Техника - молодёжи 1987-10, страница 31

ВОЗНОСЯЩИЕ НА ОРБИТЫ

новкой она во многом обязана жесткому требованию — ее блоки должны вписываться в «железнодорожные» габариты. Конечно, это не могло не ухудшить ее аэродинамические параметры, что привело к небольшому увеличению расхода топлива, но в целом весовые характеристики пакетной схемы оказались хорошими. За счет чего?

К моменту отделения первой ступени во второй вырабатывалось примерно 40% топлива. Выходит, что на участке самостоятельного полета вторая ступень оказывалась с едва ли не наполовину опорожненными и, следовательно, ставшими балластом баками? Однако этот «минус» конструкторы компенсировали. Они создали хитроумный силовой

каркас, позволивший разгрузить и, следовательно, облегчить большую часть центрального блока, так как тяга двигателей первой ступени передавалась лишь на малый участок центрального блока— чуть выше верхних узлов крепления «боковушек».

Несколько слов о самих двигателях «Спутника». Поскольку наибольшая часть массы ракетных комплексов — в среднем 90% и более — приходится на топливо, после появления первых же баллистических ракет, скажем, отечественной Р-1 (см. историческую серию «ТМ» за 1981 г.), одной из важнейших

Так с течением времени растет удельная тяга двигателей ракет-носителей.

УДЕЛЬНАЯ ТЯГА

Мао

эаа ■

*во

I J

Ф ДВИГАТЕЛИ ВЫСОТНЫХ СТУПЕНЕЙ В ПУСТОТЕ Ф ДВИГАТЕЛИ ПЕРВЫХ СТУПЕНЕЙ В ПУСТОТЕ • ДВИГАТЕЛИ ПЕРВЫХ СТУПЕНЕЙ У ЗЕМЛИ

рд-зач

РД-11В

*

БЛОКА Д

РД блока Е РД-ЮВ Ф,' РД-107 У

РДж"

• РД-Й53

*

/ /

/ фРДОВ14 фф'1 (с „Сатурна) / |1№107

/ фРЦуОЭ фрд- S1B / /

/#РДЮ»

/ •РД-вш

/ 1РД-10Э

goo» ?^р,Д-¹°^а.

1970

ГОДЫ

конструкторских задач стало повысить эффективность преобразования химической энергии топлива в кинетическую в ракетных двигателях.

Известно, что для разгона ракеты требуется тем меньше топлива, чем с большей скоростью выбрасывается рабочее тело — продукты сгорания. Поэтому эффективность ракетного двигателя принято характеризовать удельной, то есть отнесенной к секундному расходу рабочего тела, тягой. Будем в дальнейшем определять ее в секундах, не вдаваясь в подробности выбора этой размерности, необходимой здесь лишь для сравнения.

История ракетного двигателестроения есть история борьбы за увеличение удельной тяги двигателей. Последние, как видно из рисунка, делятся на две заметно отличающиеся по величине этого важного параметра группы. В одну собраны двигатели первых ракетных ступеней, в другую — вторых и третьих. Значит, атмосферное давление влияет на их работу? ,

Расширяясь в реактивном сопле, продукты сгорания разгоняются до сверхзвуковой скорости. Если двигатель работает в пустоте, то, увеличивая степень расширения рабочего тела, можно увеличивать скорость истечения газов и соответственно удельную тягу.

Для двигателей, работающих в атмосфере, существуют ограничения. Если давление газов на срезе сопла меньше, чем в окружающей среде, скорость истечения уменьшается и удельная тяга падает. Следовательно, чем выше атмосферное давление, тем большим должно быть давление в газовом потоке. Ну а высотный, с «большим расширением» двигатель у поверхности Земли окажется неэкономичным или вообще не сможет работать.

Означает ли это, что в земных условиях сопло в принципе не может обеспечить большую степень расширения рабочего тела и, следовательно, высокую удельную тягу? Вовсе нет. Чтобы поднять эти параметры, сохраняя допустимое давление на срезе сопла, достаточно повысить давление в камере сгорания. Как? Увеличить подачу топлива — поставить более мощные и, увы, более тяжелые турбонасосные агрегаты. Разумеется, они будут потреблять топлива существенно больше-

Теперь для нас становится очевидной еще одна проблема, с которой когда-то столкнулись создатели «Спутника», избравшие продольную схему разделения ступеней: как добиться эффективной работы двигателя второй ступени, который должен был обеспечивать взлет и у земли, и на больших высотах. Выход — резко повысить давление в камерах сгорания. Но, уже говорилось, мощный тур-

К 70-ЛЕТИЮ ВЕЛИКОГО ОКТЯБРЯ: ВЕХИ КОСМИЧЕСКОЙ ЭРЫ