Generador de gas (ciencia espacial)

Un generador de gas  es un dispositivo de energía que produce gas comprimido, [1] gas caliente, gas de vapor, [2] gases individuales puros (nitrógeno, oxígeno) [3] :5 con regulación de su cantidad, caudal y presión. A diferencia de los cartuchos de detonadores o sensores de piroenergía, el generador de gas tiene una boquilla con una caída de presión supercrítica. Debido a esto, el proceso de combustión en el generador de gas no depende de las condiciones del volumen por donde sale el gas. El diseño tiene mucho en común con los motores de cohetes convencionales. [una]

Baja temperatura

El generador de gas se puede utilizar como acumulador de presión en la tecnología de cohetes. Junto con los cilindros en los que se almacena el gas a presión, se utilizan generadores de gas que utilizan combustible líquido o pólvora. Se utiliza para la presurización de tanques de combustible y otros contenedores, control automático, giro inicial de una unidad de turbobomba. [cuatro]

Alta temperatura

En la tecnología de cohetes, la tarea principal del generador de gas es obtener un fluido de trabajo de una temperatura determinada y en una cantidad determinada para impulsar una unidad de turbobomba (TPU).

Cómo funciona

Una pequeña parte del comburente y el combustible se toma de las líneas (1, 2) detrás de las bombas (3, 4) y se alimenta al generador de gas (6). El generador de gas produce el fluido de trabajo para la turbina de gas. Los gases producidos por el generador, al ser productos de la combustión del combustible, deben tener una temperatura no superior a 1200 K - 1500 K para no dañar los álabes de la turbina . Para refrigeración, se puede utilizar un exceso de suministro de uno de los componentes de combustible al GG. Desde el GG, los productos de combustión ingresan a la turbina TNA, donde realizan trabajo. La energía resultante se utiliza para impulsar bombas que suministran componentes de combustible a la cámara de combustión.

Requisitos para generadores de gas

Clasificación

Los generadores de gas se pueden dividir según el número de componentes de combustible utilizados para obtener el fluido de trabajo:

  1. Generadores de gas de vapor o de un solo componente (SGG): el fluido de trabajo se forma como resultado de la descomposición de un combustible de un solo componente en presencia de un catalizador o sin él. El catalizador se coloca en el GG, por donde entra el combustible. El peróxido de hidrógeno , la hidracina , el nitrato de isopropilo y otros se utilizan como combustible . También en esta categoría se puede atribuir TTG.
  2. Generadores de gas líquido o de dos y tres componentes (LGG): el fluido de trabajo se forma como resultado de la combustión del combustible y el oxidante utilizados en la cámara de combustión principal del motor. Debido a las características de la turbina, que exigen que la temperatura del gas frente a ella sea inferior a 1500K, el proceso en el GG se lleva a cabo con un exceso importante de uno de los componentes de la mezcla combustible. Los productos de generación de gas se denominan oxidantes si se obtienen con exceso de agente oxidante, y reductores si se obtienen con exceso de combustible. En los GG de tres componentes, se utiliza un componente más para enfriar o para mejorar el rendimiento del fluido de trabajo.

También hay motores de cohetes sin JGG: el fluido de trabajo en ellos se obtiene como resultado de la evaporación del líquido en el camino de enfriamiento de la cámara del motor . Dichos esquemas de motor se denominan sin generador y se utilizan con éxito en las segundas etapas de los vehículos de lanzamiento.

Literatura

Dobrovolski M.V. Motores de cohetes líquidos. Fundamentos de diseño: Libro de texto para universidades. - 2ª ed., revisada. y adicional .. - Moscú: MSTU im. NORDESTE. Bauman, 2005. - 488 págs. — ISBN 5-7038-2649-7 .

M. I. Shevelyuk. Fundamentos teóricos para el diseño de motores de cohetes líquidos. - Moscú: Editorial Estatal Científica y Técnica OBORONGIZ, 1960. - 687 p.

V. G. Popov, N. L. Yaroslavtsev. Motores de cohetes líquidos. - Centro editorial y de imprenta - "MATI" - KTU im. K.E. Tsiolkovsky, 2001. - 171 p. — ISBN 5-230-21212-8 .

Enlaces

  1. ↑ 1 2 Antonov O.Yu., Vagonov S.N., Tartynov I.V., Polyakov E.P. Historia y perspectivas del desarrollo de generadores pirotécnicos de baja temperatura//Noticias de la Universidad Estatal de Tula. ciencia técnica. Tema. 12. Parte 1 - Tula: Editorial TulGU, 2016
  2. ↑ Generador de gas // Cosmonáutica: Enciclopedia - M .: Sov. enciclopedia, 1985
  3. ↑ Shandakov V.A., Zharkov A.S., Strelnikov V.N., Pilyugin L.A., Savelyeva E.V. Bases físicas y químicas para la creación de elementos de equipamiento para generadores de gas de baja temperatura para diversos fines - M.: FIZMATLIT, 2011
  4. ↑ Acumulador de presión // Cosmonáutica: Enciclopedia - M .: Sov. enciclopedia, 1985