Основные технические данные

Камера сгорания выполнена из двух основных узлов: форсуночной головки 1 и нижней части 3, соединенных между собой сваркой. Соединение деталей и узлов КС осуществлено путем сварки и пайки твердым припоем.

4.2. Форсуночная головка

Форсуночная головка обеспечивает подачу компонентов топлива в КС в определенном соотношении, их распыл и смешение.

Форсуночная головка (рис. 4, 5) состоит из следующих основных деталей:

- внутреннего 6 и среднего 7 днищ;

- коллектора 2 с двумя патрубками 1 для подвода газа от ГГ;

- силового кольца 4;

- форсунок различных типов 5, 8, 10;

- решетки 3;

- вытеснителя 9.

Среднее днище 7, коллектор 2 и решетка 3 приварены к несущему кольцу 4. Соединение внутреннего днища 6 с силовым кольцом 4, а также форсунок 5,8,10 с внутренним и средним днищами осуществлено при помощи пайки.

Головка имеет две полости: газовую (полость окислителя) образованную средним днищем 7 и коллектором 2, и полость горючего, образованную внутренним 6 и средним 7 днищами.

Решетка 3, установленная в газовой полости, и вытеснитель в полости горючего выравнивают параметры потока компонентов топлива перед форсунками.

Впрыск компонентов топлива в КС производится через форсунки, расположенные по концентрическим окружностям (рис. 4), В центре ФГ установлено семь форсунок 10 (рис. 4, 6), выполненных конструктивно так, что горючее, проходящее внутрь форсунки по тангенциальным отверстиям, не смешивается с потоком газа, идущим через центральное отверстие форсунки, а распыляется на выходе самостоятельным конусом, предохраняя центр переднего днища от воздействия высокой температуры.

Форсунки 5 конструктивно выполнены одинаково, но, для выравнивания коэффициента соотношения топлива по поперечному сечению КС, отличаются между собой по расходу (рис. 7).

Часть горючего проходит через малорасходные форсунки 8 (рис. 8) снижая температуру газов в зоне внутреннего днища 6 и предохраняя его от прогорания.

Для отбора давления из КС к датчикам давления на силовое кольцо 4 приварены два штуцера 11 (рис. 5), сообщающиеся с внутренней полостью КС через отверстия в штифтах 12. Замер давления горючего перед форсунками производится через штуцеры 5,8 (рис. 3).

Внутреннее днище, форсунки «Г» и штифты изготовлены из специальной бронзы. Двухкомпонентные форсунки и детали среднего днища выполнены из нержавеющей стали, остальные детали ФГ из жаропрочного никелевого сплава.

4.3. Нижняя часть камеры сгорания

Нижняя часть КС (рис. 9), включающая цилиндрический участок камеры, докритическую и закритическую части сопла, состоит из следующих основных узлов:

- двух секций цилиндра 3 и 2;

- двух поясов завесы 1 и 22;

- средней части 21;

- первой секции сопла 8;

- сопла-надставки 10.

Каждый из основных узлов состоит из внутренней стенки и наружной рубашки. Внутренние стенки цилиндра, завесы, средней части и первой секции сопла соединяются между собой сваркой, а рубашки свариваются при помощи соединительных колец.

Наружные рубашки с внутренними стенками секций цилиндра, поясов завесы, средней части и первой секции сопла спаяны по вершинам ребер, выфрезерованных на наружной поверхности стенок. Образованные ребрами каналы служат для протока охлаждающей жидкости.

На внутренней стенке каждого пояса завесы (рис. 10) имеется кольцевая канавка, сообщающаяся при помощи тангенциальных отверстий (сечение по АА) с зарубашечным пространством.

К рубашке средней части 21 приварен бандаж с цапфами 6.

На первой секции сопла 8 (рис. 9) находится коллектор 7 с патрубком 17 (угольником) для ввода горючего. Для прохода «Г» из коллектора в зарубашечное пространство в рубашке просверлены отверстия. От штуцера 23 производится отбор горючего к газогенератору наддува.

На перегородке 15, припаянной к рубашке, крепится защита двигателя. Для крепления ТНА приварен кронштейн 4 (рис. 3).

Стенка и рубашка сопла-надставки 10 соединены между собой пайкой через гофрированные проставки 9.

Коллектор 13 с патрубками 12 (угольниками) служит для отвода охладителя из зарубашеченное пространства сопла-надставки. На коллекторе имеется штуцер 11 для слива горючего.

Перепуск горючего из коллектора 13 в коллектор бандажа 6 производится по четырем трубопроводам 14, приваренным к угольникам 12 и 20. Температурная компенсация длины трубопроводов обеспечивается гибкими шлангами 19.

Внутренние стенки цилиндра, завесы, средней части и первой секции сопла изготовлены из специальной бронзы. Наружная рубашка, коллекторы и бандаж с цапфами выполнены из нержавеющей стали повышенной прочности.

На внутренние поверхности стенок, кроме щелей завесы и сопла-надставки, нанесено циркониевое покрытие.

4.4. Работа камеры сгорания

Камера сгорания работает при высоких значениях температуры и давления продуктов сгорания. Такой режим работы КС возможен за счет интенсивного охлаждения внутренней стенки, хорошей организации процесса горения и высокой прочности камеры сгорания.

Камера сгорания работает на самовоспламеняющихся компонентах. Окислитель поступает в форсуночную головку из ГГ в виде окислительного газа, горючее подводится к коллектору 7 (рис. 9) ((г) рис. 11), откуда проходит по зарубашечному тракту КС и поступает в ФГ с некоторым запаздыванием относительно окислителя. Из полостей окислителя и горючего ФГ компоненты топлива через форсунки впрыскиваются в цилиндрическую часть камеры, где протекает процесс сгорания распыленного топлива. В сопле происходит расширение газа, сопровождающееся уменьшением его давления, температуры и увеличением скорости истечения.

Охлаждение камеры сгорания (рис. 11) - комбинированное наружное и внутреннее. Наружное охлаждение обеспечивается протоком горючего по межрубашечному пространству камеры, а внутреннее организовано подачей части «Г» через отверстия в стенках поясов завесы на внутреннюю поверхность нижней части КС.

Поступающее из коллектора (б) в межрубашечное пространство горючее разветвляется на два потока, один из которых направляется к критическому сечению, другой к срезу сопла. На срезе сопла последний собирается в коллекторе (а) и по перепускным трубопроводам поступает в коллектор (в) бандажа, здесь же оба потока соединяются. Далее, проходя по зарубашечному пространству цилиндра КС, горючее поступает в ФГ и через форсунки впрыскивается в камеру.

Разделение «Г» на два потока позволило уменьшить высоту зарубашечной щели на большей части поверхности камеры сгорания, что существенно снизило вес камеры без ущерба для качества охлаждения.

Горючее, которое отбирается из зарубашечного пространства подается в поясы завесы, закручивается наклонными каналами и в виде равномерной пелены ложится на огневую поверхность нижней части КС. Пелена прижимается к стенке КС набегающим потоком газов и испаряется под действием высокой температуры. Тем самым снижается соотношение компонентов в пристеночном слое газов, благодаря чему снижается температура внутренней стенки.

5. Турбонасосный агрегат

5.1. Общие сведения и основные технические данные

Турбонасосный агрегат (рис. 12) обеспечивает подачу компонентов топлива в камеру сгорания, газогенератор, смеситель и рулевую машинку. Турбонасосный агрегат включает в себя одноступенчатую газовую турбину 1 реактивного типа, насосы окислителя 2 и горючего 4 центробежного типа. Насос горючего - двухступенчатый.

Конструктивно ТНА состоит из двух узлов: насоса окислителя с турбиной (рис. 13) и насоса горючего (рис. 14). Корпусы насосов и турбины в сборе образуют общий жесткий корпус ТНА. В корпусах насосов установлены штуцеры, к которым подсоединяются магистрали слива и дренажа компонентов. На корпусе насоса горючего имеется проушина для размещения регулируемой опоры.

ТНА имеет два вала: вал насоса окислителя и турбины и вал насоса горючего. Валы между собой соединены рессорой 3, обеспечивающей надежную передачу крутящего момента с вала насоса окислителя на вал насоса горючего при возможных взаимных смещениях и перекосах осей валов. Каждый вал установлен на двух шариковых подшипниках, один из которых имеет осевую фиксацию.

Охлаждение и смазка двух подшипников (по одному в насосах окислителя и горючего) осуществляется компонентами, двух других - консистентной смазкой.

Насос окислителя и первая ступень насоса горючего имеют крыльчатки закрытого типа с двухсторонним подводом компонентов топлива, а вторая ступень насоса горючего - крыльчатку закрытого типа с односторонним подводом горючего.

Для обеспечения бескавитационной работы насосов перед входом в крыльчатки установлены осевые преднасосы - шнеки.

Осевое усилие, возникающее на рабочем колесе турбины разгружается при помощи авторазгрузочного устройства.

Использование в двигателе самовоспламеняющихся компонентов топлива потребовало введения в конструкцию ТНА надежной системы уплотнений. Герметичность полостей насосов и турбины обеспечивается применением уплотнении манжетного и сильфонного типа и гидрозатворов. В случае просачивания компонентов через уплотнения, они отводятся из специально предусмотренных дренажных полостей через соответствующие дренажные трубопроводы.