Что такое газогенератор и для чего он нужен?
Газогенератор — это специальное устройство (от латинского «generator», что означает «производитель»), предназначенное для получения горячего газа. В процессе сгорания или термического разложения топлива или его составляющих вырабатывается газ с температурой от 200 до 900 градусов Цельсия. Этот нагретый газ выполняет роль рабочего тела и используется для приведения в действие различных систем, таких как турбонасосные агрегаты, системы управления полетом или для наддува топливных баков ракеты.
Историческое развитие и первые модели
На заре ракетостроения, в 1940–1960-х годах, в первых жидкостных ракетных двигателях применялись так называемые парогазогенераторы. Их задачей была выработка смеси водяного пара и кислорода. Один из распространенных способов получения такой смеси основывался на каталитическом разложении высококонцентрированного водного раствора перекиси водорода.
Современные технологии и конструктивные особенности
Современные газогенераторы обладают большей гибкостью и могут производить газ с разными свойствами. При необходимости они генерируют либо восстановительный, либо окислительный газ путем контролируемого сжигания двухкомпонентного ракетного топлива. Часто для этого в камере газогенератора совместно сжигаются те же компоненты, что и в основном двигателе, но с иным соотношением — коэффициент избытка окислителя при этом отличается от стехиометрического (то есть от единицы).
Конструктивно газогенератор включает в себя два ключевых элемента: смесительную головку, где происходит подготовка и воспламенение топливной смеси, и корпус. Корпус может быть выполнен в простом неохлаждаемом варианте или оснащаться системой регенеративного охлаждения, где один из компонентов топлива, проходя по каналам в стенках, отводит избыточное тепло.
Типы газогенераторов и их применение
Существует два основных типа газогенераторов, различающихся по химическому составу вырабатываемого газа:
- Восстановительные газогенераторы. Продуцируют газ с избытком горючего. Они менее химически агрессивны по отношению к деталям турбины и обладают большей работоспособностью.
- Окислительные газогенераторы. Вырабатывают газ с избытком окислителя. Они нашли свое ключевое применение в современных жидкостных ракетных двигателях закрытого цикла (с дожиганием генераторного газа). В таких схемах горячий газ после привода турбонасосного агрегата направляется в основную камеру сгорания для полного дожигания, что значительно повышает общий КПД двигателя.