Основы теории и проектирования жидкостных ракетных двигателей малой тяги. Часть 2

Московский государственный технический университет 
им. Н.Э. Баумана 

А.Г. Минашин, Б.Б. Петрикевич 

Основы теории и проектирования  
жидкостных ракетных двигателей 
 малой тяги  
 
Часть 2 

Учебное пособие 

Под редакцией Б.Б. Петрикевича 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

УДК 621.453(075.8) 
ББК 39.68 
 
М61 

Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/75/book699.html 

Факультет «Специальное машиностроение» 
Кафедра «Космические аппараты и ракеты-носители» 

Рекомендовано Научно-методическим советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, профессор Д.А. Ягодников,  
начальник отделения ОАО «ВПК НПО машиностроения» А.В. Бобров 
 
Минашин, А. Г. 
М61  
Основы теории и проектирования жидкостных ракетных 
двигателей малой тяги : учебное пособие : в 2 ч. / А. Г. Минашин, Б. Б. Петрикевич; под ред. Б. Б. Петрикевича. — Ч. 2. — 
Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. — 
45, [3] с. : ил.  
ISBN 978-5-7038-4015-3 
Рассмотрена методика создания двигательной установки для 
управления движением космического летательного аппарата (КЛА), 
определяющая эффективность КЛА и надежность выполнения программы полета. 
Для студентов старших курсов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специальностям «Ракетостроение», «Космические летательные аппараты и разгонные блоки». 
. 
 
  УДК 621.453(075.8) 
 
  ББК 39.68  
 

 
 
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 
 
© Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4015-3  
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 

Введение 

Задачи прикладного освоения космического пространства, 
применения космических средств в новейших народно-хозяйственных и оборонных технологиях приобретают все большее значение. 
Решение их непосредственно связано с развитием ракетно-космической техники [1, 2]. Эффективность эксплуатации ракетно-космической техники, в свою очередь, во многом определяется достижениями в области жидкостных ракетных двигателей малой 
тяги (ЖРДМТ), являющихся исполнительными органами управления космическими летательными аппаратами (КЛА) [3].  
Создание для управления движением КЛА двигательной установки (ДУ) с высокими энергомассовыми характеристиками, во 
многом определяемыми характеристиками ЖРДМТ, — одна из 
основных задач, решение которой определяет эффективность КЛА 
и надежность выполнения программы полета. 
Требования к КЛА и их системам управления в последнее время возрастают прежде всего с точки зрения повышения энергетических характеристик, увеличения срока активного существования 
до 10…15 лет и более, а также повышения надежности. Это, в 
свою очередь, требует от ЖРДМТ значительного увеличения ресурса, высокой экономичности и надежности. Повышение удельного импульса ЖРДМТ дает экономию топлива, которая при 
большом количестве ЖРДМТ на объекте позволяет заметно 
уменьшить массу ДУ и, следовательно, снизить стоимость затрат 
на выведение КЛА. 
К настоящему времени накоплен значительный опыт разработки и практического применения ЖРДМТ. Однако постоянное повышение требований к параметрам экономичности и надежности, 
во многом определяемой тепловым состоянием двигателя, приводит к необходимости выполнения работ, по результатам которых 
можно совершенствовать методы проектирования экономичных 
двигателей с обеспечением удовлетворительного теплового состо

яния. Следует также учитывать, что в последнее время на передний план выходит требование оптимизации стоимости отработки и 
изготовления КЛА. Часто оно становится определяющим при выборе того или иного двигателя. 
В качестве исполнительных органов систем управления КЛА 
чаще других используют двухкомпонентные ЖРДМТ на долгохранимых топливах: азотный тетраоксид (АТ) в паре с несимметричным 
диметилгидразином 
(НДМГ), 
монометилгидразином 
(ММГ), гидразином и аэрозином. Все более пристальное внимание 
начинают обращать на себя экологически чистые компоненты 
топлива (окислители — жидкий кислород и высококонцентрированная перекись водорода, горючие — жидкий водород и углеводороды) [4–6]. Однако применение таких экологически чистых 
компонентов топлива для ЖРДМТ связано с необходимостью решения целого ряда сложных технических вопросов. Анализ тенденций развития ДУ для КЛА указывает на целесообразность исследований различных компонентов топлива и разных типов 
ЖРДМТ, что обусловлено многочисленными требованиями, 
предъявляемыми к ДУ КЛА по тяге, импульсу тяги и удельному 
импульсу, разнообразием КЛА по массе, а также спецификой решаемых ими задач. В процессе перехода на применение в ДУ КЛА 
экологически чистых компонентов топлива в течение еще длительного времени будет сохраняться значимость работ по исследованию и созданию высокоэкономичных ЖРДМТ на самовоспламеняющихся долгохранимых компонентах топлива. 
Актуальность работ по совершенствованию ЖРДМТ обусловлена необходимостью дальнейшего повышения энергомассовых 
характеристик и надежности ДУ КЛА, что может быть достигнуто 
путем создания экономичных и надежных ЖРДМТ на основе разработки высокоэкономичной схемы организации рабочего процесса, исследования влияния конструктивных параметров камеры 
сгорания и форсуночной головки на энергетические характеристики и тепловое состояние ЖРДМТ. 
В учебном пособии рассмотрены ЖРДМТ на основе анализа 
многочисленных литературных источников. 
 

Глава 1 
ЖИДКОСТНЫЕ РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ  
МАЛОЙ ТЯГИ КАК ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ  
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ 
ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ.  
ОБЗОР И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 

1.1. Требования к жидкостным ракетным двигателям 
малой тяги как к исполнительным органам систем 
управления космическими летательными аппаратами 

Создание ДУ для управления движением КЛА с эффективными ЖРДМТ — одна из основных задач, решение которой определяет эффективность КЛА и надежность выполнения программы 
полета. Жидкостным ракетным двигателем малой тяги, согласно 
[7], называется жидкостный ракетный двигатель тягой до 1 600 Н. 

1.1.1. Создание жидкостного ракетного двигателя малой тяги — 
закономерный этап в процессе развития 
 ракетно-космической техники 

Создание ЖРДМТ произошло на определенном этапе развития 
ракетно-космической техники в 50–60-е годы прошлого века 8. 
В 1957 г. в СССР мощной ракетой-носителем с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) был запущен первый в мире искусственный спутник Земли, открывший эру освоения космоса человечеством. В 1961 г. Ю.А. Гагарин осуществил первый в мире полет человека в космос. Ракетное двигателестроение в США в 
конце 60-х годов ХХ в. достигло крупных успехов, результатом 
которых были полеты на Луну американских астронавтов. 
На рубеже 50–60-х годов ХХ в. в СССР и США были осуществлены запуски автоматических кораблей-зондов к Луне, Венере, Меркурию и Марсу. В 1970-е годы в СССР были запущены 
долговременные орбитальные станции типа «Салют» и «Мир», а в