Турбины двигателей с дожиганием генераторного газа

Если в двигателях без дожигания выбор турбины производится с позиций уменьшений расхода рабочего тела, то в ЖРД с дожиганием тип турбины выбирается с позиций уменьшения давле­ния газов в газогенератор. Уменьшение приводит к уменьшения удельной массы двигателя. В таких двигателях применяется только одноступенчатые реактивные осевые и радиальные турбины, а в некоторых случаях - одноступенчатые активные турбины.

Из перечисленных вбирается турбина с минимальной сте­пенью расширения, что обеспечивает уменьшение давления в газо­генераторе, следовательно, уменьшение размеров и массы ТНА и двигателя з целом.

Следует отметить, что при одинаковым условиях работы, раз­меру и масса осевой реактивной турбины существенно меньше, чем радиальной. Кроме того, а конструктивном и технологическом пла­не центростремительные турбины сложнее осевых и хуже компонует­ся с газогенератором. В связи с этим, применение осевых реак­тивных турбин предпочтительнее. Исключение составлявляют двигате­ли малых тяг P≤ 100 кН, применение радиальных турбин в которых позволяет получить несколько меньшее давление в газо­генераторах, чеv при осевой турбине. Необходимая мощность при минимальной степени расширения π _т газа в турбине обеспечи­вается большим расходом рабочего тела. Так как на борту лета­тельного аппарата окислителя много больше горючего, то в ка­честве рабочего тела в двигателях с дожиганием используется окислительный газ. Максимальна температура окислительного га­за по условиям жаростойкости материалов турбины не превышает 800 К.

В ЖРД с дожиганием окислительного газа (рис.1) вес окис­литель и незначительная часть горючего подается в газогенера­тор. Основная часть горючего используется в качестве охлади­теля камеры двигателя.

В двигателе с дожиганием восстановительного газа (рис.1) рабочего тела турбины много меньше, чем в предыдущей схеме, так как и газогенератор поступает все горючее и небольшая часть окислителя. Высокая температура восстановительного газа Т₀ ≤ 1300 К и большое значение газовый постоянной R обес­печивают необходимую мощность турбины. Из-за малого количест­ва рабочего тела в таких двигателях применяются активные тур­бины, в которых необходимая длина лопаток обеспечивается пар­циальным подводом газа. КПД осевых реактивных турбин при ма­лом ниже, чем у парциальных активных турбин из-за значи­тельных гидравлических потерь. Вместе с тем давление в восстановительном газогенераторе выше, чем в окислительном с осевой реактивной турбиной. Объясняется это тем, что в двига­телях с восстановительным газом горючее сперва используется для охлаждения части камеры с бронзовой внутренней стенкой, а затем только поступает в газогенератор. Давление в газогенера­торе в этом случае повышаете на величину гидравлических по­терь в тракте охлаждение камеры по линии горючего.

Таким образом, ЖРД с окислительной системой газогенерации имеет более простую конструкцию, меньшую массу л минимальное давление в газогенераторе.