О РАБОТАХ КАФЕДРЫ «РАКЕТОСТРОЕНИЕ» БГТУ «ВОЕНМЕХ» ПО СОЗДАНИЮ ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С УПРАВЛЯЕМЫМ ГАЗОПРИХОДОМ

© Д.М.Охочинский
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Исследование научного творчества К.Э. Циолковского"
2012 г.

Одним из направлений научно-исследовательских работ, проводившихся на первой кафедре Ленинградского механического института (ЛМИ, ныне кафедра «Ракетостроение» Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова), было исследование возможности управления скоростью горения твердых ракетных топлив и создание на этой основе ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) с управляемым газоприходом. Научным руководителем этих работ был кандидат технических наук доцент Н.И. Слесарев, выполнялись они по заказу Конструкторского бюро машиностроения (КБМ, Коломна).

Известно, что одной из проблем, связанных с созданием РДТТ, является повышение совершенства конструкции, которое, в частности, можно оценить с помощью коэффициента объемного заполнения камеры сгорания – отношения объема, занятого твердым ракетным топливом (ТРТ), к полному объему камеры. Если принимать во внимание только этот показатель, то наилучшим по форме зарядом ТРТ является заряд торцевого горения. Однако, поскольку массовый расход двигателя определяется поверхностью газоприхода, повышение этого расхода будет связано, при прочих равных, или с увеличением диаметра двигателя, или с повышением скорости горения топлива. В первом случае двигатели чаще всего получают неприемлемые с точки зрения компоновки летательного аппарата габариты, во втором – возможности регулирования скорости традиционно применяемыми методами крайне ограничены.

Из выполненных под руководством Н.И. Слесарева исследований следовало, что при подводе разогретого в камере сгорания теплопроводящего материала к горящей поверхности заряда ТРТ в месте его контакта с топливом происходит увеличение местной скорости горения твердого ракетного топлива, вызванное ростом интенсивности теплообмена. Использование этого эффекта привело к появлению оригинальных технических устройств, получивших название «тепловые ножи». Обычно эти устройства представляют собой трехмерную конструкцию решетчатого типа, выполненную из тугоплавких материалов. В ходе исследований было выявлено, что в зависимости от степени поджатия теплового ножа к поверхности горения заряда реализуются необходимые режимы форсирования скорости горения.

Сегодня эти способы регулирования скорости горения являются общепринятыми и широко применяются в реальных конструкциях; они неоднократно описаны в научной и учебной литературе. К настоящему времени и в нашей стране, и в мире разработаны и запатентованы десятки устройств, позволяющих перемещать тепловой нож с заданной скоростью, обеспечивая тем самым необходимую степень поджатия режущих кромок («лезвий») ножа к горящей поверхности топлива. Но едва ли не самые первые авторские свидетельства СССР, относящиеся к этой области техники, были получены сотрудниками первой кафедры ЛМИ из научной группы, руководимой Н.И. Слесаревым.