Особенностью конструкции РДТТ является то, что весь запас
топлива одной ступени располагается в камере сгорания двигателя; стенки камеры сгорания и сопла неохлаждаемые; корпус
двигателя является несущим — на нем монтируются элементы
конструкции и узлы стыковки отсеков перемещающегося аппарата.
Заряд твердого ракетного топлива является источником энер-
гии РДТТ. Он представляет собой блок определенной формы и
размеров, размещенный в камере сгорания двигателя. Размеры и
форма заряда при горении должны обеспечивать заданное время
работы, значение секундного расхода и изменение тяги двигателя
по времени. Если этого не удается достичь только путем придания
заряду определенной формы, то прибегают к нанесению бронирую-
щего покрытия на наружной и торцевых поверхностях заряда.
Цель нанесения бронирующего покрытия состоит в том, чтобы
выключить из процесса горения часть горящей поверхности заряда
и тем самым изменить время работы двигателя и количество образующихся газов в единицу времени. Последнее оказывает прямое
влияние на тяговые характеристики двигателя. Различают два основных способа размещения заряда ТРТ
в камере двигателя: вкладной и скрепленный со стенками камеры
сгорания (частично или полностью).
2.1. Конструкция с вкладным зарядом
Двигатели с вкладным зарядом можно разделить на
два типа: с зарядом всестороннего горения и с зарядом, горящим по
внутренним поверхностям.
Двигатель с зарядом всестороннего горения состоит из корпуса
(рис. 1.3) и заряда, установленного в камере сгорания между
сопловой решеткой и передним упором. Особенность этого двига-
теля состоит в том, что горение заряда происходит по всем поверх-
ностям (наружной, внутренней и торцевым). При этом горячие
газы омывают внутреннюю поверхность стенки камеры сгорания
Неснаряженный двигатель — двигатель без заряда, воспламе-
нителя и инициирующего устройства, в общем случае представляет собой металлическую сварную конструкцию, состоящую из
цилиндрической обечайки, переднего и заднего днищ, соплового
блока, сопловой решетки и переднего упора, узлов для соединения
с соседними отсеками ракеты, узлов соединения с пусковой уста-
новкой и других элементов. Под другими элементами подразумева-
ются приварные детали для крепления аэродинамических плоско-
стей (если они крепятся к корпусу двигателя), силовые шпангоуты
или упоры для крепления исполнительных органов системы управ-
ления, опорные поверхности для установки гаргрота, резьбовые
гнезда для такелажных рым-болтов.
Если двигатель снаряжается топливным зарядом — монобло-
ком, то корпус должен иметь разъем по максимальному внутрен-
нему диаметру для установки заряда в камере сгорания. Если же
заряд состоит из нескольких однотипных элементов, то в этом слу-
чае разъем по максимальному диаметру делать не обязательно.
Снаряжение можно производить через люк в переднем днище, ко-
торый затем закрывается передней крышкой (см. рис. 1.3). В двигателях с зарядом всестороннего горения сопло часто вы-
полняется с коническим раструбом. Если по условиям эксплуата-
ции требуется настройка двигателя на заданный температурный
режим работы, то сопловой блок снабжается сменными сопловыми
вкладышами или подвижным центральным телом .
Воспламенительное устройство в зависимости от формы заряда
может устанавливаться в различных частях двигателя: передней,
задней или вдоль заряда. Предпочтение отдают переднему распо-
ложению воспламенителя. В этом случае газы, образовавшиеся
при горении воспламенителя, движутся к соплу вдоль всей поверх-
ности заряда, создавая наилучшие условия для воспламенения.
Корпус воспламенителя изготавливается из тонколистового мате-
риала (чаще всего из алюминиевого листа толщиной 0,3 мм), ко-
торый после снаряжения устанавливается в держатель. Держатель
предохраняет тонкостенный корпус от механических поврежде-
ний. Держатель иногда снабжается рассекателем, который пред-
назначен для лучшего распределения газов в объеме камеры сго-
рания. Торцевая- поверхность держателя может одновременно вы-
полнять функцию упора для фиксации заряда от продольных пере-
мещений. При переднем расположении воспламенителя все пере-
численные детали устройства крепятся на передней крышке.
В крышке имеются гнезда с резьбой для установки инициирующих
элементов — пиропатронов. Топливный заряд размещается в ка-
мере сгорания на опорных поверхностях между сопловой решеткой
и передним упором.
В процессе эксплуатации РДТТ происходит изменение темпе-
ратуры окружающей среды, что приводит к изменению темпера-
туры и размеров заряда. Учитывая, что коэффициент гарантированный зазор между опорами и зарядом. Наличие зазора с точки зрения эксплуатации- не всегда приемлимо, поэтому устанавливают специальные компенсирующие устройства,
которые удерживают заряд от перемещений в продольном направ-
лении, позволяя ему удлиняться, не нарушая целости корпуса;
Наиболее простым является компенсатор, выполненный из губчатой
резины. Как правило, для этих двигателей применяются топлива
баллиститного типа (нитроцеллюлозные топлива). Герметизация
двигателя производится установкой прокладок (резиновых, паро-
нитовых или металлических) в местах разъема и герметизирующей
диафрагмы в раструбе сопла.
Корпус двигателя изготавливается из улучшаемых легирован-
ных, комплексно-легированных или мартенситно-стареющих ста-
лей. условиях массового производства корпуса могут изготавли-
ваться из пресс-материала, особенно для двигателей небольшого- с вкладным зарядом всестороннего горения приме-
няются в тех случаях, когда необходимо получить большое значе-
ние тяги за короткий промежуток времени. Их используют в одно-
тупенчатых управляемых и неуправляемых ракетах, на первых с
тупенях многоступенчатых ракет (стартовые ускорители), в каче-
.стве самолетных ускорителей, тормозных двигателей и двигателей
мягкой посадки, двигательных установок для технологических
целей и т. д.
Рассмотренная схема характерна для РДТТ с зарядами из бал-
листических порохов. Двигатели, выполненные по этой схеме, об-
ладают рядом недостатков. Основные из них: низкий коэффициент
заполнения; наличие дополнительных устройств, фиксирующих з
аряд; контакт горячих газов со стенками камеры сгорания. По- следнее требует увеличения толщин стенки двигателя или тепло-
защитных покрытий.
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 воз-
можность 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 изготавли-
вается 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 изготавливается как из баллиститных, так и из
смесевых топлив. Двигатели с зарядом, горящим по внутренним
поверхностям, применяются на одноступенчатых ракетах и марше-
вых ступенях многоступенчатых ракет.
2.2. Конструкция со скрепленным зарядом.
Появление двигателей со скрепленным зарядом связано с разработкой и внедрением смесевых топлив. Техно-
логия изготовления такого заряда отличается от ранее рассмот-
ренных тем, что жидковязкая топливная масса заливается в под-
готовленный корпус двигателя. После полимеризации заряд скреп-
ляется со стенками камеры сгорания. Горение заряда происходит
по внутреннему каналу. В этом случае топливо защищает стенки
двигателя от нагревания. В тех же местах, где стенки не защищены
или открываются в результате выгорания топлива, наносится слой
ТЗП. Это позволило значительно уменьшить толщину стенок и
массу двигателя.
Улучшение коэффициента массового совершенства двигателя*
в этой конструкции достигается также лучшим использованием
объема камеры сгорания при заполнении топливом, применением
топлива с более высокой массовой плотностью, отсутствием ряда
деталей, присущих двигателям с вкладным зарядо. Корпус двигателя со скрепленным зарядом может выполняться
по нескольким схемам и из различных материалов: металлический,
комбинированный, типа полукокона или кокона.