Проверка работоспособности камеры на пониженных режимах

На первоначальном этапе с целью решения первоочередных задач по работоспособности агрегатов подачи отработка двигателя проводилась на пониженных режимах (50-70 % Р_{к ном}). В процессе испытаний была проверена работоспособность первых вариантов смесительной головки, на которых для охлаждения огневого днища в полость нижней головки подавался 1 кг/с водорода, отбираемого из коллектора на выходе из тракта охлаждения камеры сгорания. В дальнейшем было принято решение охлаждать сопло всем расходом водорода, поступающим в тракт охлаждения (без расхода на наддув), а после охлаждения сопла водород подавать в полость головки. Конструкция головки в связи с этим была изменена. Параметры исследуемых вариантов смесительных головок приведены в таблице 2.

Таблица 2

Исследуемые варианты смесительных головок

Индекс головки	Количество форсунок			Пристеночный слой (параметры)		Расходонапряженность, кг/ссм2
	Всего	Пристен. слой	Ядро головки	Кпс	mпс , %	Пристен. слой	Ядро головки
1	452	128	324	4,4	20,0	0,221	0,315
2	462	138	324	5,1	28,0	0,287	0,288
3	444	120	324	4,35	21,6	0,240	0,305

На смесительных головках 1 и 2 были применены бронзовые форсунки, которые оказались нетехнологичными. Затруднялась обработка форсунок электроэрозионным способом, имели место частые дефекты пайки головки, в том числе растравливание материала стенок форсунок припоем. На смесительной головке 3 применялись стальные форсунки, и в результате перечисленные выше затруднения были устранены.

По результатам испытаний оценивались охлаждаемость камеры и устойчивость рабочего процесса. Ввиду того, что испытания на режимах дросселирования проводились без газодинамической трубы (при отрывном истечении газов в сопле), значение удельного импульса тяги в пустоте не определялось. Первые двигатели, поскольку не было освоено изготовление полноразмерного сопла, проходили испытания с укороченным соплом. На камере вместо нижнего сопла приваривался блок коллектора отвода водорода из тракта охлаждения с выходным диаметром на срезе 1560 мм.

В дальнейшем проверялась работоспособность полноразмерного сопла. Сопло в принятом исходном варианте без бандажей жесткости оказалось неработоспособным, так как коробилось, теряло устойчивость. Поэтому было внедрено сопло с пятью бандажами трубчатой конструкции. Была отработана технология изготовления бандажей и закрепления их на наружной рубашке сопла при помощи пайки. Сопло с пятью бандажами показало достаточную работоспособность.

Охлаждаемость камеры сгорания, сопла и огневого днища на проверенных режимах была достаточной. Экспериментальные параметры, характеризующие охлаждаемость камеры, соответствовали расчетным значениям. Наиболее интенсивные цвета побежалости и эрозия ТЗП наблюдались в конце цилиндрического участка камеры сгорания напротив форсунок периферийного ряда. В узкой зоне под кольцевой канавкой напротив форсунок наблюдались также сколы покрытия. С целью повышения надежности охлаждения была исключена поперечная кольцевая канавка в тракте охлаждения. Введена локальная малорасходная водородная завеса от головки для снижения температуры стенки. С введением локальной завесы интенсивность цветов побежалости на участках стенки против форсунок и размеры эрозии ТЗП существенно снизились.

Рабочий процесс в камере сгорания был устойчивым. Отличий в значениях параметров устойчивости при испытаниях камеры с приведенными вариантами головок не выявлено. Случаев неустойчивости рабочего процесса не было. В принятом варианте головки специальные мероприятия по обеспечению устойчивости рабочего процесса не предусматривались. Однако был разработан и изготовлен резервный вариант смесительной головки с антипульсационными перегородками, образуемыми форсунками, выдвинутыми в сторону камеры сгорания.

По результатам испытаний двигателя на пониженных режимах были сделаны предварительные выводы о достаточной работоспособности исходного варианта конструкции камеры с проведенными в процессе испытаний конструктивными изменениями.