Некоторые результаты экспериментального исследования параметров ракетных двигателей малой тяги на газообразном кислородно-водородном топливе

В статье представлены результаты экспериментального исследования параметров и теплового состояния экспериментальных образцов ракетных двигателей малой тяги (РДМТ) на газообразном кислородно-водородном топливе тягой 25 Н и 100 Н. В экспериментальных образцах РДМТ тягой 25 Н и 100 Н воспламенение компонентов топлива организовано в разрядной полости свечи зажигания. Схема смесеобразования двигателей характеризуется взаимодействием закрученных коаксиальных потоков горючего и окислителя, выполненных в виде двух каскадов. При этом реализуется высокотурбулентный поток, способствующий эффективному смешению горючего и окислителя в ограниченном объёме камеры сгорания. Охлаждение камеры двигателя тягой 25 Н организовано с помощью газовой завесы горючего от смесительной головки и применением высокотемпературного конструкционного материала - боро-силицированного графита, из которого выполнены камера сгорания и сопло. В РДМТ тягой 100Н дополнительно организована дозвуковая завеса горючего, расположенная в конце цилиндрического участка камеры сгорания, но при этом в качестве конструкционного материала использована нержавеющая сталь типа 12Х18Н10Т. В результате экспериментальных исследований прошли апробацию два конструктивных варианта организации процесса воспламенения, оценена эффективность схемы смесеобразования газообразных водорода и кислорода. При этом достигнуты следующие значения удельного импульса тяги двигателей: для РДМТ тягой 25Н с геометрической степенью расширения сопла Fа = 45 – 3846 м/с; для РДМТ тягой 100Н с Fа = 45 и Fа = 250 – соответственно 3855 м/с и 4100 м/с. С точки зрения обеспечения теплового состояния конструкции РДМТ на исследуемых компонентах топлива перспективным является применение новых конструкционных материалов типа керамик, материалов на основе графита с отработкой технологий их получения, а также сопряжения со смесительной головкой, выполненной, как правило, из нержавеющей стали. Использование камеры РДМТ тягой 25Н из боросилицированного графита позволило при испытаниях двигателя длительностью 100 с получить максимальную температуру наружной поверхности камеры на уровне 1045 °С.