Spalovací komora je kryt schopen odolat náhlých změn tlaku a teploty , při kterých se spalovací záměrně iniciované mezi specifickými chemickými látkami. Tento kryt je navržen tak, aby z plynů vznikajících při spalování získal práci nebo sílu před jejich evakuací.
Spalovací komora v oblasti astronautiky je kryt raketového motoru, ve kterém dochází ke spalování mezi hnacími plyny . U motoru na tuhá paliva je komora tvořena samotnou hnací látkou. Odpovídajícím termínem v angličtině je spalovací komora .
Spalovací komora musí plnit následující funkce:
Skládá se z následujících dvou podmnožin:
Injekční deska obsahuje otvory u každého injektoru. Schéma těchto otvorů je velmi důležité pro zajištění účinnosti spalování v těle komory. Tato účinnost skutečně úzce souvisí s distribucí hnacího plynu (hmotnost, směšovací poměr, velikost kapek); je proto nutné zajistit rovnoměrnost vstřikování, co nejkompletnější odpařování pohonných látek v komoře a zabránit dopadu kapek pohonných látek na stěny komory (což může vést k erozi těchto stěn nebo k velmi rychlému a nekontrolované chemické reakce).
InjektoryExistují tři hlavní typy injektorů. Nejznámější z nich je postupná injekce, jejíž některé obrázky o druzích injekcí máme. Injektory zajišťují odpařování každého hnacího plynu v komoře a umožňují jejich promíchání. Existují různé typy, z nichž každý má své výhody a nevýhody:
na rozdíl od dubletu zajišťuje dobré promíchání a je snadno vyrobitelný; Je však velmi citlivý na konstrukční nedostatky a vytváří gradienty míchání, které mohou poškodit stěny. Navíc s hypergolickými hnacími plyny je obtížné udržovat strukturu trysky. Toto je typ injektoru, který se nejčastěji používá pro skladovatelná paliva (například na výstupním motoru LEM ). Typický úhel vstřikovačů je 60 °; na rozdíl od triplet ve srovnání s předchozím se získá axiální směs; koaxiální velmi dobrá směs se získá při nízkém poklesu tlaku. Když je vnitřní trubka spirálovitá, účinnost se dále zvyšuje. Tyto injektory se však obtížně zpracovávají; sprchová hlavice velmi snadné provedení, ale neumožňuje dobré míchání.Existují také další varianty vstřikovačů. Některé jsou schopny využívat energii dostupnou v toku k zajištění míchání a odpařování hnacích plynů než ostatní. Na druhou stranu se to děje na úkor stability spalování a kompatibility se stěnami. Jde tedy o kompromis mezi účinností vstřikovače a výběrem vzoru vstřikovací desky. Nakonec je můžeme rozdělit do čtyř kategorií:
vstřikovače nepodobný dopad (na rozdíl od dopadu ) atomizace a míchání se provádí přímým dopadem paprsků oxidantů a reduktorů. Míchání je mechanické disipativní výměnou hybnosti. Vše se proto děje v blízkosti místa dopadu. V důsledku toho spalování probíhá velmi blízko vstřikovačů a produkuje významné tepelné toky na těchto prvcích a na tocích, které je opouštějí, což způsobuje (zejména u hypergolických hnacích látek) zničení toku; vstřikovače podobný dopad ( jako náraz ) atomizace trysek se provádí stejným způsobem jako dříve, to znamená přímým nárazem, ale tentokrát mezi dvěma tryskami stejné povahy (dva trysky redukčních látek se navzájem ovlivňují a dvěma tryskami oxidantů mezi nimi). Takto získané dva postřiky se potom smíchají po proudu. Tato metoda se používá zejména pro velké injektory LOX / RP-1 (zejména F-1 od Saturn V ); náraz bezplatných vstřikovačů ( nezasahuje ) koaxiální a sprchová hlavice spadají do této kategorie. Používá se ke smíchání plynného paliva s kapalným palivem, přičemž směs se provádí třením dvou trysek. Sprchová hlavice byla od začátku používána u V2 a poté u jednoho ze severoamerických motorů X-15 . V současné době se stále používá na obvodu vstřikovacích desek, aby se zajistilo chlazení stěn komory filmem ( filmové chlazení ); hybridní vstřikovače Tato kategorie zahrnuje jehlový injektor a rozstřikovací desku . Stabilita spalováníNestability spalování jsou výsledkem vazby mezi spalovacím procesem a dynamikou různých kapalin. Toto spojení je v zásadě určeno vstřikovači. Tyto nestability mají nejčastěji nepříznivý vliv na chování propulze, a proto musí být eliminovány.
Existují různé typy nestability:
Supění , buzz a hybridní nestability se odstraní tím, že úpravy paliva a vstřikovacího zařízení. Akustické nestability jsou odstraněny přidáním prvků do spalovací komory.
Tělo spalovací komory musí odolat extrémně vysokým teplotám (několik tisíc stupňů Celsia) a tlakům, které se v závislosti na motoru pohybují od několika desítek do několika set barů. U velkých motorů žádná slitina nevydrží tyto teploty po celou dobu provozu. Řešení celkově provedena se skládá z cirkulující ve stěně jedné z hnacích plynů (obecně palivo ( kapalný vodík , RP-1 / petroleje , atd. )), Který absorbuje teplo a její přeměnu na mechanickou energii , než se vstřikuje do zdi. spalovací komora. O tomto konvekčním chladicím systému se říká, že je regenerativní . Američtí výrobci motorů, napodobovaní těmi z jiných národů (kromě Sovětského svazu / Ruska), vyrábějí stěny spalovací komory srovnáním stovek svislých trubek (chladicích kanálů), svařených dohromady, které kopírují obrysy komory. z hrdla trysky a tvoří celou trysku nebo její část. Sovětští / ruští výrobci motorů upřednostňují systém s dvojitými stěnami a snadněji vyrobitelnou vnitřní přepážkou. Pokud je výkon motoru raketový systém je typu expanzní cyklus, mechanická energie získané zahříváním hnacího plynu se používá k otáčení turbíny z turbočerpadla , natlakování hnací látky před aplikací je do paliva. Spalovací komory.
Vstřikovací systém zajišťuje zavedení oxidačního činidla a redukčního činidla do komory. Dva typy injekcí jsou jedno nebo vícebodové injekce, zatímco tři podskupiny jsou injekce simultánní, skupinové nebo postupné.
Sekvenční injekce v systému vícebodového sekvenčního vstřikování je pořadí vstřikování určeno příkazem ke střelbě. Injekce se obvykle provádí během nebo krátce před otevřením sacího ventilu . Tento postup zajišťuje rovnoměrné rozložení benzínu do každého z válců. Simultánní injekce ve vícebodových systémech se současným vstřikováním otevírá mikropočítač současně všechny vstřikovače bez ohledu na polohu sacího ventilu nebo fázi pracovního cyklu motoru. Na nastříkané paliva zůstává „na Hold“, dokud se nasaje do spalovací komory, když se otevře vstupní ventil. Otevírání vstřikovačů lze ovládat jednou za každé dvě otáčky motoru nebo za každou otáčku, když podmínky diktují obohacení směsi.Strategie přijaté výrobci se mohou lišit a například může být vstřikování prováděno současně, pokud je napětí baterie příliš nízké nebo pokud mikropočítač vnímá anomálii. V ostatních případech se vstřikování provádí současně, když je větší potřeba paliva.