2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Время работы ракетных двигателей

Время работы ракетных двигателей

Ничего нового в эпоксидном полусопле нет, они делались и раньше, но такие сопла имеют тенденцию к неравномерному разгару, что приводит к отклонению вектора тяги от оси двигателя. В связи с этим возникла мысль попробовать добавлять в эпоксидку какие-либо мелкодисперсные порошки, чтобы добиться равномерного разгара. В одном из своих экспериментов ракетчик Pashok подтвердил правильность этой гипотезы. Первые же мои пробы замесить в качестве наполнителя мелкий порошок алюминия ПАП-1 дали хороший и устойчивый результат. Таким образом, получилось легко выгораемое сопло, но четко выполняющее свою роль организации выходящей струи.

В результате, с появлением возможности сохранения правильной формы критики на соплах с большим разгаром, можно говорить о появлении новой технологии, или, по крайней мере, нового направления в любительском моторостроении. Полусопловик занимает промежуточное положение между бессопловым и классическим сопловым РДТТ.

Уже прошли испытания полусопловики разных калибров. В данной статье речь пойдет о наиболее массовом и отработанном у меня моторе РДК-Х3. Схема представлена на рис.1. Конструкция не сильно сложнее, чем бессоплового мотора. Звездочкой помечены размеры, которые могут быть изменены по конструктивной или функциональной необходимости.

Топливо

Мне удалось прожечь полусопловые моторы с разными ТРТ:
сорбитовой карамелью F3.
перхлоратным с нитратом аммония F2.
перхлоратным с нитратом бария АНУБИС.
Лучше всего показало себя топливо АНУБИС, но это понятно в условиях конкретной конфигурации РДК-Х3.

В 20-ти миллиметровый мотор реально запрессовать от 50 до 80 г топлива.

Корпус

Отрезаем 2 полосы по длине и мотаем на оправку Ø20 мм на силикатном клею. Ширина полос 160-180мм, в зависимости от необходимости и планируемого канала. Для карамели лучше взять покороче, чтобы легче было закладывать топливо, для густого перхлоратного можно взять длиннее, чтобы использовать излишек корпуса для центровки каналообразующего стержня. Потом отрежем под размер.

Чтобы корпус не повело, лучше сушить прямо на оправке.

После высыхания, надо обязательно торцануть шкуркой или подровнять ножом, чтобы сделать четкий срез без клея и без сдвига слоев. Это обязательное условие для прочного сцепления сопла и заглушки с корпусом.

Заряд
Заглушка

Метод хорош тем, что эпоксидка пропитывает бумагу на самом срезе корпуса и намертво с ним соединяется. Соединение получается очень надежным и не требует никаких дополнительных мер.

По высыхании эпоксидки заглушка готова.

Сопло

В эпоксидку добавляем 20% мелкодисперсного порошка. Я добавляю обычно ПАП-1. Некоторые добавляют гипс. Думаю можно взять, например, мел, цемент, глину, но не проверял.

Для формирования канала в сопле, берем металлический стержень, например, сверло Ø6 мм, одеваем на него подходящий кембрик или термоусадку. Слегка смазав маслом, вставляем в канал заряда. Стержень должен входить без зазоров плотно и ровно держаться в канале.

Т.е. в результате последовательность такая. Делаем ванночку из скотча, как в случае с заглушкой, вставляем стержень в канал, ставим движок вертикально на заглушку и заливаем эпоксидку с замешанным в ней порошком выше среза корпуса на 3-4 мм. Сушим. После высыхания вытаскиваем стержень и сопло готово.

Зажигание

При необходимости ничто не мешает вмонтировать запал в заглушку и вывести контакты со стороны заглушки. Для этого перед заливкой заглушки запал ВЗК-2 вставляется в переднюю часть заряда и после этого заливается эпоксидкой, формирующей заглушку, как это уже делалось на моторе БРДК-3 и на моторе РДК-2х. Более поздние эксперименты показали, что даже нет необходимости очищать изоляцию на заливаемых смолой участках провода.

Характеристики

Надо только отметить, что полусопло позволяет улучшить показатели тяги и импульса мотора, по сравнению с бессопловыми аналогами. При этом увеличивается прогрессивный характер зависимости тяги от времени.

Но основные цели полусоплового мотора связаны не столько с энергетикой, сколько с организацией четкой и надежной работы. Полусопло прежде всего позволяет укрепить торцевую часть заряда, что дает возможность использовать заряды не отличающиеся очень большой прочностью, а значит расширяет диапазон применимых топлив.

Еще один недостаток бессопловиков это неравномерное выгорание торцевой части заряда. Следствием этого становится несанкционированное отклонение вектора тяги, крайне не желательное для ракетного мотора. Грамотно сделанное полусопло позволяет устранить этот недостаток.

Полусопло позволяет также легко герметизировать заряд при хранении.

Летный вариант РДК-Х3-А7

Собственно в наличии трассера-замедлителя и вышибного заряда и состоит основное отличие летного варианта мотора. На этом и остановлюсь подробно. Для начала замечу, что для организации трассера необходимо место, поэтому длина корпуса увеличена до 180 мм, без учета выступающих частей заглушки и сопла.

После запрессовки заряда АНУБИСА 65 г в корпусе, со стороны будущей заглушки в канал шашки вклеивается пробочка из того же топлива. Она формируется прессовкой в любой подходящей форме. Я просто взял сопло от аварийного мотора. Заложил в канал немного топлива, поджал торцом сверла и выдавил. Получается аккуратная пробочка длиной 5-6 мм. Подсушив её в течение суток, вклеиваем на эпоксидке POXIPOL. Это позволяет нам заткнуть канал для заливки трассера сверху шашки, а также избежать влияния состава трассера на работу основного заряда.

Теперь можно залить сверху состав трассера. Технология практически та же, что и в случае мотора РДК-3ФЭ, поскольку она даёт наиболее надежный результат. Только трассер не выполняется в виде отдельной шашки, а заливается прямо в корпус. Для заливки я взял обычную сорбитовую карамель с добавкой 1% окиси железа. Скорость горения такого состава 4,8 мм/с. Длина заливки должна составлять

30 мм для времени замедления 7 с. Делаем немного длиннее — 33 мм, из-за особенностей технологии. После застывания трассера засверливаемся сверлом Ø3,5 мм на глубину 3 мм в торце трассера.

Вставив в углубление кембрик и, намотав скотч на корпус, получаем форму для отливки заглушки с каналом. Заливаем эпоксидку и сушим под лампой накаливания. Эпоксидка затвердевает примерно через час. Вытаскиваем кембрик и получаем готовую заглушку с каналом для передачи зажигания от трассера на вышибной заряд.

Мортирку можно организовать по-разному. Проще всего сделать углубление в самой заглушке. Я так и сделал засверлившись зенковкой. Надо только подобрать объем углубления под нужную навеску пороха.

Теперь можно заняться непосредственно организацией вышибной пиросистемы. В канал засыпаем и утрамбовываем гранулы дымного охотничьего пороха и фиксируем каплей нитропороха, разведенного ацетоном. После высыхания нитропороха укладываем небольшое количество легковоспламеняющегося состава. Это может быть спичечная обмазка или состав МИКС-1К.

Осталось засыпать вышибной заряд, например, дымный порох, и зафиксировать его скотчем. Прикрываем сверху куском широкого скотча и, подогнув края, фиксируем их полоской тонкого скотча.

Все, заглушка с вышибной системой готова.

Кроме того, на моторе РДК-Х3-А7 был использован немного другой вариант состава полусопла. Для отливки была использована высококачественная эпоксидка West System. Она очень жидкая, что позволило замесить в нее 50% наполнителя. Наполнитель тоже взял немного другой, а именно строительный гипс, или алебастр. Большой процент порошка гипса позволил заметно снизить разгар критики с 13,5 мм до 12,0 мм, что естественно положительно сказалось на характеристиках мотора.

Что касается последних, то есть характеристик, то они были получены в успешном испытании от 03.04.2011г на серьезно доработанном стенде ТСК-1М. График тяги показан на рисунке 4.

Мотор имел следующую конфигурацию:
Габариты
— L=188 мм
— D=23.5 мм
— M=124.5 г
Заряд топлива АНУБИС скрепленный
— L=125 мм
— D=20 мм
— M=65.7 г
— Lкан=119 мм
— Dкан=7 мм
Сопло ЭДП(WestSystem)+50%гипс
— L=14 мм
— D=7 мм

Результат может и не выдающийся, но весьма примечательный. Движок действительно летный. С мотора массой 125г удалось снять тягу 15кг! Удельный импульс 132 с тоже хорош, если учесть, что мотор не имеет жесткого сопла. Я уже не говорю о шикарном факеле, который с новым составом полусопла стал более острым, агрессивным, но не менее ярким. Голосок у этого малыша тоже не детский, запись, конечно, полностью его не может передать, но в натуре хватает за нерв.

Если учесть, что это третий мотор с таким зарядом, то уже можно говорить о надежности конструкции. Небольшие размеры, достаточная приемистость и тяга позволяют устанавливать его на все имеющиеся у меня на данный момент ракеты.

12.06.2011 состоялся удачный запуск ракеты Циклон-М с этим мотором. Старт был очень мощным, несмотря на приличный стартовый вес ракеты 505г. Звук был очень впечатляющим, факел тоже неплохо смотрелся. Мотор отработал по полной и вовремя сработала система спасения. Надежды, возлагаемые на него, мотор РДК-Х3-А7 полностью оправдал.

Читать еще:  Электрическая схема двигателя бензогенератора
Заключение

По данной технологии уже сделан летный вариант мотора, имеющий очень приличные характеристики.

Есть замечательный резерв у этой технологии. При необходимости усиления критики можно сделать это за счет установки жаропрочной шайбы. Такой вариант уже успешно проверен мной на моторе РДК-Х3 с топливом RLAN-M.

Очень интересное и перспективное направление. /17.03.2011 kia-soft/

Время работы ракетных двигателей

Информация о ракете-носителе «Восток»

Трехступенчатая РН 8К72К «Восток» — первый носитель пилотируемых космических кораблей. Ее создали в ОКБ-1 в 1959-60 гг. на базе двухступенчатой межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) Р-7 (8К71) с добавлением 3-й ступени от РН 8К72, запускавшей к Луне первые автоматические станции. Оказалось, что эта лунная ракета — с некоторыми доработками — может вывести на орбиту КК массой 4.5 т.

РН «Восток» повторяла конструктивно-компоновочную схему предыдущих вариантов Р-7. Эта схема остается неизменной и для всех современных «семерок» (как часто называют РН типа Р-7), таких как «Союз-У» или «Молния-М». Блоки первых двух ступеней соединялись параллельно, в «пакет», состоящий из четырех одинаковых боковых блоков (Б, В, Г и Д) 1-й ступени, которые окружали центральной блок (А) 2-й ступени. При старте двигательные установки (ДУ) всех блоков включались одновременно. Боковые блоки сбрасывались после 118-120 сек полета, а центральный блок 2-й ступени продолжал работать еще в течение 180-190 сек. Третья ступень (блок Е) устанавливалась на вторую последовательно, и ее ДУ включалась в конце работы 2-й ступени.

1-я и 2-я ступени РН выполнены по схеме «пакет» с продольным делением и состоят из пяти блоков: центрального (длина 28,75 м, максимальный диаметр 2,95 м) и 4 боковых (длина 19,8 м, максимальный диаметр 2,68 м). Боковые блоки имеют форму, близкую к конической, расположены симметрично вокруг центрального блока и соединены с ним двумя поясами силовых связей — верхним, в виде силового пояса с 4 кронштейнами, которые упираются в вершины боковых блоков, и нижним, состоящим из нескольких стержней. Силовые связи имеют механизмы для отделения боковых блоков в полете перед окончанием работы ракетных двигателей.

В состав бокового блока входили:

  • верхний опорный и переходной конусы;
  • конические баки окислителя и горючего;
  • межбаковый отсек;
  • отсек вспомогательных компонентов;
  • силовое кольцо и цилиндрический хвостовой отсек.

В хвостовом отсеке бокового блока был установлен ЖРД 8Д74 (РД-107). Двигатель РД-107 имел четыре основные неподвижные камеры сгорания и две поворотные рулевые камеры для управления полетом ракеты.

Центральный блок включал:

  • приборный отсек с переходной фермой;
  • бак окислителя с силовым опорным поясом;
  • цилиндрический бак горючего;
  • отсек вспомогательных компонентов;
  • хвостовой отсек.

В хвостовом отсеке центрального блока был установлен ЖРД 8Д75 (РД-108). По конструкции он аналогичен РД-107 бокового блока, но имел четыре рулевые камеры, а также некоторые отличия в параметрах и элементах автоматики. РД-108 и РД-107 работали на жидком кислороде и керосине. Они были разработаны в ОКБ-456 главного конструктора В.П.Глушко (ныне ОАО «НПО „Энергомаш“ им. академика В.П.Глушко»).

Состав блока 3-й ступени:

  • переходной отсек;
  • торовые баки окислителя и горючего;
  • межбаковый отсек;
  • двигательный отсек.

3-я ступень выполнена по схеме с поперечным делением, установлена на центральном блоке и соединена с ним стержневой фермой; она является шестым блоком РН. Каждый из блоков снабжен самостоятельной двигательной установкой; топливо на всех блоках — жидкий кислород и керосин. ЖРД центрального блока — многокамерный, имеет тягу в пустоте 941 кН и состоит из одного четырехкамерного основного РД и 4 однокамерных рулевых РД, камеры которых закреплены на цапфах и могут поворачиваться рулевыми приводами, создавая необходимые управляющие моменты.

ЖРД каждого бокового блока имеет тягу в пустоте 1 МН и состоит из одного четырехкамерного основного РД и двух однокамерных рулевых РД. Однокамерный (однократного включения) РД 3-й ступени тягой в пустоте 54,5 кН имеет 4 рулевых сопла; удельный импульс 3173 м/с, масса РД 121 кг, высота 1,6 м, давление в камере 5 МПа, время работы 430 с. На хвостовой части боковых блоков имеются воздушные рули, создающие дополнительные управляющие моменты на атмосферном участке траектории выведения.

Корабль «Восток» устанавливался на 3-й ступени, под головным обтекателем (общая длина с 3-й ступенью 9,61 м), который защищает его от аэродинамических нагрузок при полете в плотных слоях атмосферы. На активном участке РД центрального и боковых блоков работают одновременно. После израсходования топлива боковых блоков производится выключение РД и отделение их от центрального блока. РД центрального блока (2-й ступени) продолжает работать на режиме полной тяги. После прохождения плотных слоев атмосферы сбрасывается головной обтекатель. Спустя некоторое время после израсходования топлива центрального блока (в конце работы РД 2-й ступени), осуществляется запуск РД 3-й ступени и отделение ее от центрального блока. Выключение РД 3-й ступени и подача команды на отделение КК производятся системой управления при достижении расчетной скорости, соответствующей выведению КК на заданную орбиту.

Головной обтекатель, состоявший из двух частей, защищал КК от напора воздуха при прохождении плотных слоев атмосферы и сбрасывался сразу после 150-й секунды полета. ГО имел сбоку округлый проем поперечником 1.8 м для посадки космонавта в корабль, который служил также для его катапультирования при возникновении аварийной ситуации на старте или в полете.

«Царь-двигатель»: действительно ли РД-171МВ – самый мощный в мире?

«Царь-двигатель» — именно так ряд СМИ величает перспективный российский жидкостный ракетный двигатель, видео о котором не так давно представили в Роскосмосе. Аналогия с «Царь-пушкой» и «Царь-танком» довольно странная, если учесть, что ни один, ни другой никак себя не проявил по прямому назначению. То есть, в бою. А любой ракетный двигатель как-никак — сугубо утилитарное изделие, который вряд ли станет памятником человеческому уму или, наоборот, глупости (хотя если говорить в переносном смысле, то возможно и то, и другое).

К слову, в космическом ведомстве выбрали довольно странный музыкальный ряд, так что досмотреть видео до конца не так-то просто. Но если убрать назойливую мелодию, то по меркам Роскосмоса — вполне качественный медийный продукт. Тут и неплохая анимация, и демонстрация производственных процессов, и комментарии конструкторов. Для настоящей революции в сфере двигателестроения этого, увы, мало.

Детали проекта

Начнем с самого важного. РД-171МВ должен лечь во главу концепции перспективной ракеты «Иртыш», которую ранее знали под несколько странным наименованием «Союз-5». Почему странным? Дело в том, что новая ракета не будет иметь прямого отношения к советским «Союзам». Это, скорее, современная реинкарнации «Зенита», где также найдут свое воплощение некоторые технические решения закрытого ранее проекта «Русь». Сам по себе «Иртыш» — без преувеличения главная надежда российской космической индустрии. И потенциально основная российская ракета-носитель будущего, еще как минимум, на 50 лет. Это, конечно, при условии, что ее создадут.

Уже известно, что кроме использования на первой ступени «Иртыша», двигатель РД-171МВ также намерены применить для первой ступени перспективной российской ракеты «Енисей», которую видят инструментом покорения Луны в будущем. В России. В Америке высадку на Луну осуществят с помощью других носителей: пока что Штаты вообще не горят желанием включать РФ в новый лунно-орбитальный проект.

Грубо говоря, РД-171МВ — основа всей российской космонавтики будущего. К сожалению, ничего революционного, в широком смысле, в нем нет. Разберем по порядку. Пожалуй, первое, о чем нужно говорить, это «наследственность». Двигатель РД-171МВ является очередной версией советского РД-170, работать на котором начали в 1976 году. Его создавали для ракеты «Энергия», которая должна была стать частью комплекса «Энергия — Буран». Говоря совсем просто, двигатель должен был выводить в космосе советский челнок — аналог американского шаттла. Развал СССР похоронил и сам корабль, и огромную ракету. Но вот двигатель не только их пережил, но и породил целое семейство разных изделий, одно из которых — РД-180 — американцы до сих пор используют на первой ступени своей ракеты «Атлас V», хотя в будущем уже не планируют закупать российские изделия (как оно будет на самом деле — покажет время).

Сам РД-171МВ, как и его далекий предок, является жидкостным ракетным двигателем закрытого цикла. Он имеет четыре камеры сгорания, и использует пару кислород-керосин. По состоянию на 2019 год это не «трагедия», однако уже в скором будущем появятся новые двигатели, которые ориентированы на потенциально более удачную почти во всех смыслах топливную пару сжиженный природный газ/жидкий кислород. Самый яркий представитель — перспективный Raptor от компании SpaceX. Еще можно вспомнить BE-4 от Blue Origin, который хотят устанавливать сразу на две перспективные американские многоразовые ракеты: Vulcan и New Glenn.

Читать еще:  Электромагнитный тормоз двигателя электрическая схема

Вернемся к тезису о том, что ряд в Роскосмосе РД-171МВ самым мощным ракетным двигателем из числа существующих. Так ли это? На официальном канале ведомства прямо утверждают: «самый мощный в мире — 246 тысяч лошадиных сил. При массе в 10 тонн тяга двигателя превысит 800 тонн». И далее: «турбонасосный агрегат развивает мощность 180 тыс. киловатт, что соответствует мощности трех атомных силовых установок крупнейших ледоколов». «Двигатель РД-171МВ действительно будет самым мощным в мире», — подчеркнул в свою очередь генеральный директор НПО «Энергомаш» Игорь Арбузов.

Сухие характеристики выглядят так:

– Масса: 10 300 кг;
– Высота: 4 150 мм;
– Диаметр: 3 565 мм.

Много это или мало? Смотря с чем сравнивать. Ракетный двигатель Merlin 1D+ для ракет Falcon 9 FT и Falcon Heavy имеет тягу на уровне моря 845 килоньютонов или 94.981778 тонн-сил. Казалось бы, превосходство огромное. Но не стоит забывать, что «Мерлин» имеет массу менее чем 500 килограмм. То есть, он находится в совсем другой весовой категории. Малая масса позволяет установить на Falcon Heavy 27 «Мерлинов», так что «коллективный двигатель» этой ракеты намного мощней того, который будет на «Союз-5». Сейчас, напомним, Falcon Heavy является вообще мощнейшей из всех существующих ракет-носителей.

Но это все условности. Важнее другое. Если говорить о сухой мощности одного изделия, как таковой, то здесь лидером является двигатель Solid Rocket Booster, который использовали для шаттлов, а сейчас будут использовать для новой американской сверхтяжелой ракеты Space Launch System. Один такой ускоритель имеет стартовую тягу (на уровне моря) примерно 12,45 меганьютонов или по-другому 12450 кН.

Говоря иными словами, ведомство Рогозина ошиблось, назвав РД-171МВ мощнейшим. РД-170 и его модификации по-прежнему — очень эффективные ракетные двигатели и совершенно заслуженно входят в число лучших. Однако в силу возраста им объективно трудно претендовать на какие-то рекорды общемирового значения. Чисто условно РД-171МВ можно назвать «мощнейшим жидкостным ракетным двигателем», однако в Роскосмосе по какой-то причине не стали делать таких уточнений. Наверное, не столь красиво это выглядело со стороны.

На новом двигателе — в «сказочное» будущее

В заключении хочется отметить, что лучшим вариантов для России было бы изучение новых направлений двигателестроения. Вместо мега-проектов типа ракет «Дон» и «Енисей» можно было бы сфокусировать внимание на разработке принципиально нового метанового двигателя, тем более, что одну из таких разработок в стране уже ведут. «Двигатель получил название РД-169. Это фактически новый двигатель, создающийся на основе тех знаний, которые мы формировали с начала 2000-х годов», — заявил упомянутый выше Игорь Арбузов в прошлом году. Более того, по его словам интерес к разработке уже проявили другие страны. «Наших китайских коллег очень интересует вопрос совместной разработки метанового двигателя. Мы рассматриваем такой вариант, как возможность привлечения дополнительных инвестиций в создание метанового двигателя с последующим, как вариант, лицензионным соглашением по его производству в Китае», — добавил специалист.

Но работа в новых направлениях не всегда предполагает громкие лозунги. А ведь очень приятно сказать «у нас уже есть самый мощный в мире двигатель», вместо того, чтобы заявить что-то вроде «мы постараемся догнать Blue Origin и SpaceX». Платить за подобную недальновидность престижем страны придется в будущем.

Электрический ракетный двигатель

Электрический ракетный двигатель — ракетный двигатель, принцип работы которого основан на преобразовании электрической энергии в направленную кинетическую энергию частиц. Также встречаются названия, включающие слова реактивный и движитель.
Комплекс, состоящий из набора ЭРД, системы хранения и подачи рабочего тела СХиП, системы автоматического управления САУ, системы электропитания СЭП, называется электроракетной двигательной установкой ЭРДУ.

2. Классификация ЭРД
Классификация ЭРД не устоялась, однако в русскоязычной литературе обычно принято классифицировать ЭРД по преобладающему механизму ускорения частиц. Различают следующие типы двигателей:
электротермические ракетные двигатели ЭТД;
электростатические двигатели ИД, СПД;
импульсные двигатели.
сильноточные электромагнитные, магнитодинамические двигатели;
ЭТД, в свою очередь, делятся на электронагревные ЭНД и электродуговые ЭДД двигатели.
Электростатические делятся на ионные в том числе коллоидные двигатели ИД, КД — ускорители частиц в униполярном пучке, и ускорители частиц в квазинейтральной плазме. К последним относятся ускорители с замкнутым дрейфом электронов и протяжённой УЗДП или укороченной УЗДУ зоной ускорения. Первые принято называть стационарными плазменными двигателями СПД, также встречается всё реже наименование — линейный холловский двигатель ЛХД, в западной литературе именуется холловским двигателем. УЗДУ обычно называются двигателями с ускорением в анодном слое ДАС.
К сильноточным магнитоплазменным, магнитодинамическим относят двигатели с собственным магнитным полем и двигатели с внешним магнитным полем например, торцевой холловский двигатель — ТХД.
Импульсные двигатели используют кинетическую энергию газов, появляющихся при испарении твёрдого тела в электрическом разряде.
В качестве рабочего тела в ЭРД могут применяться любые жидкости и газы, а также их смеси. Тем не менее, для каждого типа двигателей существуют рабочие тела, применение которых позволяет достигнуть наилучших результатов. Для ЭТД традиционно используется аммиак, для электростатических — ксенон, для сильноточных — литий, для импульсных — фторопласт.
Недостатком ксенона является его стоимость, обусловленная небольшим годовым производством менее 10 тонн в год во всём мире, что вынуждает исследователей искать другие РТ, похожие по характеристикам, но менее дорогие. В качестве основного кандидата на замену рассматривается аргон. Он также является инертным газом, но, в отличие от ксенона имеет большую энергию ионизации при меньшей атомной массе. Энергия, затраченная на ионизацию на единицу ускоренной массы, является одним из источников потерь КПД.

5. Перспективы
Хотя электроракетные двигатели имеют малую тягу по сравнению с жидкотопливными ракетами, они способны работать длительное время и осуществлять медленные полеты на большие расстояния. Самые совершенные на сегодняшний день электрические ракетные двигатели имеют ΔV до 100 км/с и при использовании ядерных источников энергии пригодны для полетов к внешним планетам Солнечной системы, но недостаточно мощные для межзвездного полета. Если же говорить о межзвездном полете, то электроракетный двигатель с ядерным реактором рассматривался для проекта Дедал, но был отвергнут из-за малой тяги, большого веса необходимого для преобразования ядерной энергии в электрическую, оборудования, и как следствие, небольшого ускорения, которому потребовались бы столетия для достижения нужной скорости. Однако электро-ракетный способ межзвездного полета теоретически возможен при внешнем источнике энергопитания через лазер на солнечные батареи космического аппарата.
В настоящее время многими странами исследуются вопросы создания пилотируемых межпланетных кораблей с ЭРДУ. Существующие ЭРД не являются оптимальными для использования в качестве маршевых двигателей для таких кораблей, в связи с чем в ближайшем будущем следует ожидать возобновления интереса к разработке сильноточных ЭРД на жидкометаллическом РТ с электрической мощностью до 1 МВт, способных длительно работать при токах силой до 5 — 10 кА. Эти РД должны развивать тягу до 20 — 30 Н и скорость истечения 20 — 30 км/с при КПД 30 % и более. В 1975 г. подобный РД испытан в СССР на ИСЗ «Космос-728».
Кроме России и США исследованиями и разработкой ЭРД занимаются также в Великобритании, ФРГ, Франции, Японии, Италии. Основные направления деятельности этих стран: ИД наиболее успешны разработки Великобритании и Германии, особенно — совместные; СПД и ДАС Япония, Франция; ЭТД Франция. В основном эти двигатели предназначены для ИСЗ.

Русский ядерный двигатель для космического корабля: Миф или ближайшее будущее?

Космический корабль с ядерной двигательной установкой может отправиться на орбиту уже в этом году. Но может и не отправиться. Ибо с дисциплиной в нашей космической отрасли напряжёнка…

Российская ракета с ядерной двигательной установкой может отправиться в космос на испытательный полёт уже в этом году. Об этом Царьград информировал доверенный источник, знакомый с ситуацией в русской космической отрасли.

Технически там всё практически ясно, — рассказал специалист, знакомый с научной стороной проблемы. — Схема двигателя понятна, ионный прототип с хорошим удельным импульсом разработан, изготовлен и испытан на стендах. Есть представление о ракете в целом, кое-что тоже испытывается. Если поднапрячься, изделие может быть отправлено для испытаний в реальном космосе достаточно быстро, не исключаю, что и в нынешнем году, хотя говорят в целом о двадцатых годах.

Но это всё — именно «может быть», со вздохом дополнил учёный. Ибо сегодня в космической отрасли и с исполнительной дисциплиной, мягко говоря, есть сложности, и в целом отмечаются метания, интенсивность которых, также мягко говоря, набрала слишком размашистую амплитуду…

Читать еще:  Бустер для запуска двигателя автомобиля

Совещание о ракетоплане

Вовсе не случайно, отметил источник, что недавно была организована утечка информации о совещании в «Роскосмосе», где прозвучал призыв готовиться к переходу космонавтики на ракетопланы с ядерной двигательной установкой.

Согласно сообщению, вышедшему в РИА Новости, совещание по перспективам создания многоразовой ракетно-космической техники, состоявшееся в госкорпорации, завершилось составлением предложения для предприятий, в котором значилось «рассмотрение принципиально новых компоновок» для многоразовых космических систем. Среди этих компоновок упоминались также и «ракетопланы с ядерной двигательной установкой».

Ракетопланы, разъяснил информатор Царьграда, — если это, правда, не всего лишь словцо, полюбившееся «эффективным менеджерам», как не без яда добавил он, — это практически космические самолёты, умеющие летать в атмосфере и поднимающиеся в космос на крыльях. Неслучайно в контексте новости о совещании в «Роскосмосе» упоминались многоразовый корабль «Буран», орбитальный самолёт «Бор», многоразовые крылатые ускорители «Байкал» для ракеты «Ангара».

«Буран». Фото: www.globallookpress.com

Иное дело, что подобные аппараты не обязательно должны летать на ядерных двигательных установках, как не летал, например, тот же «Буран». Но факт и то, заявил учёный, что нынешние химические ракетные виды топлива практически близки к исчерпанию энергетического потенциала и на них невозможна межпланетная космонавтика. То есть ждать по году, а то и по десятилетию, покамест автоматические зонды доберутся до Марса, Юпитера или объекта Ультима Туле в поясе Койпера, — это можно. Сидя в своей лаборатории или дома под надёжным укрытием атмосферы и земных магнитных полей от опасных космических излучений. Но вот отправляться в полуторагодичный полёт на Марс без возможности сманеврировать и в случае чего вернуться — это слишком большой риск при слишком небольших шансах на успех.

Мы ещё автоматические зонды с Марса не научились возвращать, — подытожил консультант Царьграда в космической сфере. — Где уж думать о том, как вернуть корабль с людьми, летящий, по сути, как камушек, практически неуправляемый в полёте.

Фото: www.globallookpress.com

Корабль с ядерным двигателем

В чём принципиальная разница между нынешними ракетами с химическими двигателями и транспортно-энергетическими модулями на основе ядерной энергодвигательной установки?

Первые похожи на набор цистерн с топливом, которые поднимают корабль на орбиту, это топливо вырабатывая, а «цистерны» отбрасывая. Эта схема действует уже 70 лет и стала за это время достаточно отработанной и надёжной. Но! Чем сложнее техника, чем больше в ней деталей — тем быстрее случается её отказ. Как ни совершенствуй и ни контролируй её. Даже без злого умысла — чистая статистика, закон больших чисел. Что погубило, скажем, советскую лунную программу в 1960-х годах? Да в значительной степени то, что синхронизировать работу 30 двигателей первой ступени, 8 — второй и 4 — третьей было задачей непосильной для тогдашней техники.

Но и в случае удачного сложения всех обстоятельств выведенное на орбиту изделие оказывается с очень ограниченным запасом топлива, не позволяющим совершать полноценные манёвры в космосе. То-то вон и МКС приходится поднимать, чтобы не соскользнула с нужной орбиты, с помощью дополнительного топлива и транспортных кораблей. А теперь представим, что будет делать подобная МКС возле Марса. И как её уводить оттуда?

А вот ядерная энергодвигательная установка от таких проблем практически свободна. Главное только — не перепутать: одно дело — двигатель для неё, другое — энергетика для двигателя. Энергетику обеспечивает ядерный реактор, который даёт электрический ток. Считается, что мощность тока должна быть не менее чем на мегаваттном уровне.

Фото: Billion Photos / Shutterstock.com

А вот двигатель — система отдельная, которая на этом токе и работает. В той системе, над которой российские специалисты работают как минимум с 2009 года, двигатель используется ионный. Точнее, не совсем, но принцип, в общем, один — плазменный. Между двумя электродами — анодом и катодом — размещена рабочая камера, в которую подаётся рабочее тело — например, газ ксенон. Между анодом и катодом устраивается большая разность потенциалов, и разряды тока ионизируют рабочее тело. Ионы эти разгоняются в нужном направлении, толкая космический корабль в противоположную сторону.

Но нужен также холодильник, чтобы охлаждать реактор. Тоже не без подвоха система, хотя, казалось бы, какой нужен холодильник, раз вокруг — вакуум и абсолютный нуль? Но вот как раз именно из-за того, что пустота теплоотводными качествами не обладает, пришлось конструкторам изобретать нечто вроде постоянной водной смеси вокруг реактора.

Мы — первые!

Дальнейшие технические подробности не очень интересны. Можно сказать лишь, что российским учёным и конструкторам удалось сделать огромную по сложности работу. Как по замыслу, так и по исполнению. Американцам, которые тоже корпели над этой темой, не удалось за долгие годы даже приблизиться к созданию реактора, стабильно работающего в космосе. После чего джентльмены поступили так, как им и положено: добились решения ООН по запрету использования ядерных энергодвигательных установок в космосе. Дело было при… нетрудно догадаться: Горбачёве.

Так что ждём предметных возмущений от американцев, когда дойдёт дело до испытаний ЯЭДУ в космосе…

В чём основные преимущества и недостатки ядерных двигательных установок? Удобство — в обращении с рабочим телом и в его хранении. Это всего лишь нейтральный неопасный газ в жидком или твёрдом виде. Очень долгий срок службы: время непрерывной работы такого двигателя — проверено — составляет более 3 лет.

Высокая тяга: плазменный двигатель в 20 раз превосходит по этому показателю двигатель химический. Высокий удельный импульс: у ионного двигателя ИД-500, сделанного в Центре имени М.В. Келдыша, удельный импульс составляет 70 000 м/с. Но вообще ионы могут разгоняться под действием тока до скоростей большее 200 км/с (у химических двигателей — 3-4,5 км/с). Благодаря всему этому до Марса можно долететь за полтора месяца при полностью управляемом режиме.

И всё это — на расстоянии вытянутой руки! Россия может стать первой страной, не просто отправившей человека к Марсу, но первой в переходе на качественно новый способ передвижения в космосе!

Может. Но станет ли?

«Ничего комментировать не могу…»

В разговоре с Царьградом очень информированный эксперт в области космических исследований академик Михаил Маров, когда-то сам принимавший участие в разработке межпланетных космических аппаратов, продемонстрировал скепсис относительно перспектив скорого испытания русского космического корабля с ядерной двигательной установкой.

Академик РАН, заведующий отделом планетных исследований и космохимии Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН Михаил Маров. Фото: Георгий Поляков/Интерпресс/ТАСС

Дело в том, что я бы мог вам комментировать более или менее ответственно, если бы дело шло о советской эпохе, — заявил он. — Вот тогда было всё, в общем, довольно чётко, хотя и много было секретности. Но то, что было решено, довольно чётко выполнялось. Сейчас же я ничего комментировать не могу. Потому что все планы сегодня уползают вправо, причём никто за это ответственности не несёт. Хотя эти проекты, скажем, «Луна-Глоб», «Луна-Ресурс» — всё это в федеральной космической программе. А тогда, если проект был в аналоге федеральной программы, то есть назван в постановлении ЦК и Совмина, то если генеральный или главный конструктор говорил, что он изделие вовремя не может сделать, ему говорили очень коротко и спокойно: ну, тогда положишь на стол партбилет. И это, как вы понимаете, было настолько значимо с точки зрения крушения карьеры, что люди делали всё, что могли и не могли, чтобы выдержать плановые сроки.

Вот жил в своё время конструктор Георгий Бабакин, напомнил академик Маров. Это человек, который за шесть лет сделал 16 космических аппаратов!

«При мне он обещал Келдышу сделать за два года возврат грунта с Луны, — рассказал учёный. — И это вошло потом в постановление ЦК и Совмина. И это было сделано. А вот сейчас, когда вы меня спрашиваете, я был бы очень-очень рад сказать: да, всё великолепно. Всё, что и как заявлено, будет сделано. Но я не могу так сказать».

Так что хорошо то, что делается. Но нашему космосу сегодня больше всего нужна простая метла. Которая подчистила бы все те горы мусора, полуправд и пустозвонства, которые скопились в отрасли за последние десятилетия.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector