Кислородно-водородный жидкостный ракетный двигатель НМ60Страница 4
Подшипники насоса смазываются жидким кислородом, а подшипники турбины – жидким водородом. Герметизация достигается динамическими уплотнителями типа плавающих колец и наддувом гелием. Дистанционно управляемый уплотнитель служит для предупреждения просачивания жидкого водорода в процессе захолаживания перед стартом. Осевые нагрузки компенсируются регулированием потока жидкого кислорода к задней части крыльчатки. Основные характеристики турбонасоса кислорода даны в таблице 3.
Турбонасос водорода (рис.9) состоит из осевого преднасоса,
двухступенчатого центробежного насоса и двухступенчатой турбины. Подшипники вала расположены вне секций насоса и турбины, для обеспечения приемлемой величины DN (диаметр х скорость вращения). Все подшипники смазываются жидким водородом. Система компенсации осевых нагрузок объединена со второй крыльчаткой центробежного насоса. Преднасос выполнен из алюминиевого сплава, крыльчатки из титанового сплава ТА5Е-ЕLI, турбина и вал из INCO 718. Характеристики насоса жидкого водорода приведены в табл.3.
Таблица 3. Характеристики турбонасосов
Окислителя (02ж) |
Горючего (Н2ж) | |
Частота вращения, мин-1 |
14500 |
37900 |
Массовый расход, кг/с |
173,4 |
34,07 |
Давление на выходе, х 105 Па |
125,7 |
150,5 |
Мощность на валу, кВт |
2331 |
8680 |
Критическое значение избыточного давления, х 105 Па |
1,5 |
0,42 |
Насос: диаметр, мм удельная скорость КПД |
205 0,545 (1490) 0,79 |
205 0,534 (1460) 0,77 |
Турбина: диаметр, мм отношение давлений КПД |
230 17 0,29 |
201 20,5 0,50 |
На рис.10 дан общий вид камеры сгорания (КС) ЖРД НМ60, где 1 – карданов подвес; 2 – воспламенитель; 3 – форсуночная головка; 4 – камера сгорания; 5 – основной сопловой блок; 6 – сопло большой степени расширения; 7 – каналы сброса охладителя сопла расширения.
На рис.11 приводится удельный импульс КС (ось ординат) (х 9,81 нсек/кг), по оси абсцисс отложена степень расширения сопла. Точки на графике соответствуют характеристикам кислородно-водородных ЖРД , где 1 – ЖРД J2S; 2 – ЖРД RL 10; 3 – ЖРД SSME; 4 – ЖРД НМ7А; 5 – ЖРД НМ7В; 6 – ЖРД НМ60. Характеристики КС данных ЖРД приведены также в табл.4.
На рис.12 представлена конструкция форсуночной головки, где 1 – подача жидкого кислорода; 2 – канал подачи жидкого кислорода; 3 – подача газообразного водорода; 4 – пористая пластина; 5 – форсунки;
Таблица 4.
J2S |
RL10 |
SSME |
HM7A |
HM7B |
HM60 | |
Тяга, кН |
1060 |
69 |
2090 |
60 |
60 |
860 |
Давление в камере сгорания, х 105 Па |
54 |
27 |
205 |
30 |
35 |
100 |
Соотношение компонентов |
5,5 |
5,0 |
6 |
5 |
5,3 |
5,1 |
Степень расширения сопла |
27,5 |
57 |
77,5 |
62 |
82 |
110,5 |
Теоретический удельный импульс, Нсек/кг |
4395 |
4529 |
4571 |
4542 |
4578 |
4501 |
Удельный импульс камеры сгорания, Нсек/кг |
4209 |
4364 |
4464 |
4363 |
4398 |
4439 |