Введение. 
Система наддува топливных баков ракет-носителей

Система наддува предназначена для создания в газовои? подушки топливного бака необходимого давления как при подготовке РН к пуску (предстартовыи? наддув), так и в полете (основнои?, бортовои? наддув).

Задачи наддува:?

• — обеспечить бескавитационную работу насосов;?
• — разгрузить топливные баки от деи? ствия сжимающих сил;?
• — устранить провал давления при запуске двигателя

Система наддува топливных баков ракеты-носителя

Система наддува топливных баков ракет — носителей (РН) проектируется для поддержания избыточного давления в газовой подушке баков в соответствии с расчётной зависимостью, определяемой требованиями подачи компонентов топлива и конструкцией баков.

Обычно условия подачи топлива представляют в виде избыточного давления на входе в насос, обеспечивающего бескавитационные условия работы и определяемого как полное давление на входе минус давление насыщенных паров. Для анализа работы системы наддува удобно выразить избыточное давление на входе в насос в зависимости от потребного для его поддержания давления наддува баков.

Потребное давление наддува определяется как Рб=ДРвх+Ртр+Рs, где ДРвх? избыточное давление на входе в насос; Ртр? потери на трение в топливных магистралях; Рs? давление насыщенных паров.

В двигателях, имеющих турбонасосную систему подачи топлива, величина тяги незначительно зависит от изменения параметров в системе наддува. В двигателях, имеющих вытеснительную систему подачи, тяга двигателя пропорциональна давлению наддува, следовательно, в этом случае требуется особенно тщательный контроль давления в самом баке.

Существуют следующие системы наддува баков:

• — с газовым аккумулятором давления;
• — автогенераторные;
• — газогенераторные;
• — испарительные, с жидкостным аккумулятором давления;
• — с инжекцией в основной бак;
• — с политропным расширением;
• — с пороховым аккумулятором давления;
• — со вспомогательной насосной системой.

Чаще всего используется система наддува топливных баков с газовым аккумулятором давления. Простейшая схема такой системы приведена на рис. 1 а.

наддув топливный бак ракета Для увеличения удельного объёма газа наддува и, следовательно, уменьшения веса системы довольно часто применяют теплообменный аппарат, который значительно повышает эффективность системы наддува баков. Для достижения максимальной эффективности системы наддува необходимо повышать температуру газа (гелия) на выходе из теплообменника, однако температуру гелия следует ограничивать для предотвращения разрушения наиболее теплонапряженных элементов системы наддува.

На рис. 2 приведена зависимость потребного для наддува баков расхода гелия от его температуры для типичной РН.

В настоящее время на РН применяются теплообменники рекуперативного (перекрестно-поточного) типа. Типичный теплообменник, применяемый в системе с хранением сжатого газа (гелия) в баке криогенного топлива (окислителя), показан на рис. 1 б.

Блок теплообменника представляет собой неразъёмную паяно-сварную конструкцию, состоящую из фланца 1, теплообменника горючего 2, теплообменника окислителя 3, корпусов 5, 6, цилиндров 7, 8, штуцеров подвода гелия для наддува баков окислителя 9 и горючего 10 и штуцеров отвода гелия 11, 12 из теплообменника. Все детали блока теплообменника сделаны из нержавеющей стали Х18Н9Т.

Теплообменный аппарат (ТА) работает следующим образом. Гелий через штуцеры подвода подаётся в тракты нагрева теплообменников. Проходя по каналам, гелий нагревается генераторным газом (ГГ), а затем подаётся в баки РН для потребного наддува. ГГ выбрасывается через сопло в атмосферу.

Известен способ наддува топливного бака газообразным кислородом, который образуется в результате испарения компонента топлива в специальном теплообменнике, например, наддув бака окислителя первой ступени ракеты-носителя «Сатурн-5» или наддув бака окислителя ракеты /-2.

Известны способы наддува кислородных баков более высокоэффективным рабочим телом гелием (его работоспособность в 7 раз больше при прочих равных условиях). Например, на первой ступени ракеты.