего на формирование пелены и ее устойчивость и однородность. Чтобы проверить результаты, авторы провели расчетное исследование методом численного моделирования процесса горения в камере двигателя.

engineers voenmeh improved liquid rocket engine 1

Огневые испытания двигателя показали надежность охлаждения конструкции и работоспособность предложенной идеи. Двигатель выиграл конкурс лучших инновационных проектов в сфере науки и высшего образования Санкт-Петербурга в 2021 году. Теперь ученые планируют разработать и подготовить к испытаниям ЖРД МТ тягой 10 кгс для перспективных разгонных блоков. Испытания двигателя должны пройти до конца декабря 2021 года.

х
1 этаж ГлКорп
2 этаж ГлКорп
3 этаж ГлКорп
4 этаж ГлКорп
1 этаж УЛК
2 этаж УЛК
3 этаж УЛК
4 этаж УЛК
5 этаж УЛК