Особенности конструкции и работы системы разделения насоса и турбины турбонасосных агрегатов ракетных двигателей. Часть I. Разделение компонентов одноименно реакции

Основным видом двигателей, обеспечивающих доставку полезных грузов с Земли на орбиту, являются жидкостные ракетные двигатели, где подача компонентов топлива в агрегаты и системы осуществляется с помощью турбонасосных агрегатов. Рассмотрены разделительные уплотнения, работа которых значительно влияет на параметры и надежность агрегатов системы подачи турбонасосных агрегатов. Утечка газа из насоса в турбину приводит к снижению его экономичности и может создать большие теплоперепады и высокие термические напряжения в диске рабочего колеса турбины. При прорыве газа из турбины в насос нарушается работоспособность расположенных между ними подшипников, а поступление газа в насос ведет к его кавитационному срыву. Показано, что проектирование разделительных уплотнений требует учета влияния параметров магистралей ракетного двигателя и режимов его работы. Отмечено, что расчету и выбору конструкции разделительных уплотнений следует уделять особое внимание уже на ранних стадиях проектирования ракетного двигателя.
EDN: AHSXAX, https://elibrary/ahsxax

Литература

[1] Гахун Г.Г., ред. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. Москва, Машиностроение, 1989. 424 с.

[2] David H., Huang D., Huzel K. Modern engineering for design of liquid-propellant rocket engines. AIAA, 1992. 426 p.

[3] Иванов А.В., Белоусов А.И., Дмитренко А.И. Турбонасосные агрегаты кислородно-водородных ЖРД. Воронеж, ВГТУ, 2011. 284 с.

[4] Голубев А.И., Кондаков Л.А., ред. Уплотнения и уплотнительная техника. Москва, Машиностроение, 1994. 445 с.

[5] Каналин Ю.И., Чернышова И.А. Обеспечение эксплуатационных характеристик турбин ТНА при их работе в составе ЖРД. Труды НПО Энергомаш, 2015, № 32, с. 237–262.

[6] Зайцев Н.А., Кучин А.П., Момотов В.И. и др. Опыт внедрения мероприятий по повышению надежности ТНА серийно изготавливаемых ЖРД. В: Научно-технический юбилейный сборник КБ химавтоматики. Т. 1. Воронеж, Кварта, 2001, с. 348–356.

[7] Мельник В.А. Торцовые уплотнения валов. Москва, Машиностроение, 2008. 320 с.

[8] Demyanenko Y., Dmitrenko A., Ivanov A. et al. Turbopumps for gas generator and staged combustion cycle rocket engines. 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2005, art. 3946, doi: https://doi.org/10.2514/6.2005-3946

[9] Матвеев Н.К., Семенов А.А. Устройство двигателя РД-119. Санкт-Петербург, БГТУ, 2020. 47 с.

[10] Pempie P. Tribology on rocket engine. STLE’s 2005 Annual Meeting, 2005. URL: https://www.researchgate.net/publication/288828569_Tribology_on_Rocket_Engine (дата обращения: 15.02.2026).

[11] J-2 engine fact sheet. URL: https://www.chrispennello.com/j2/J-2%20Engine%20Fact%20Sheet.pdf (дата обращения: 15.02.2026).

[12] Merkle C.L., Brown J.R., McCarty J.P. et al. JTEC panel report on space and transatmospheric propulsion technology. NASA-CR-187670. Technical report 19910007821. NTIS, 1990. 235 p.

[13] Space Transportation System Training Data. URL: https://lpre.de/p_and_w/SSME/SSME_PRESENTATION.pdf (дата обращения: 18.08.2026).

[14] Gibson H., Thom R., Moore C. et al. History of space shuttle main engine turbopump bearing testing at the Marshall Space Flight Center. URL: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20100023061 (дата обращения: 15.02.2026).

[15] Fusaro R., Ferretto D., Vercella V. et al. A methodology for preliminary sizing of a Thermal and Energy Management System for a hypersonic vehicle. ICAS, 2018. URL: https://iris.polito.it/retrieve/handle/11583/2837928/379529/ICAS2018_0429_paper.pdf (дата обращения: 15.02.2026).

[16] Иванов А.В., Демьяненко Ю.В., Дмитренко А.И. и др. Агрегаты системы питания кислородно-водородного двигателя РД0146. В: Научно-технический юбилейный сборник КБ химавтоматики. Т. 2. Воронеж, Кварта, 2012, с. 169–176.

[17] Иванов А.В., Дмитренко А.И., Кравченко А.Г. Турбонасосный агрегат. Патент РФ 2533595. Заявл. 01.10.2013, опубл. 20.11.2014.

[18] Краев М.В., Овсянников Б.В., Шапиро А.С. Гидродинамические радиальные уплотнения высокооборотных валов. Москва, Машиностроение, 1976. 104 с.

[19] Каторгин Б.И., Семенов Б.И., Чванов В.К. и др. Разработка и внедрение на мировой рынок мощного маршевого ЖРД РД180. Труды НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко, 2003, № 21, с. 150–171.

[20] Иванов А.В. Проектирование уплотнений проточной части ТНА ЖРД. Москва, ИД Академии Жуковского, 2024. 264 с.