2.4.3 Методы контроля степени негерметичности
После сборки проводится контроль герметичности РДТТ. Рассмотрим существующие методы контроля степени негерметичности, применяемые в ракетной технике [1].
Контроль методом спада давления проводят по манометру или датчику давления при определённой выдержке контролируемой полости под испытательным давлением. Контролируемую полость заполняют либо осушенным воздухом с осушенным воздухом с точкой росы не ниже 60 градусов, либо инертным газом (например, азотом). Чувствительность метода 10 лмкм рт. ст./с.
Достаточно широко используют метод обмыливания. Стыки контролируют нагружением узла или РДТТ в целом испытательным давлением, после чего последнее несколько снижают и стыки обмыливают различными эмульсиями. Появление течи в виде пузырьков не допускается. Чувствительность метода 0,5 лмкм рт. ст./с.
РДТТ небольших габаритов помещают в ванну с жидкостью (метод аквариума) и нагружают испытательным давлением. Контроль негерметичности осуществляется по появлению течи в виде пузырьков в контрольной жидкости. Чувствительность метода 0,1 лмкм рт. ст./с.
Для контроля стыков большой протяжённости и в труднодоступных местах используют акустический метод, основанный на регистрации звуковых колебаний, возникающих при появлении течи контрольного газа из контролируемой полости. Чувствительность определяется регистрирующей аппаратурой.
Индикаторные методы контроля степени негерметичности основаны на регистрации следов индикаторных газов и жидкостей специальными датчиками или реагентами в виде индикаторных веществ, изменяющих своё состояние при контакте с индикаторными газами или жидкостями. В качестве индикаторных датчиков используют различные течеискатели.
В качестве индикаторных газов и жидкостей применяют аммиак, углекислый газ, гелий, фреон, керосин, ацетон, раствор бихромата калия и др. Для индикаторных реагентов используются специальные сорбционные индикаторные трубки, ленты и специальные лакокрасочные покрытия.
Индикаторные массы, ленты и лакокрасочные покрытия позволяют вести контроль герметичности при эксплуатации РДТТ в составе ракетного комплекса. Чувствительность индикаторных методов от 0,001 до 0,000001 лмкм рт. ст./с [1].
3 Сопловые блоки рдтт
Сопловой блок – один из основных элементов РДТТ, во многом определяющий его облик и энергомассовое совершенство. Он предназначен для создания тяги превращением тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в кинетическую энергию продуктов сгорания; кроме того, он используется для управления вектором тяги по направлению. В состав соплового блока входят: сопло, органы управления вектором тяги и элементы крепления к корпусу двигателя.
Конструкцию соплового блока определяют основные параметры РДТТ (тяга, удельный импульс тяги, давление в камере сгорания и на срезе сопла, заданные габариты), а также выбранное топливо. К конструкции соплового блока предъявляются требования по обеспечению удельного импульса тяги, массе соплового блока, выходному диаметру раструба и длине сопла. При конструировании соплового блока учитывают назначение ракеты, вид траектории, эксплуатационные и полетные нагрузки, необходимость использования соплового блока для управления полетом ракеты по её траектории [1].
В РДТТ применяют блоки, состоящие из одного или нескольких сопел (одно- и многосопловые блоки). Использование в двигателях одно- и многосопловых блоков зависит от назначения двигателя, конструктивной схемы ракеты, способа управления вектором тяги. Сопловой блок с одним центральным соплом (часто называемым просто соплом) проще и надёжнее многосоплового. Для создания одинакового по величине управляющего момента требуется отклонение сопла на меньший угол. Такой тип соплового блока может обеспечивать стабилизацию и управление ракетой по каналам тангажа и рыскания. Для стабилизации и управления по крену, как уже отмечалось выше, необходима установка дополнительных исполнительных органов.
РДТТ первых ракет имели многосопловые блоки, состоящие из четырёх сопел. Преимуществами такой схемы являются меньшая длина сопел и возможность управления вектором тяги по всем каналам. Однако наличие несоосного входа для продуктов сгорания в сопла вызывает увеличение массы ТЗП на заднем днище двигателя, потери удельного импульса тяги и несимметричный унос массы тепловой защиты газового тракта сопла. Для исключения обгорания концевой части (зоны среза) сопел и необходимости размещения их внутри хвостового или межступенчатого отсека ракеты приходится конструктивно ограничивать степень расширения сопел [1].
В РДТТ широко применяют осесимметричные круглые сопла (рисунок 3.1а). Кольцевые сопла (рисунок 3.1б), несмотря на возможность обеспечения больших степеней их расширения при меньших длинах сверхзвуковых частей, не нашли практического применения. Это объясняется прежде всего трудностью обеспечения стойкости зоны критического сечения, особенно при наличии в продуктах сгорания конденсированных частиц.
а б
Рисунок 3.1 Принципиальные схемы сопел
В РДТТ могут использоваться сопла, установленные неподвижно на корпусе двигателя, и подвижные сопла, имеющие возможность углового перемещения оси сопла относительно исходного положения. В большинстве случаев сопло устанавливают так, чтобы его продольная ось совпала с продольной осью двигателя.
В тех случаях, когда, кроме основной тяги, нужно создать дополнительную подъёмную силу (например, стартовый РДТТ), предохранить корпус центрального двигателя или корпус изделия (ракеты, летательного аппарата в связке с РДТТ) от воздействия истекающей из сопла газовой струи, направить линию действия тяги стартового РДТТ к центру масс изделия, сопла можно устанавливать под некоторым углом к продольной оси РДТТ (рисунок 3.2) [1].
Рисунок 3.2 Схема крылатой ракеты с ускорителем