Металлический корпус изготавливается сваркой цилиндриче-
ской обечайки из листового проката методом ротационной раскатки
из заготовки или точением из стандартной трубы с последующей
приваркой штампованных днищ. В зависимости от технологии
снаряжения одно из днищ может присоединяться с помощью шпон-
ки или другого вида соединения. В некоторых случаях корпус
может быть изготовлен более технологичным способом — штам-
повкой с глубокой вытяжкой.
Комбинированный корпус выполняется металлическим или из
разнородных материалов. В первом случае тонкостенная обечайка,
сваренная с днищами, усиливается в окружном направлении на-
моткой проволоки или тонкой металлической ленты. Во втором
случае усиление металлической обечайки производится намоткой
стеклянных прядей или ленты из стекловолокна, пропитанных
фенольно-формальдегидной смолой.
Комбинированные корпуса имеют меньшую массу благодаря
применению армирующих элементов, обладают высокой герметич-
ностью.
Корпуса типа кокона и полукокона изготавливаются методом
намотки стекло- или органоволокна, пропитанных связующим,
на оправку. После полимеризации смолы оправка удаляется. Полу-
ченная таким способом оболочка обладает высокой прочностью
благодаря ориентированному расположению волокон в направ-
лении действующих сил и небольшой массой. Корпус полукокон
изготавливается путем отрезания одного из днищ кокона и замены
его металлИческим для образования разъема по максимальному
диаметру в цилиндрической части.
Недостаток этих конструкций — их газовая проницаемость,
что при работе двигателя недопустимо. Для устранения этого
недостатка на внутреннюю поверхность камеры сгорания наклеи-
вается антидиффузионный слой и (или) наносится резиноподоб-
ной материал — защитно-крепящий слой (ЗКС), который одно-
временно выполняет функцию скрепления заряда со стенками кор-
пуса.
Двигатели со скрепленным зарядом применяются для марше-
вых ступеней ракет, продолжительность их работы от десятков
до сотен секунд .
В общем случае двигатель со скрепленным зарядом состоит из
корпуса, соплового блока, воспламенительного устройства, сопл
противотяги, узлов соединения с соседними отсеками, герметизи-
рующих элементов, заряда.
В случае применения корпуса типа кокона в оболочке предусматриваются металлические фланцы, вмонтированные при изготов-
лении кокона. Фланцы необходимы для крепления сопла, установ-
ки воспламенительного устройства и сопл противотяги. Сопло
с профилированной расширяющейся частью может быть частично
утоплено в камеру сгорания, имеет металлический силовой каркас,
защищенный набором деталей из термоэрозионностойких мате-
риалов (подробнее см. разд. 6.2).
Воспламенительное устройство не отличается от ранее рас-
смотренного, может снабжаться предохранительными элементами
для исключения случайного запуска двигателя, например, от по-
явления токов наведения в цепи пиропатронов.
Сопла противотяги вскрываются после подачи электрического
сигнала на срабатывание. Сигнал подается от программного ме-
ханизма после достижения ракетой заданных параметров. Сопла
противотяги могут располагаться на переднем и заднем днищах,
газоводе или обечайке. Общее требование к этим устройствам-
обеспечение одновременного вскрытия всех имеющихся на двига-
теле сопл. Суммарная площадь критического сечения сопл про-
тивотяги должна быть равна или больше площади критического
сечения основного сопла. При вскрытии сопл противотяги проис-
ходит резкое падение давления в камере сгорания, что приводит
к затуханию заряда. Если площадь основного сопла и сопл про-
тивотяги равны, то происходит уравновешивание тяги и противо-
сли же площадь сопл противотяги несколько больше пло-
щади основного сопла, происходит реверс тяги и отработавший
двигатель отбрасывается от ракеты.
В двигателе применяются высококалорийные смесевые топлива
(максимальное достигнутое в настоящее время значение 1
= 2925 м/с [171). 3м. с [171). Заряд из смесевых топлив обладает достаточной
эластичностью, поэтому при изменении температуры компенсация
линейных размеров заряда относительно корпуса происходит за
счет эластичности ЗКС и самого заряда. Кроме того, для снятия
напряжений в краевой зоне применяются устройства в виде ман-
жет, уса и кольцевых выточек.
3. Основные параметры и особенности
конструкций РДТТ
При проведении анализа технического задания на проектирование необходимо иметь данные о существующих ракетах с РДТТ и их основные
параметры . Это поможет конструктору более правильно оценить уровень совершен-
ные па-
ства вновь разрабатываемого двигателя. С этой целью приведем сведения о не-
которых двигателях ракет различных классов и их характеристиках.
Более подробно рассмотрим конструкцию твердотопливного двигателя
к воздушно-космической системе (ВКС) «Спейс Шаттл».
Двигатель с вкладным зарядом, горящим по внутренним поверх-
ностям (рис. 1.4), имеет следующую особенность: горение заряда
происходит по каналу заряда и горячие газы не имеют непосред-
ственного контакта со стенками камеры сгорания. Это дает возможность уменьшить толщину стенки, а следовательно, сократить
массу двигателя и увеличить время его работы. Увеличение вре-
мени происходит вследствие горения заряда только в радиальном
направлении изнутри к периферии. Корпус двигателя изготавливается металлическим с разъемом по максимальному внутреннему
размеру. На внутреннюю поверхность камеры сгорания наносится
теплозащитное покрытие (ТЗП). Оформление соплового блока и
воспламенительного устройства аналогично предыдущей конструк-
ции. Заряд — моноблочный с забронированной наружной поверх-
ностью, устанавливается в камере сгорания на кольцевые упоры
с гарантированным зазором в цилиндрической части. На задний
упор наклеено кольцо из плотной резины, которое предотвращает
течение газов вдоль наружной поверхности заряда. Передний упор
является одновременно и компенсатором термических расширений
заряда. Поэтому на упоре наклеивается кольцо из губчатой ре-
зины. Для возможности проникновения газов в зазор между кор-
пусом и зарядом делаются прорези в резиновом кольце компенса-
тора. Таким образом, в кольцевом зазоре образуется застойная
зона газов, выравнивающая давление внутри и снаружи заряда.
Упорные поверхности могут располагаться не только по торцам
заряда. Упор можно располагать в средней части заряда, для этого
в заряде делается специальное углубление. В этом случае достаточ-
но одного упора, однако конструкция заряда и двигателя значи-
тельно усложняется.
Если применяется заряд с торцевым горением, то крепление за-
ряда производится за тарель, соединенную с торцем заряда «Минитмен-3», 16М-30G— трехступенчатая межконтинентальная балли-
стическая ракета (МБР), запускается из шахты. Корпус двигателя первой сту-
пени выполнен из стали и имеет четыре поворотных сопла. Корпус второй сту-
пени изготовлен из титанового сплава и имеет одно фиксированное сопло. Упра-
вление вектором тяги производится впрыском фреона в закритическую часть
сопла. Корпус третьей ступени изготовлен из стеклопластика, имеет одно ча-
стично утопленное закрепленное сопло. Управление осуществляется впрыском
жидкости в закритическую часть.
N-Х — четырехступенчатая МБР с твердотопливными двигателями на
первых трех ступенях, четвертая ступень (жидкостная) предназначена для раз-
ведения разделяющейся боевой части.
«Поларис» А-3 — двухступенчатая ракета, предназначена для запуска
с подводной лодки в погруженном состоянии. Эта особенность эксплуатации
наложила ограничения на габаритные размеры ракеты. Корпуса обоих двигателей изготовлены из стеклопластика «Спираллой». Первая ступень имеет четыре поворотных сопла, газодинамическое управление второй ступени осуществляется впрыском фреона в сверхзвуковую часть сопла.
«Першинг-II» NGN-31 — двухступенчатая тактическая баллистическая ра-
кета с двигателями на твердом топливе. Корпуса двигателей на обеих ступенях выполнены из композиционного
материала КЕВЛАР. Из этого же материала изготовлены задние юбки двига-
телей. Заряд изготовлен из смесевого топлива с основой из полибутадиена с гидроксильной концевой группой. Управление на обеих ступенях комбинированное: аэродинамическое и га-
зодинамическое. На первой ступени установлено отклоняемое сопло с гибким
кремнийорганическим уплотнением, графитовой вставкой в критическом сече-
нии и расширяющимся раструбом из углеродистого фенопласта.
Сопло позволяет управлять тангажом и курсом. Аэродинамические поверх-
ности (две из четырех) служат для управления креном. Первая ступень имеет
длину 3,4 м, массу 3450 кг и массу топлива 3217 кг.
Вторая ступень управляется по тангажу и курсу отклоняемым соплом,
а по крену — аэродинамическими рулями, расположенными на головной части.
Длина второй ступени равна 2,4 м, масса — 2388 кг, масса топлива — 2181 кг.
Ступени после выгорания топлива отделяются взрывным устройством.
Приложение 2 содержит сведения о некоторых противокорабельных и противолодочных ракетах.
«Экзосет» М.38 (AN.39) SN.39/NN.40 — семейство французских противокорабельных ракет. Ракета М.38 — класса поверхность — поверхность, ракета
AN.39 — класса воздух — поверхность. Эти варианты имеют стартовый дви-
гатель на смесевом топливе, маршевый — на двухосновном топливе.
«Экзосет» ММ.40 — модификация ракеты класса поверхность — поверхность,
отличается усовершенствованным маршевым РДТТ, благодаря этому дальность
действия увеличена с 45 до 65 ... 70 км. На конечном участке траектории (=300 м)
полет ракеты происходит на малой высоте.