Продукция КБХМ

Продукция КБ Химмаш им. Исаева

1. Двигатели тягой от 250 кгс до 50 тс

• Двигатель 14Д30. Разгонный блок «Бриз-М»
• Двигатели С5.92 и С5.221. Разгонный блок «Фрегат»
• Двигатель КВД1. Кислородно-водородный блок 12КРБ
• Кислородно-метановый двигатель
• КВД для разгонных блоков

2. ЖРДМТ от 0,5 кгс до 250 кгс



С 1971 года в КБхиммаш началась разработка жидкостных ракетных двигателей малой тяги (ЖРДМТ) и двигательных установок для систем управления космическими аппаратами. За это время создано 11 типов двигателей тягой от 6 до 2250 Н на двухкомпонентном самовоспламеняющемся топливе и 8 типов на однокомпонентном топливе тягой от 5 до 50 Н.

Эти двигатели нашли широкое применение в космических аппаратах различного назначения: «Союз-ТМ», «Экран», «Прогноз», «Спектр», «Реликт», «Купон», «Глобус», «Фобос» и ряде других, а также в ступенях разведения головных частей БРПЛ. Они предназначены для точной ориентации, стабилизации и коррекции орбиты космических аппаратов, проведения манёвров по стыковке и расстыковке с другими аппаратами. Двигатели отличаются стабильностью характеристик, экономичностью, быстродействием, многоразовостью включений, длительностью включений от сотых долей секунды до сотен и тысяч секунд.

В двигателях ДОТ-5 и ДОТ-25, работающих на однокомпонентном топливе, используется термокаталитическое разложение гидразина на проволочном катализаторе, предварительно разогретом электронагревателем до температуры не ниже 350°С.

В двигателях ДОК-10 и ДОК-50 используется каталитическое разложение гидразина. Применяемый катализатор на основе иридия обеспечивает включение без предварительного электроподогрева. Для стабилизации динамических и энергетических характеристик двигатели ДОК-10 и ДОК-50 снабжены электронагревателем, повышающим предпусковую температуру катализатора.

Наряду с высокими энергомассовыми характеристиками однокомпонентные двигатели обладают прозрачным факелом, обеспечивающим надежную работу бортовых астрофизических приборов.

Двухкомпонентные двигатели малой тяги ДСТ-25, ДСТ-100, ДСТ-100А, ДСТ-200, ДСТ-200А и ДМТ-600 работают на традиционных для предприятия компонентах топлива - азотном тетроксиде и несимметричном диметилгидразине.

Надёжность работы и высокие характеристики обеспечиваются применением камеры сгорания из ниобиевого сплава с защитным покрытием, радиационного и внутреннего плёночного охлаждения.

Двигатель ДМТ-600, обладающий камерой сгорания абляционного охлаждения в сочетании с внутренним охлаждением, показал высокие энергомассовые характеристики не только на традиционном горючем, но и на монометилгидразине, применяемом в зарубежной практике.

В настоящее время головными организациями Федерального космического агентства разрабатываются планы формирования экономически устойчивой, конкурентоспособной, диверсифицированной ракетно-космической промышленности, обеспечивающей гарантированный доступ и необходимое присутствие России в космическом пространстве. Возрастают требования к космическим летательным аппаратам, к их двигательным установкам систем управления и к ЖРДМТ, прежде всего, с точки зрения увеличения срока активного существования до 15…20 лет, повышения надёжности и экономичности. На передний план выходит требование оптимизации стоимости отработки и изготовления, которое может стать определяющим фактором при выборе того или иного двигателя. С учётом названных требований КБхиммаш им. А.М. Исаева – филиалом ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева модернизируются ранее созданные и разрабатываются новые надёжные ЖРДМТ с повышенными энергомассовыми характеристиками.

3. Агрегаты регулирования и автоматики. ТНА



Агрегаты регулирования и автоматики

Надёжное функционирование ЖРД и ДУ обеспечивают разработанные на предприятии и изготовляемые серийно агрегаты автоматики: различные типы клапанов, регуляторы, дроссели, редукторы и стабилизаторы.

Все они отличаются разнообразием, как по конструктивному исполнению, так и по способу установки в схему изделия. Многие из них работоспособны в средах агрессивных высококипящих и криогенных компонентов топлива с давлением до 60 МПа и различных газов с давлением до 35 МПа.

В качестве приводов используются сжатый газ, электрический ток и пиропатроны.

В пускоотсечных агрегатах применены уплотнения, обеспечивающие самые высокие требования по герметичности при давлениях до 35 МПа.

Более сотни технических решений, заложенных в конструкцию агрегатов автоматики, защищены авторскими свидетельствами на изобретение.

Назначение агрегатов регулирования состоит в том, чтобы поддерживать основные параметры двигателя или двигательной установки, а именно тягу, соотношение компонентов топлива камеры сгорания и газогенератора и давления наддува баков с топливом в заданных пределах.

Поддержание этих параметров обеспечивает высокие удельные параметры не только ДУ или двигателя, но и ракеты.

Система регулирования, состоящая из агрегатов регулирования, повышает надёжность функционирования двигателей, т.к. отклонения параметров узлов, входящих в состав двигателей, связанных с их изготовлением и эксплуатации, а также различие свойств топлива, не снижает точности поддержания тяги и соотношения компонентов топлива сверх указанных в требованиях ракетных фирм.

Основные задачи, которые приходится решать при проектировании и отработке агрегатов регулирования и автоматики для ЖРД:

• обеспечение надёжной работоспособности конструкции при минимальном весе согласно требованиям ТЗ;
• обеспечение необходимой точности срабатывания автоматов и поддержание регулируемых параметров;
• обеспечение требуемых параметров агрегатов регулирования и автоматики для получения заданного по времени выхода двигателя на режим и его останов;
• обеспечение требуемых параметров агрегатов регулирования для получения необходимой динамической устойчивости систем по регулированию тяги и соотношению компонентов топлива двигателя.

Регуляторы тяги

Регуляторы тяги обеспечивают поддержание давления или расхода компонентов топлива, поступающих в камеру сгорания или газогенератор. Двигатели КБхиммаш отличаются широким диапазоном тяг, поэтому диапазон по расходу высокотемпературных компонентов топлива составляет от 0,05 кг/с до 13 кг/с, величина регулируемого давления составляет от 50 кгс/см2 до 200 кгс/см2 при рабочем давлении от 75 кгс/см2 до 350 кгс/см2.

Стабилизаторы давления

Система регулирования соотношения компонентов топлива двигателя обеспечивает с высокой точностью постоянное значение соотношения компонентов топлива в камере сгорания, и, следовательно, минимальные гарантийные запасы топлива, заправляемые в баки ракеты.

Диапазон по расходу стабилизаторов давления составляет от 0,75 кг/с до 44 кг/с. Точность поддержания параметра 2%.

Система регулирования соотношения компонентов топлива в газогенераторе обеспечивает заданную температуру газа на входе в турбину ТНА при работе двигателя, что является важным для надёжной работы.

Диапазон по расходу стабилизаторов давления составляет от 0,02 кг/с до 0,2 кг/с. Точность поддержания параметра 2%.

Дроссели

Разрабатываемые КБхиммаш дроссели обеспечивают изменение расхода компонента топлива в камеру сгорания или газогенератор для двигательных систем СОБ, РКС и РСК.

Редукторы давления

Газовые редукторы, работающие на воздухе, азоте и гелии, применяются для наддува баков с компонентами топлива при наличии ТНА или для подачи топлива в камеру сгорания без ТНА, для систем командного управления давлением и систем с воздушным автопилотом.

Диапазон расходов по воздуху от 4 до 120 г/с при начальном давлении на входе £ 400 кгс/см2. Регулируемое давление от 2 кгс/см2 до 50 кгс/см2.

Основным параметром системы регулирования, помимо точности поддержания давления или расхода, является динамическая устойчивость системы регулирования при высоких энергетических характеристиках двигателя, заданных условиями выхода на режим и длительности работы. Теоретически динамическую устойчивость систем проверяют на моделях, имитирующих двигатель. Окончательная динамическая устойчивость системы проверяется в составе работающего двигателя или двигательной установки. Отработка каждой системы требует значительных средств и времени.

Суммарное количество агрегатов регулирования товарных двигателей, разработанных в КБхиммаш за 50 лет составляет 320 наименований.

Сегодня современные ЖРД представляют собой сложнейшую систему, которая обеспечивает не только необходимый тяговый и удельный импульсы, но и дросселирование тяги (многорежимность), управление вектором тяги, управляемый запуск, работу и останов двигателя в определенном временном интервале, обеспечивает функционирование многих агрегатов ракеты. Исходя из сложности поставленных задач современная двигательная установка содержит до 6 агрегатов регулирования и до 20 агрегатов автоматики.

Назначение агрегатов автоматики, различные конструкции клапанов, состоит в том, чтобы обеспечить подачу компонентов топлива в двигатель, камеру сгорания, ТНА, газогенератор при запуске и отсечку компонентов при останове двигателя, обеспечить дренирование необходимых полостей двигателя в паузах между включениями и после останова, а также обеспечить длительное хранение заправленного ДУ без нарушения герметичности.

Заправочные горловины и клапана входа

Для заправки изделий компонентами топлива разработаны горловины, которые в настоящее время эксплуатируются на различных изделиях отрасли.

Для ЖРД отработаны многоразовые и одноразовые клапаны входа, которые обеспечивают длительное хранение компонентов заправленного изделия и при срабатывании обеспечивают подачу компонентов топлива в ЖРД.

Пускоотсечные клапаны

Для выполнения различных условий работы ЖРД и ДУ разработаны многофункциональные пускоотсечные клапаны, предохранительные клапаны с высокой точностью настройки от 2 кгс/см2 до 50 кгс/см2, обратные клапаны и редукционные клапаны.

Пневмогидроузлы

Для подачи компонентов топлива иди газа к потребителю разработаны: пневмоузлы – ЭПК прямого и непрямого действия, гидроузлы – ЭЖК, которые по электрической команде осуществляют подачу или прекращение подачи топлива в ЖРД; газовые дроссели для подачи газа на рулевые сопла ДУ.

Пироузлы

За период с 1959 года. По настоящее время были разработаны различные модификации пусковых и отсечных клапанов, предназначенный для подачи и отсечки рабочего тела в жидкостных или газовых магистралях ЖРД и работающих в широком диапазоне давлений и температур. Пироклапаны установлены практически во все изделия КБхиммаш и отличаются высокой степенью надёжности и герметичности, как до срабатывания за счёт оригинальной конструкции запорного органа, выполненного в виде полого стакана со срезаемым дном, так и после срабатывания, которая обеспечивается конической пробкой с канавками (ёрш).

Многие конструкции пусковых и отсечных пироклапанов защищены авторскими свидетельствами и патентами.

В двигателях КБхиммаш с ограниченным числом включений до 6 широко применяются пороховые и пиротехнические устройства, а именно:

• пусковые камеры для начальной раскрутки ТНА;
• пироузлы для дистанционного приведения в действие различных клапанов (взведение, пуск, останов), для вскрытия сопловых заглушек, для дистанционного зажигания других пороховых узлов;
• устройства для зажигания несамовоспламеняющихся компонентов топлива (например Н2 + О2);
• узлы, используемые для замедления импульса (пирочасы).

Отличительной особенностью пиротехнических узлов является:

• компактность и простота по сравнению с жидкостными, электропневматическими и механическими источниками энергии;
• высокая удельная мощность;
• постоянная готовность к работе;
• быстродействие (миллисекунды);
• длительный срок службы (до 30 лет).

ТНА

Для различных двигателей с турбонасосной системой подачи тягой от 200 до 60000 кгс на предприятии разработано и сдано в серийное производство около 50-и типов высоконапорных ТНА со сверхвысокой всасывающей способностью, использующих в качестве рабочих жидкостей высококипящие и криогенные компоненты топлива, с напорами от 5 до 60 МПа, расходами от 0,15 до 150 кг/сек, оборотами до 60000 об/мин и коэффициентами Скр от 4000 до 10000.

Многие конструкторско-технологические решения, заложенные в конструкции ТНА, являются оригинальными и приоритетными. К ним относятся:

• обеспечение надёжной системы смазки и охлаждения шариковых подшипников рабочими компонентами насосов;
• применение трёхопорных одновальных роторов, работающих в околокритических скоростях вращения, а также специальных упругих колец для демпфирования опор ротора;
• применение многовальных схем роторов с различными конструкциями соединительных элементов ротора для передачи крутящего момента;
• создание высоконадёжной редукторной схемы ТНА с охлаждением и смазкой шестерен редуктора рабочим компонентом насоса горючего;
• использование гидропяты для разгрузки опорных подшипников ротора от осевых сил;
• изготовление монолитных дисков турбины с выполнением бандажа электроэрозионным способом;
• изготовление закрытых колес насосов паяной конструкции из алюминиевых и титановых сплавов;
• создание ТНА неразъёмной, штампосварной конструкции;
• создание высоконапорных насосов со сверхвысокой всасывающей способностью (Скр. до 10000).

См. также: Товары народного потребления, техническая продукция и услуги КБ ХимМаш
 

Показать Скрыть карту