Твердотопливный реактивный двигатель

Суханов Владимир Николаевич
(по материалам сайта zhurnal.lib.ru)

Твердотопливные рекетный двигатели (РДТТ) имеют преимущество перед жидкостными. РДТТ просты по конструкции: баллон заполненный твердым топливом, а у баллона есть отверстие с соплом. Горение топлива происходит в баллоне под давлением. Именно давление обеспечивает устойчивое горение топлива. При переходе к более калорийным (энергетическим) топливам для устойчивого их горения, как правило, требуется еще большее давление. Все это приводит к необходимости делать баллоны более прочными, следовательно тяжелыми, что частично уменьшает эффективность перехода на более калорийные виды топлива.

Давление продуктов горения топлива в баллоне посредством сопла преобразуется в скорость их истечения и создание реактивной тяги, которая по своей величине пропорциональна массе продуктов горения и скорости их истечения. Изготовление баллонов и сопел, работающих при высоких давлениях и температурах, имеющих сложную технологию обработки (и расчетов), превратилось в ракетную отрасль - престижную и дорогостоящую. Развитие ракетной техники, ее благополучие, одно из условий державной и национальной самостоятельности (независимости) государств.

Но почему, современное ракетостроение пошло по пути корпусных РДТТ работающих под давлением, а на эрозионный способ стабилизации горения пороха никто, до сих пор, не обратил внимание. Дело в том, что на заре ракетостроения черный и пироксилиновый пороха были основными, а они недостаточно прочные для безкорпусных РДТТ. Только с появлением достаточно прочных пороховых составов можно перейти к конструкции нового РДТТ, которые уже давно есть. Но в силу вступил принцип инерции (привычки), сложившейся традиции (до сего дня) и все продолжают ломать голову над морально исчерпавшими себя баллонными РДТТ высокого давления.

Предложен новый принцип работы РДТТ. Он позволит производить РДТТ по столь общедоступной технологии, что РДТТ смогут приобрести, по-настоящему, массовый характер. Без специального оборудования, имея пороховые шашки (ракетное топливо) можно будет удовлетворить любые потребности. Это потребует от производителей ракетной техники перейти к принципиально новым принципам без опорного движения, возможно вообще отказаться от расточительного реактивного движения. В противном случае, приоритет державной техники будет утрачен. Ракетные державы до сего дня блокировали и тормозили развитие техники в этой области, но сейчас могут сложиться условия, при которых именно ракетные державы будут пионерами в развитии новой транспортной безопорной техники.

В предложенном РДТТ устойчивость горения топлива достигается не за счет повышения давления горения, а за счет струйной эрозии поверхностей твердого топлива.

Новый РДТТ состоит из пороховой шашки (1), покрытой защитным слоем (2). По центральной оси шашки проходит канал (3), открытый с одного конца шашки и закрытый заглушкой (4) с другого конца. Интенсивность и устойчивость горения топлива в таком двигателе пропорциональна длине двигателя и обратно пропорциональна площади сечения канала.

Во время работы РДТТ, при выгорании топлива, сечение канала увеличивается и тяга РДТТ уменьшается, так как уменьшается интенсивность горения топлива и уменьшается скорость истечения продуктов горения. Это желательно, так как при выгорании топлива масса двигателя уменьшается и для упорядочивания ускорения движения ракеты целесообразно уменьшать тягу РДТТ, что и происходит естественным образом.

Пороховые газы при движении по каналу (3) испытывают сопротивление о стенки канала. Это воздействие интенсифицирует процесс горения топлива, и газы (при продвижении по каналу) от непрерывного горения топлива увеличивают свой объем и массу. Это приводит к ускорению потока (струи) пороховых газов в канале. Наибольшему выгоранию подвергается канал у отверстия конца шашки. По мере работы РДТТ шашка укорачивается и тяга РДТТ снижается. Таким образом отпадает необходимость в многоступенчатом принципе ракет. Один РДТТ новой конструкции достаточен для выхода в космос.

Учитывая неравномерность выгорания шашки, последняя может быть изготовлена конической формы по конфигурации канала к концу работы РДТТ.

В ряде случаев нет необходимости широкого и плавного уменьшения тяги РДТТ. Для этого вместо заглушки (4) к шашке крепят традиционный РДТТ (5) с соплом (6), направленным в канал.

В этом случае реактивная струя из сопла (6) ускоряется в канале (3) шашки, при этом шашка выгорает равномернее по всей своей длине. Отпадает необходимость в значительном удлинении шашки.

Первый вариант РДТТ - длинный, то есть может оказаться механически неустойчивым. В этом пока для данного РДТТ есть ограничение. Кроме этого РДТТ при работе может порождать "струнные" колебания, что также следует учитывать.

На предложенный РДТТ была подана заявка на изобретение N 3457317/23 (103492) от 22 июня 1982 года, по которому было вынесено решение ВНИИГПЭ об отказе в выдаче авторского свидетельства СССР на изобретение.

Описание предложенного твердотопливного двигателя зарегистрировано во Всероссийском Научно-техническом Информационном Центре (ВНТИЦ) Министерства промышленности, науки и технологий Российской Федерации 25 декабря 2000 года под номером 72200000048, как интеллектуальный продукт. Текст описания хранится в информационном фонде ВНТИЦ.