Влияние параметров запуска жидкостного ракетного двигателя на баланс осевых сил в турбонасосном агрегате

В процессе запуска жидкостного ракетного двигателя и на режимах его глубокого дросселирования тяги наиболее остро встает вопрос баланса осевых сил в турбонасосном агрегате (ТНА). Это связано с работой насосов и турбины двигателя на нерасчетных режимах и, как следствие, ведет к возникновению несбалансиро- ванных избыточных осевых сил, действующих на радиально-упорные подшипники ТНА. Для уменьшения осевых нагрузок в конструкции ТНА применяют автоматическое разгрузочное устройство (АРУ), задача которого уменьшить осевое воздействие на подшипники за счет действия гидродинамических сил. В процессе работы в АРУ не допускается трение поверхностей, образующих гидравлический зазор, в противном случае это может привести к местному возгоранию. Рассмотрен ЖРД РД-120 разработки АО «НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко», работающий на компонентах «жидкий кислород - керосин», выполненный по схеме с дожиганием окислительного газогене- раторного газа. Представлена пневмогидравлическая схема двигателя, конструкция ТНА двигателя, принцип работы и устройство автомата разгрузки. На примере запуска ЖРД РД-120 рассмотрено действие осевых сил, действующих на радиально-упорный подшипник, расположенный со стороны турбины ТНА. При отработке двигателя было установлено, что при определенных условиях возможен контакт поверхно- стей в автомате разгрузки. Целью статьи является выявление условий контакта в АРУ и исследование влияния параметров запуска ЖРД на величину зазора рабочих поверхностей в автомате разгрузки. Для теоретического анализа поставленной задачи используется динамическая математическая модель ЖРД. Проведено математическое моделирование запуска двигателя со штатным и ранним вступлением в рабо- ту камеры сгорания (КС) путем подачи команды на открытие клапана горючего. Показано, что при раннем вступлении КС в работу наблюдается существенный температурный всплеск в газогенераторе, что может привести к возгоранию соплового аппарата или лопаток турбины ТНА. Моделирование запуска ЖРД с измене- нием величины давления закрытия клапана подачи окислителя на турбину БНА О показывает, что это обеспе- чивает более длительную работу насоса окислителя с пониженным напором и позволяет изменить баланс осевых сил в процессе запуска двигателя и, как следствие, не допустить полного закрытия рабочего зазора в АРУ.