Читать онлайн «Лазерное зажигание топлив кислород-этанол и кислород-керосин в беспредкамерном РДМТ с использованием малогабаритных лазеров»

ЛАЗЕРНОЕ ЗАЖИГАНИЕ ТОПЛИВ КИСЛОРОД-ЭТАНОЛ И КИСЛОРОД-КЕРОСИН В БЕСПРЕДКАМЕРНОМ РДМТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАЛОГАБАРИТНЫХ ЛАЗЕРОВ. д. т. н. С. Г. Ребров, д. т. н. А. Н. Голиков, В. А. Голубев - Центр Келдыша, г. Москва Представлены результаты экспериментальных исследований по разработке малогабаритной системы лазерного зажигания (ЛЗ) топлива ракетного двигателя малой тяги (РДМТ) тягой 50Н, работающего на компонентах газообразный O2 - этанол, газообразный O2 –керосин. Исследования проводились на установке 5СТ-О4 Центра Келдыша в атмосферных условиях со следующими диапазонами изменения коэффициента избытка окислителя – α=0,26…0,84 в экспериментах с топливом O2 – этанол, α=0. 55…1,06 для топлива O2 – керосин, при суммарных расходах компонентов до 21г/с. Для лазерного зажигания использовались малогабаритные твердотельные лазеры двух типов – работающие либо в импульсно-периодическом режиме, либо в режиме одиночных импульсов. Излучение от лазеров, стыкуемых непосредственно к РДМТ, фокусировалось в область воспламенения через защитное оптическое стекло. Отработаны режимы короткоимпульсных включений РДМТ, обеспечивающих надежное воспламенение топлива в достаточно широком диапазоне изменения основных параметров работы. Введение Лазерное зажигание, по сравнению с традиционно использующимися способами для несамовоспламеняющихся топливных пар, обладает рядом преимуществ, достаточно подробно описанных в [1]. В ранее опубликованных работах [1,2] представлены результаты исследований по ЛЗ ракетных топлив кислород-водород, кислород-метан и кислород-этанол. Так, в [1] представлены результаты экспериментальных исследований по ЛЗ топлив кислород-водород, кислород-метан в запальных устройствах (ЗУ). В ходе экспериментов были использованы модельные ЗУ по основным параметрам близкие к ЗУ с воспламенением электроискрового типа, использующимся на натурных двигателях. Исследования проводились на установке 5СТ-04 Центра Келдыша, позволяющей моделировать процессы воспламенения как в атмосфере, так и в условиях вакуума. В работе [2] представлены результаты экспериментальных исследований по разработке системы лазерного зажигания топлива РДМТ тягой 50Н, работающего на газообразном кислороде и жидком этаноле [3]. В обеих цитируемых работах использован волоконный иттербиевый (Yb) лазер, работающий в импульсно-периодическом режиме. В настоящей работе рассмотрено применение усовершенствованной беспредкамерной конструкции РДМТ и использование малогабаритных твердотельных лазеров. Основное внимание уделено экспериментам на компонентах O2 – этанол, как наиболее экологически чистой топливной паре для использования в перспективных РДМТ, включая пилотируемые. С целью анализа возможностей беспредкамерной схемы РДМТ, часть экспериментов была выполнена на компонентах O2 –керосин. Методика проведения экспериментов, конструкция беспредкамерного РДМТ с лазерным зажиганием Эксперименты проводились на установке 5СТ-04 Центра Келдыша, оснащенном системами подачи газообразных (кислород, водород, метан), а также жидких компонентов (керосин, этанол).