ЗАХОЛАЖИВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕД ЗАПУСКОМ

При криогенных компонентах перед запуском двигателя основные трубопроводы и полости насосов предварительно должны быть охлаждены до температуры компонентов. Только после этого они могут быть запол­нены криогенными компонентами в жидком состоянии, так как в слу­чае отсутствия захолаживания порции криогенных компонентов при кон­такте со стенками более "теплой" конструкции будут перегреваться и газифицироваться. В результате полости трубопроводов и насосов будут заполнены парами компонентов. При раскрутке ТНА насосы закавитируют, "сорвут" и не будут качать компоненты. Кроме того, поступающий в камеру и ЖГГ пар (особенно если он будет поступать достаточно длитель­ное время) приведет к неорганизованному смешению, образованию взры­воопасных газовых и газожидких смесей, горению с неуправляемым из­менением соотношения компонентов как в пространстве камеры, так и по времени. Все это вместе взятое приведет, в лучшем случае, к пульса­циям и значительным забросам давления, а в худшем случае — к взрыву камеры на запуске. Поэтому основные криогенные магистрали и полости насосов должны быть захоложены и залиты жидкими компонентами до главных клапанов. Остающаяся часть магистралей захолаживается путем поступления при запуске криогенного компонента: водорода в охлажда­ющий тракт камеры при кислородно-водородном двигателе или кислоро­да в полость форсуночной головки при кислородно-углеводородном дви­гателе.

Схемы захолаживания могут быть разными, они выбираются в зависи­мости от назначения двигателя и вида компонента. Главное при их выбо­ре — они должны обеспечивать высокую эффективность и иметь минималь­ные потери компонентов.

На рис.23, а показана схема захолаживания кислородно-углеводород­ного двигателя первой ступени РН. Здесь захолаживание осуществляется проливкой криогенным компонентом - килородом - входного трубопро­вода и полости насоса под воздействием гидростатического давления и давления наддува до тех пор, пока специальные датчики не зафиксируют слив жидкого компонента из дренажного клапана. Это наиболее простая схема захолаживания. Она достаточно распространена, особенно, если на стартовой позиции кислородный бак постоянно подпитывается жидким кислородом от наземных устройств, компенсируя потери.

На рис.23, б показана более сложная схема. Здесь при захолаживании

Рис.23. Схемы захолаживания двигателя при работе на криогенных компонентах:

а — проливкой жидкого кислорода под давлением наддува и гидростатического напо­ра; б — прокачкой переохлажденных жидких кислорода и водорода специальными рециркуляционными насосами (HP) с электроприводом (ЭП); в - продувкой тракта охлажденным газообразным гелием.

 

происходит непрерывная циркуляция криогенного компонента: бак — ре­циркуляционный насос — трубопровод — полость насоса — бак. Для это­го в схеме имеется специальный рециркуляционый насос с электропри­водом. Бак заправляется несколько переохлажденным компонентом. Достоинство схемы, несмотря на ее некоторую сложность, — отсутствие потерь компонента и возможность его применения для двигателей всех ступеней.

На рис.23, в показана схема захолаживания, в которой на стартовой позиции через магистрали, подлежащие захолаживанию, пропускается от наземных устройств охлажденный до нужной температуры газообразный гелий. После захолаживания магистралей последние заполняются жидки­ми криогенными компонентами тоже практически без потерь.

Двигатели второй ступени и последующих можно захолаживать непос­редственно перед стартом от наземных устройств. Затем полости заливают­ся жидкими криогенными компонентами. Они также имеют постоянный дренаж за борт во время полета до включения данного двигателя. Естест­венно, для уменьшения потерь компонентов на дренаж все захолаживаемые трубопроводы и полости насосов должны иметь хорошую теплоизо­ляцию.