|
مثالي از نحوه عملكرد يك موتور پيشران مايع
موتور سوخت مايع آردي- 107، يكي از اولين موتورهاي موشكي اتحاد جماهير شوروي است كه كار طراحي آن از سال‌هاي اوليه دهه 50 ميلادي شروع شد و در سال 1957، به صورت كاملاً عملياتي درآمد [2]. اين شاهكار مهندسان صنعت هوافضاي شوروي از نوع سيكل باز و داراي قابليت اطمينان و كارآيي بسيار بالايي بود، به طوري كه انواعي از آن تا اوايل دهه 90 نيز در پرتابگرهاي مختلف مورد استفاده قرار مي‌گرفت. اين موتور پيشران مايع، داراي چهار مجموعه مستقل محفظه احتراق و نازل اصلي و همچنين دو مجموعه محفظه و نازل فرعي (جهت كنترل وضعيت موشك) بود كه هر شش مورد از يك توربوپمپ تغذيه مي‌شدند.
نوع بهينه‌سازي شده اين موتور، آردي- 108 نام داشت. اين موتور دو مجموعه نازل و محفظه احتراق فرعي از نوع اوليه خود بيشتر داشت كه البته آنها هم از يك توربوپمپ واحد تغذيه مي‌شدند. اين نوع بهينه‌سازي شده معمولاً در مرحله دوم پرتابگرها استفاده مي‌شد، لذا نازل‌هاي آن به لحاظ ابعاد و اندازه قدري از آردي- 107 بزرگ‌تر بود. به واقع مي‌توان گفت عصر فضا با ساخت اين خانواده موتور آغاز شد. نقشه ساده شده اين موتور در تصوير شماره 7 آمده است.
 |
| تصوير 7- نماي موتور پيشران مايع و سيكل باز آردي- 107 |
با توجه به تصوير 7، مراحل و نحوه كار موتور، در ادامه ارائه مي‌شود:
1- با صدور سيگنال روشن شدن، شير شماره 1 باز مي‌شود و گاز هليوم تحت فشار پس از عبور از رگلاتورهايR2 و R3 به مخازن سوخت و اكسيدكننده وارد مي‌شود و با ايجاد فشار پشت‌دستي بالا، مايعات پيشران را به سمت توربوپمپ‌ها روانه مي‌كند.
2- شيرهاي ديافراگمي 3 و 4 باز شده و سوخت و اكسيدكننده به پمپ‌ها وارد مي‌شوند.
3- مولد گاز پيشران جامد، توربين را راه مي‌اندازد و بدين‌وسيله پمپ‌ها شروع به كار مي‌كنند.
4- شيرهاي 5، 6، 7 و 8 باز مي‌شوند.
5- قسمتي از سوخت و اكسيدكننده به طرف محفظه احتراق رفته و آتشزنه محفظه احتراق عمل مي‌كند. همزمان قسمتي از آن پس از عبور از شيرهاي 7 و 8 و تثبيت‌كنندهRf و پايداركننده Sgg وارد مولد گاز مي‌شود.
6- پس از مدت بسيار اندكي و با تمام شدن خرج جامد مولد گاز سوخت جامد، محصولات احتراق مولد گاز كه حالا فعاليت خود را آغاز كرده است، توربين را به حركت در مي‌آورند. در اين مرحله مولد گاز سوخت جامد از دور خارج شده است.
7- به طور همزمان، شيرهاي 13 و 14 باز شده و مولد گاز كوچكي (غير از مولد گاز اصلي كه توربين را پشتيباني مي‌كند)، محصولات احتراق غني از سوخت پرفشار خود را جهت تامين فشار پشت‌دستي و همچنين حرارت دادن به سوخت، به مخزن سوخت مي‌فرستد. در محصولات احتراقي كه به پشت‌دست مخزن اكسيدكننده وارد مي‌شوند، بايد مقادير بسيار بسيار اندك و بي‌اثري از اكسيدكننده وجود داشته باشد. از اين رو، در اصطلاح طراحي به آن غني از سوخت گفته مي‌شود.
8- به منظور بالا بردن دماي اكسيدكننده، قبل از رسيدن به محفظه احتراق، اكسيدكننده از طريق شير 11 وارد يك مبدل حرارتي كه در مسير گازهاي خروجي توربين قرار دارد مي‌شود، حرارت گرفته و مجدداً به مخزن باز مي‌گردد. گازهاي خروجي توربين از طريق اگزوز خارج مي‌شوند.
9- پايداركننده‌هايScc وSgg براي پايدارسازي جريان‌هاي سوخت و اكسيدكننده قبل از ورود به محفظه احتراق و مولد گاز به كار مي‌روند. پايداركنندهها معمولاً فقط در مسيرهايي تعبيه مي‌شوند كه دبي جرمي كمتري از آنها عبور مي‌كند.
10- تثبيت‌كننده جريان Rf كه قبل از مولد گاز توربين قرار دارد، با تنظيم مقدار سوخت وارد شده به مولد و به تبع آن، تنظيم توان توربوپمپ، عملاً نقش تنظيم‌كننده نيروي پيشرانش (يا در اصطلاح عاميانه، دسته گاز) را در كل موتور ايفا مي‌كند.
11- سوخت قبل از ورود به تزريقگر، با عبور از جداره نازل، حرارت گرفته و به خنك‌كاري نازل نيز كمك مي‌كند.
12- پس از اتمام كار موتور و افت مشخص فشار محفظه احتراق، شير شماره 2 باز مي‌شود و نيتروژن مايع به داخل لوله‌هاي سوخت و اكسيدكننده جاري مي‌شود و باقي‌مانده آنها را از طريق شير شماره 12 خالي مي‌كند. خاموش شدن موتور، عملياتي كاملاً كنترل شده است و تصور اينكه موتور با تمام شدن سوخت و اكسيدكننده به طور خودبه‌خود خاموش شود، كاملاً اشتباه است. هر قدر خاموش شدن موتور (به‌ويژه در موتورهاي چندمرحله‌اي) كنترل‌شده‌تر باشد، كنترل و دقت مراحل بعدي موشك پرتابگر بهتر صورت خواهد گرفت.
13- برخي مشخصات اين موتور عبارتند از:
فشار كاري محفظه احتراق: 5/58 اتمسفر، زمان كاركرد: 140 ثانيه، ايمپالس ويژه در سطح دريا/خلاء: 255 ثانيه/310 ثانيه، ايمپالس ويژه نازل خروجي مولد گاز: 45 ثانيه، دبي جرمي مولد گاز: 8/8 كيلوگرم بر ثانيه، نيروي پيشرانش در سطح دريا/خلاء: 1/82 تن/100 تن، سوخت: كروسين، اكسيدكننده: اكسيژن مايع
نوشته : www.isa.ir/
 |
| تصوير 8- مدلي از موتور پيشران مايع و سيكل باز آردي- 107 |
|
