RU2724067C2

RU2724067C2 - Method of operating a working process in a liquid gas generator

Info

Publication number: RU2724067C2
Application number: RU2018107893A
Authority: RU
Inventors: Рашит Хурматович Кутуев; Леонид Васильевич Салич
Original assignee: Акционерное общество "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (АО "НИИМаш")
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2020-06-19
Also published as: RU2018107893A3; RU2018107893A

Abstract

FIELD: aerospace engineering.SUBSTANCE: invention relates to a method of arranging a working process in a liquid gas generator. Method consists in supply of fuel and oxidant by means of mixing head with use of coaxial centrifugal nozzles at close to stoichiometric ratio of fuel components, liquid-phase mixing of spraying fumes of fuel components, combustion of produced mixture and dilution of combustion products with one of fuel components by its supply through jet nozzles. In compliance with proposed invention, fuel components are supplied through coaxial centrifugal nozzles of external mixing, and diluting component is supplied through jet nozzles belt, located uniformly around coaxial centrifugal nozzles, wherein jet fuel component jets are sprayed with centrifugal atomisation spray sheets after collision thereof and part of component is burnt in flow core, and the remaining part is gasified to bring the ratio of fuel components at the combustion chamber outlet to the predetermined value. Part of the diluting fuel component can be supplied through jet nozzles with formation on the wall of the combustion chamber of the LGG of the first belt near the mixing head, and remaining part—with formation of second belt on combustion chamber wall near outlet from it. Ratio of fuel components of mixing head and first zone of jet nozzles can be close to stoichiometric, and after supply of diluting component of second belt with jet nozzles corresponds to preset one for liquid gas generator.EFFECT: invention provides for improved quality of mixture formation processes.3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к ракетно-космической технике и касается способа организации рабочего процесса в жидкостном газогенераторе (ЖГГ), в частности ЖГГ многократного включения с импульсным режимом работы и большим смещением соотношения компонентов топлива от стехиометрического для системы наддува топливных баков двигательных установок на базе жидкостных ракетных двигателей малой тяги (ЖРДМТ) при вытеснительной подаче компонентов топлива.The invention relates to rocket and space technology and relates to a method for organizing a working process in a liquid gas generator (LHG), in particular a multiple-switching LHG with a pulsed mode of operation and a large shift in the ratio of fuel components from stoichiometric for a system of pressurizing fuel tanks of propulsion systems based on small liquid rocket engines traction (LRE) when displacing the supply of fuel components.

Известен способ организации рабочего процесса ЖГГ с большим смещением соотношения компонентов топлива от стехиометрического, заключающийся в двухступенчатом подводе компонентов топлива (двухзонный), при котором через смесительную головку подают компоненты топлива с соотношением близким к стехиометрическому для обеспечения надежного воспламенения и организации ядра потока с продуктами сгорания высокой температуры, а часть компонента топлива (окислителя или горючего) или воду подают через специальные форсунки или пояс форсунок, размещенных на некотором отдалении от смесительной головки (М.В. Добровольский, Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. Стр. 392, рис. 7.49, б).There is a method of organizing an LHG workflow with a large shift in the ratio of fuel components from stoichiometric, consisting in a two-stage supply of fuel components (dual-zone), in which fuel components with a ratio close to stoichiometric are supplied through the mixing head to ensure reliable ignition and organization of the flow core with high combustion products temperature, and part of the fuel component (oxidizer or fuel) or water is supplied through special nozzles or a nozzle belt located at some distance from the mixing head (MV Dobrovolsky, Liquid rocket engines. Design Basics. M: Publishing House of MSTU named after N. .E. Bauman, 2005. P. 392, Fig. 7.49, b).

Известным способом сложно организовать эффективное смесеобразование и устойчивый процесс в ядре потока камеры сгорания ЖГГ при требуемом расходе компонентов топлива порядка 0,02 кг/с и менее в связи с проблемой обеспечения в смесительной головке необходимого количества малоразмерных смесительных элементов. Технологические возможности промышленности в настоящее время не позволяют выполнять качественные с точки зрения распыливания форсуночные отверстия диаметром менее 0,18 мм. Кроме того, такие отверстия подвержены засорению неизбежно присутствующими в рабочих телах посторонними, загрязняющими частицами и засолению в среде самого распространенного в современной ракетной технике окислителя - азотном тетроксиде (четырехокиси азота), что может привести к отказу ЖГГ.In a known manner it is difficult to organize effective mixture formation and a stable process in the core of the LHG combustion chamber stream with the required fuel component consumption of the order of 0.02 kg / s or less in connection with the problem of providing the required number of small-sized mixing elements in the mixing head. The technological capabilities of the industry currently do not allow for nozzle openings of a diameter of less than 0.18 mm, which are high-quality from the point of view of spraying. In addition, such openings are subject to clogging by extraneous, contaminating particles inevitably present in the working fluid and salinization in the medium of the most common oxidizer in modern rocketry technology - nitrogen tetroxide (nitrogen tetroxide), which can lead to failure of the LHG.

В ЖГГ многократного включения с импульсным режимом работы, применяемых в системе наддува современных двигательных установок на базе ЖРДМТ, управление подачей компонентов топлива в камеру сгорания производится электроклапанами. Выполнение специальных форсунок, размещенных на некотором отдалении от смесительной головки, для одновременной подачи дополнительной порции компонента топлива, увеличивает заклапанные объемы в тракте соответствующего компонента топлива и, вследствие чего, увеличиваются длительности переходных режимов работы при включении и выключении ЖГГ, что, в свою очередь, ухудшает точность поддержания давления продуктов газогенерации в системе наддува и увеличивает разброс давления компонентов топлива в расходных магистралях топливных баков. Кроме того, подача разбавляющего компонента топлива в одной зоне приводит к пульсациям давления в газогенераторе и тракте подачи парогаза.In a multiple-engagement LHG with a pulsed mode of operation, used in the pressurization system of modern propulsion systems based on liquid propellant rocket engines, the control of the supply of fuel components to the combustion chamber is performed by electrovalves. The implementation of special nozzles located at a certain distance from the mixing head, for the simultaneous supply of an additional portion of the fuel component, increases the valve volumes in the path of the corresponding fuel component and, as a result, the duration of the transient modes of operation when the LHG is turned on and off, which, in turn, degrades the accuracy of maintaining the pressure of the gas generation products in the boost system and increases the pressure dispersion of the fuel components in the supply lines of the fuel tanks. In addition, the supply of a diluting fuel component in one zone leads to pressure pulsations in the gas generator and the gas supply path.

Наиболее близким техническим решением является способ организации рабочего процесса в ЖГГ, заключающийся в подаче горючего и окислителя с использованием соосных центробежных форсунок внутреннего смешения (эмульсионные) при близком к стехиометрическому соотношению компонентов топлива, жидкофазном смешении пелен распыла компонентов топлива, сжигании полученной смеси и разбавлении продуктов сгорания одним из компонентов топлива путем подачи его через периферийные струйные форсунки (патент РФ №2159351).The closest technical solution is the method of organizing the working process in the LHG, which consists in supplying fuel and an oxidizing agent using coaxial centrifugal injectors of internal mixing (emulsion) with a close to stoichiometric ratio of the fuel components, liquid-phase mixing of the blankets for spraying the fuel components, burning the resulting mixture and diluting the combustion products one of the components of the fuel by feeding it through peripheral jet nozzles (RF patent No. 2159351).

В известном ЖГГ невозможно получить эффективное, высокотемпературное ядро потока, потому что процессы смесеобразования организованы на стенке камеры смешения, которая является продолжением сопла наружной открытой центробежной форсунки, путем жидкофазного контакта на границе цилиндрических пелен компонентов топлива соосных центробежных форсунок. В процессах смесеобразования и горения слабо участвуют слои компонента топлива как прилегающие к стенке камеры смешения, так и находящиеся в ядре потока. В процессах смесеобразования и горения практически не участвуют струи периферийных форсунок.It is impossible to obtain an effective, high-temperature core of the flow in the well-known LHG, because the processes of mixture formation are organized on the wall of the mixing chamber, which is a continuation of the nozzle of the external open centrifugal nozzle, by means of liquid-phase contact on the boundary of cylindrical swaddles of fuel components of coaxial centrifugal nozzles. In the processes of mixture formation and combustion, the layers of the fuel component are weakly involved, both adjacent to the wall of the mixing chamber and located in the flow core. In the processes of mixture formation and combustion, practically no jets of peripheral nozzles are involved.

В то же время, температура горения компонентов топлива ограничена эксплуатационной температурой жаростойкости и жаропрочности материала стенки камеры смешения и составляет для нержавеющих сталей не более 900°С, жаропрочных сплавов на основе ниобия не более 1400°С при возможной температуре горения компонентов топлива более 2500°С.At the same time, the temperature of combustion of the fuel components is limited by the operating temperature of the heat resistance and heat resistance of the material of the wall of the mixing chamber and is no more than 900 ° C for stainless steels, heat resistant alloys based on niobium no more than 1400 ° C at a possible temperature of combustion of the fuel components more than 2500 ° C .

Процессы смесеобразования еще менее эффективны у известного ЖГГ на жидких долгохранимых компонентах топлива, в случае если толщины пелен распыла центробежных форсунок составляют до 0,05 мм и менее и соизмеримы с толщиной пограничного слоя.The processes of mixture formation are even less effective with the well-known LHG on liquid long-life fuel components, if the thickness of the spray sheet of centrifugal nozzles is up to 0.05 mm or less and is comparable with the thickness of the boundary layer.

Целью настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и повышение надежности и эффективности ЖГГ многократного включения и импульсным режимом работы с большим смещением соотношения компонентов топлива от стехиометрического, путем улучшения качества процессов смесеобразования, организации устойчивого высокотемпературного ядра потока, надежной газификации и получения низкотемпературных продуктов газогенерации с максимальной работоспособностью, путем постепенного разбавления продуктов сгорания по всей длине камеры.The aim of the present invention is to eliminate the above drawbacks and increase the reliability and efficiency of multiple-start LHG and pulsed operation with a large shift in the ratio of fuel components from stoichiometric by improving the quality of the mixture formation processes, organizing a stable high-temperature flow core, reliable gasification and obtaining low-temperature gas generation products with maximum efficiency , by gradually diluting the combustion products along the entire length of the chamber.

Указанная цель достигается тем, что в способе организации рабочего процесса ЖГГ, заключающемся в подаче горючего и окислителя с помощью смесительной головки с использованием соосных центробежных форсунок при близком к стехиометрическому соотношении компонентов топлива, жидкофазном смешении пелен распыла компонентов топлива, сжигании полученной смеси и разбавлении продуктов сгорания одним из компонентов топлива путем подачи его через струйные форсунки. В предлагаемом изобретении компоненты топлива подают через соосные центробежные форсунки внешнего смешения, а разбавляющий компонент подают через пояс струйных форсунок, расположенных равномерно вокруг соосных центробежных форсунок, причем струями разбавляющего компонента топлива пронизывают пелены распыла центробежных форсунок после их столкновения и сжигают часть компонента в ядре потока, а оставшуюся часть газифицируют с доведением соотношения компонентов топлива на выходе из камеры сгорания до заданного.This goal is achieved by the fact that in the method of organizing the LHG workflow, which consists in supplying fuel and oxidizer using a mixing head using coaxial centrifugal nozzles with a close to stoichiometric ratio of fuel components, liquid-phase mixing of the components of the atomization of fuel components, burning the resulting mixture and diluting the combustion products one of the components of the fuel by feeding it through the jet nozzles. In the present invention, the fuel components are fed through coaxial centrifugal nozzles of external mixing, and the diluting component is fed through the belt of jet nozzles located uniformly around the coaxial centrifugal nozzles, and the spraying sheets of the fuel penetrate the spray blankets of the centrifugal nozzles after their collision and burn part of the component in the flow core, and the remainder is gasified to bring the ratio of fuel components at the outlet of the combustion chamber to a predetermined one.

Кроме того, часть разбавляющего компонента топлива подают через струйные форсунки с образованием на стенке камеры сгорания первого пояса вблизи смесительной головки, а остальную часть - с образованием второго пояса на стенке камеры вблизи выхода из нее.In addition, part of the diluting component of the fuel is fed through the jet nozzles with the formation of the first belt on the wall of the combustion chamber near the mixing head, and the rest with the formation of the second belt on the wall of the chamber near the exit from it.

Дополнительно, соотношение компонентов топлива смесительной головки и первого пояса струйных форсунок близко к стехиометрическому, а после подачи струйными форсунками разбавляющего компонента второго пояса соответствует заданному для жидкостного газогенератора.Additionally, the ratio of the fuel components of the mixing head and the first belt of the jet nozzles is close to stoichiometric, and after the jet nozzles feed the diluting component of the second belt, it corresponds to the set value for the liquid gas generator.

На фиг. 1 схематически представлен способ организации описываемого рабочего процесса соосными центробежными форсунками и одним поясом разбавляющего компонента. На фиг. 2 показана схема способа организации описываемого рабочего процесса в поперечном сечении камеры сгорания (вид А). На фиг. 3 (сечение Б-Б) и 4 (сечение В-В) приведены направления подводов компонентов топлива в соосных центробежных форсунках.In FIG. 1 schematically shows a method of organizing the described workflow with coaxial centrifugal nozzles and one belt of a diluting component. In FIG. 2 shows a diagram of a method for organizing the described working process in cross section of a combustion chamber (view A). In FIG. 3 (section BB) and 4 (section BB), the directions of the supply of fuel components in coaxial centrifugal nozzles are given.

На фиг. 5 схематически представлен способ организации рабочего процесса соосными центробежными форсунками и двумя поясами разбавляющего компонента вдоль камеры ЖГГ. На фиг. 6 показана схема этого способа организации рабочего процесса в поперечном сечении (вид Г).In FIG. 5 schematically shows a method of organizing a work process with coaxial centrifugal nozzles and two belts of a diluting component along the LHG chamber. In FIG. 6 shows a diagram of this method of organizing a work process in cross section (view G).

Смесительная головка ЖГГ состоит из центробежной форсунки 1 первого компонента топлива (фиг. 1, 5) и соосной с ней центробежной форсунки 2 второго компонента, окруженных поясом струйных форсунок 3 разбавляющего компонента. В камеру сгорания 4 компоненты топлива поступают в виде конусов распыла 5 и 6, образующих затем совместный конус распыла 7. Струи 8 пронизывают совместный конус распыла 7 в точках 9, при этом образуются полосы 10, чередующиеся с разрывами 11, а сами струи образуют на стенках камеры пристеночный слой 12 разбавляющего компонента. В результате формируется ядро потока 13. Тангенциальные каналы 14 и 15 (фиг. 3, 4) центробежных форсунок 1 и 2 обеспечивают основной расход реагирующих компонентов топлива.The mixing head of the LHG consists of a centrifugal nozzle 1 of the first fuel component (Figs. 1, 5) and a centrifugal nozzle 2 of the second component coaxial with it, surrounded by a belt of jet nozzles 3 of the dilution component. The fuel components 4 enter the combustion chamber in the form of spray cones 5 and 6, which then form the joint spray cone 7. The jets 8 penetrate the joint spray cone 7 at points 9, while bands 10 are formed, alternating with breaks 11, and the jets themselves form on the walls chamber parietal layer 12 of the dilution component. As a result, the core of stream 13 is formed. The tangential channels 14 and 15 (Fig. 3, 4) of the centrifugal nozzles 1 and 2 provide the main flow rate of the reacting fuel components.

Струйные форсунки 3 и 16 (фиг. 5) предназначены для создания первого пояса (струи 8) и второго пояса (струи 17) разбавляющего компонента топлива. Струи 8 создают первый пристеночный слой 18, а струи 17 - второй пристеночный слой 19. В результате происходящих физико-химических процессов образуется ядро потока 13.The jet nozzles 3 and 16 (FIG. 5) are intended to create a first belt (jet 8) and a second belt (jet 17) of the fuel diluting component. The jets 8 create the first parietal layer 18, and the jets 17 create the second parietal layer 19. As a result of the physical and chemical processes, the core of the stream 13 is formed.

Рабочий процесс в ЖГГ (фиг. 1, 2) организован смесительной головкой с центробежной форсункой 1 первого компонента топлива, соосной с ней центробежной форсункой 2 второго компонента топлива и струйными форсунками 3 разбавляющего компонента топлива.The working process in the LHG (Fig. 1, 2) is organized by a mixing head with a centrifugal nozzle 1 of the first fuel component, a centrifugal nozzle 2 of the second fuel component coaxial with it, and jet nozzles 3 of the diluting fuel component.

Один из компонентов топлива подают в камеру сгорания 4 центробежной форсункой 1 посредством тангенциальных подводов 14 (фиг. 3) в виде конуса распыла 5, а другой - центробежной форсункой 2 посредством тангенциальных подводов 15 (фиг. 4) в виде конуса распыла 6. Компоненты топлива в конусах распыла 5 и 6 после столкновения и жидкофазного контакта образуют совместный конус распыла компонентов топлива 7. В результате воспламенения и горения компонентов топлива в камере сгорания создается высокотемпературное ядро потока 13.One of the fuel components is fed into the combustion chamber 4 by the centrifugal nozzle 1 by means of tangential inlets 14 (Fig. 3) in the form of a spray cone 5, and the other by centrifugal nozzle 2 by means of the tangential inlets 15 (Fig. 4) in the form of a spray cone 6. Fuel components in the spray cones 5 and 6 after collision and liquid-phase contact form a joint spray cone of fuel components 7. As a result of ignition and combustion of the fuel components in the combustion chamber, a high-temperature flow core 13 is created.

Процессы смесеобразования и горения компонентов топлива продолжаются по мере движения непрореагировавших капель компонентов топлива от смесительной головки к стенке камеры сгорания. При столкновении со стенкой камеры сгорания происходит механическое их дробление, испарение и догорание.The processes of mixture formation and combustion of the fuel components continue as unreacted droplets of the fuel components move from the mixing head to the wall of the combustion chamber. In the event of a collision with the wall of the combustion chamber, they are mechanically crushed, vaporized and burned out.

Разбавляющий компонент топлива поступает через струйные форсунки 3 в виде перекрещивающихся с осью камеры сгорания 4 струй 8. Струи 8 пронизывают совместный конус распыла 7 в точках 9, разделяют его на полосы 10, чередующиеся равномерно по окружности камеры сгорания с разрывами 11, и направляются на стенку камеры сгорания, образуя на ней пристеночный слой 12 разбавляющего компонента топлива.The diluting fuel component enters through the jet nozzles 3 in the form of 4 jets 8 intersecting with the axis of the combustion chamber 8. The jets 8 penetrate the joint spray cone 7 at points 9, divide it into strips 10, alternating evenly around the circumference of the combustion chamber with gaps 11, and directed to the wall the combustion chamber, forming on it a wall layer 12 of the diluting component of the fuel.

В способе организации рабочего процесса смесительной головкой с соосными центробежными форсунками и двумя поясами разбавляющего компонента вдоль камеры сгорания (фиг. 5, 6) первый пояс организован струйными форсунками 3 путем подачи струй 8 на стенку камеры сгорания вблизи смесительной головки в виде первого пристеночного слоя 18, а второй пояс - подачей дополнительными струйными форсунками 16 струй 17 оставшейся части разбавляющего компонента на стенку камеры сгорания вблизи выхода из нее в виде второго пристеночного слоя 19. Дополнительные струи 17, с целью меньшего их разрушения, целесообразно подавать в разрывы 11, образованные в совместном конусе 7 струями 8 (фиг. 6).In the method of organizing the working process with a mixing head with coaxial centrifugal nozzles and two belts of a diluting component along the combustion chamber (Fig. 5, 6), the first belt is organized by jet nozzles 3 by feeding jets 8 to the wall of the combustion chamber near the mixing head in the form of the first wall layer 18, and the second belt — by supplying with additional jet nozzles 16 jets 17 of the remaining part of the dilution component to the wall of the combustion chamber near the exit from it in the form of a second wall layer 19. Additional jets 17, in order to lessen their destruction, it is advisable to feed into the gaps 11 formed in a joint cone 7 jets 8 (Fig. 6).

Ядро потока 13 создается в результате столкновения и жидкофазного контакта конусов распыла компонентов топлива, образованных соосными центробежными форсунками, а также столкновения струй разбавляющего компонента с этими конусами распыла.The core of the stream 13 is created as a result of collision and liquid-phase contact of the spray cones of the fuel components formed by coaxial centrifugal nozzles, as well as collisions of the jets of the dilution component with these spray cones.

В варианте с двумя поясами подвода разбавляющего компонента возможна организация устойчивого ядра потока с соотношением компонентов топлива соосных центробежных форсунок и струйных форсунок первого пояса близким к стехиометрическому, а после подачи разбавляющего компонента через струйные форсунки 16 второго пояса - с доведением до заданного для ЖГГ.In the variant with two belts for supplying the diluting component, it is possible to organize a stable flow core with the ratio of the fuel components of the coaxial centrifugal nozzles and the jet nozzles of the first belt close to stoichiometric, and after feeding the diluting component through the jet nozzles 16 of the second belt, bringing it to the desired value for the LHG.

Струи разбавляющего компонента топлива, истекающие из струйных форсунок 3, пронизывают конуса распыла компонентов топлива, продукты смесеобразования и неполного сгорания и интенсифицируют процессы смесеобразования и горения в ядре потока, повышая в нем полноту сгорания. Непрореагировавшие части струй разбавляющего компонента топлива достигают стенки камеры сгорания и создают пристеночный слой с избытком разбавляющего компонента. В процессе движении вдоль стенки камеры сгорания разбавляющий компонент топлива под действием высокотемпературных продуктов сгорания ядра потока испаряется и разбавляет их, обеспечивая требуемые параметры продукта газогенерации на выходе из камеры сгорания 4.The streams of the diluting fuel component flowing out from the jet nozzles 3 penetrate the spray cone of the fuel components, the products of mixture formation and incomplete combustion and intensify the processes of mixture formation and combustion in the flow core, increasing the completeness of combustion in it. Unreacted parts of the jets of the diluting component of the fuel reach the wall of the combustion chamber and create a wall layer with an excess of the diluting component. In the process of moving along the wall of the combustion chamber, the diluting fuel component under the action of high-temperature combustion products of the flow core evaporates and dilutes them, providing the required parameters of the gas generation product at the outlet of the combustion chamber 4.

В способе организации рабочего процесса с двумя поясами разбавляющего компонента вдоль камеры сгорания высокотемпературное ядро потока образуется смесительной головкой и первым и вторым поясами при последовательном разбавлении продуктов сгорания высокотемпературного ядра потока разбавляющим компонентом, или смесительной головкой и первым, ближним к ней, поясом, а второй пояс предназначен для разбавления продуктов сгорания высокотемпературного ядра потока разбавляющим компонентом топлива и доведения параметров продукта газогенерации до требуемых значений.In a method for organizing a workflow with two belts of a diluting component along a combustion chamber, a high temperature flow core is formed by a mixing head and the first and second belts when the combustion products of a high temperature flow core are sequentially diluted with a diluting component, or a mixing head and the first belt closest to it, and the second belt It is designed to dilute the products of combustion of a high-temperature core of the stream with a diluting fuel component and bring the parameters of the gas generation product to the required values.

Наиболее успешно заявленный способ организации рабочего процесса может быть применен в ЖГГ для системы наддува топливных баков двигательных установок на базе ЖРДМТ при вытеснительной подаче компонентов топлива. Специфические технические требования к параметрам, и требования к условиям эксплуатации двигательных установок на базе ЖРДМТ, накладывают особые технические требования на параметры и требования к условиям эксплуатации ЖГГ и к системе наддува в целом.The most successfully claimed method of organizing the working process can be applied in the LHG for the system of pressurizing the fuel tanks of propulsion systems based on the liquid propellant liquid propellant rocket engine during the displacement of fuel components. The specific technical requirements for the parameters, and the requirements for the operating conditions of propulsion systems based on the liquid propellant rocket engine, impose special technical requirements on the parameters and requirements for the operating conditions of the LHG and the boost system as a whole.

Особенностями рабочего процесса ЖГГ для таких двигательных установок являются многократное включение до 1000 и более включений за длительный срок активного существования до 5 лет, импульсный режим работы до 10 Гц с минимальной длительностью включения 0,05 с. Температура продуктов газогенерации менее 700°С возможна при соотношении компонентов топлива в пределах от 0,05 до 0,30. Для более точного поддержания давления в расходных магистралях двигательной установки на входе в ЖРДМТ до ± 1 кгс/см² предъявляются высокие требования к переходным режимам ЖГГ -время выхода на режим и время последействия должно быть не более 0,05 с.The features of the LHG workflow for such propulsion systems are multiple inclusion of up to 1000 or more inclusions over a long period of active existence up to 5 years, a pulse mode of operation up to 10 Hz with a minimum on-time of 0.05 s. The temperature of gas generation products less than 700 ° C is possible with a ratio of fuel components in the range from 0.05 to 0.30. To more accurately maintain the pressure in the supply lines of the propulsion system at the inlet of the liquid propellant rocket engine up to ± 1 kgf / cm ² , high demands are placed on the transient modes of the LHG — the time to exit to the regime and the aftereffect time should be no more than 0.05 s.

Предлагаемый способ организации процесса в ЖГГ позволяет практически исключить скачки давления в камере, ведущие к возникновению высокочастотных колебаний и снизить или исключить колебания давления вообще за счет плавного подвода разбавляющего компонента на всем протяжении камеры сгорания от смесительной головки до выхода из нее путем подачи всего разбавляющего компонента от смесительной головки.The proposed method of organizing the process in the LHG allows virtually eliminating pressure surges in the chamber leading to high-frequency fluctuations and reducing or eliminating pressure fluctuations in general due to the smooth supply of the dilution component throughout the combustion chamber from the mixing head to the exit from it by supplying the entire dilution component from mixing head.

Claims

1. Способ организации рабочего процесса в жидкостном газогенераторе, заключающийся в подаче горючего и окислителя с помощью смесительной головки с использованием соосных центробежных форсунок при близком к стехиометрическому соотношении компонентов топлива, жидкофазном смешении пелен распыла компонентов топлива, сжигании полученной смеси и разбавлении продуктов сгорания одним из компонентов топлива путем подачи его через струйные форсунки, отличающийся тем, что компоненты топлива подают через соосные центробежные форсунки внешнего смешения, а разбавляющий компонент подают через пояс струйных форсунок, расположенных равномерно вокруг соосных центробежных форсунок, причем струями разбавляющего компонента пронизывают пелены распыла центробежных форсунок после их столкновения и сжигают часть компонента в ядре потока, а оставшуюся часть газифицируют с доведением соотношения компонентов топлива на выходе из камеры сгорания до заданного.1. A method of organizing a working process in a liquid gas generator, which consists in supplying fuel and an oxidizing agent using a mixing head using coaxial centrifugal nozzles with a close to stoichiometric ratio of fuel components, liquid-phase mixing of the spray components of the fuel components, burning the resulting mixture and diluting the combustion products with one of the components fuel by supplying it through jet nozzles, characterized in that the fuel components are fed through coaxial centrifugal nozzles of external mixing, and the dilution component is fed through a belt of jet nozzles located uniformly around the coaxial centrifugal nozzles, and the spray nozzles of the centrifugal nozzles penetrate the centrifugal nozzles after they collide and burn part of the component in the core of the stream, and the remaining part is gasified to bring the ratio of the components of the fuel at the outlet of the combustion chamber to a predetermined value.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть разбавляющего компонента подают через струйные форсунки с образованием на стенке камеры сгорания жидкостного газогенератора первого пояса вблизи смесительной головки, а остальную часть - с образованием второго пояса на стенке камеры сгорания вблизи выхода из нее.2. The method according to p. 1, characterized in that part of the dilution component is fed through the jet nozzles with the formation of a first gas belt liquid gas generator on the wall of the combustion chamber near the mixing head, and the rest with the formation of a second belt on the wall of the combustion chamber near the exit from it.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что соотношение компонентов топлива смесительной головки и струйных форсунок первого пояса близко к стехиометрическому, а после подачи струйными форсунками разбавляющего компонента второго пояса соответствует заданному для жидкостного газогенератора.3. The method according to p. 2, characterized in that the ratio of the fuel components of the mixing head and the jet nozzles of the first belt is close to stoichiometric, and after the jet nozzles feed the diluting component of the second belt, it corresponds to the one set for the liquid gas generator.