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

Время работы двигателей ракет

Космические моторы. Главные разработки Валентина Глушко, известные на весь мир

2 сентября исполнилось 110 лет со дня рождения инженера, ученого и конструктора, занимавшегося разработкой ракетных двигателей и космических систем, — Валентина Петровича Глушко. При его непосредственном участии был разработан целый ряд двигателей, на которых до сегодняшнего дня летают космические носители «Союз» и «Протон», а также межконтинентальная баллистическая ракета «Воевода», которая известна на Западе как «Сатана». ТАСС собрал главные изобретения знаменитого конструктора ракетно-космической техники.

Твердотопливные ракеты: топливная смесь

Ракетные двигатели на твердом топливе — это первые двигатели, созданные человеком. Они были изобретены сотни лет назад в Китае и используются до сих пор. О красных бликах ракет поется в национальном гимне (написанном в начале 1800-х) — имеются в виду небольшие боевые ракеты на твердом топливе, используемые для доставки бомб или зажигательных устройств. Как видите, такие ракеты существуют уже давненько.

Идея, которая лежит в основе ракеты на твердом топливе, довольно проста. Вам нужно создать нечто, что будет быстро гореть, но не взрываться. Как вы знаете, порох не подходит. Оружейный порох на 75 % состоит из нитрата (селитры), 15 % угля и 10 % серы. В ракетном двигателе взрывы не нужны — нужно, чтобы топливо горело. Можно изменить смесь до 72 % нитрата, 24 % угля и 4 % серы. Вместо пороха вы получите ракетное топливо. Эта смесь будет быстро гореть, но не взорвется, если правильно ее загрузить. Вот типичная схема:

Запуск на скорости

Над созданием таких ядерных установок в СССР и США работали еще с 50-х годов прошлого века.

Принцип действия ядерных двигателей ракет объяснить довольно просто — они похожи на прямоточные реактивные двигатели. Внутрь двигателя такого типа на очень большой скорости поступает воздух, он сжимается за счет конструкции внутреннего воздушного канала, затем попадает в камеру сгорания, где воспламеняется при помощи впрыскивания топлива. Далее воздушно-топливная смесь, сгорая, устремляется на огромной скорости наружу через сопло и разгоняет аппарат еще сильнее.

В ядерной установке отличие заключается в том, что впрыск топлива и его воспламенение заменяется на нагрев воздуха в реакторе. Именно по этому принципу действовала ракета, которую в США создавали в рамках проекта SLAM (Supersonic Low-Altitude Missile — сверхзвуковая низковысотная ракета).

В Британии фирма Avro также проектировала аналогичную ракету, однако британцы остановились, не дойдя до испытаний ядерного двигателя. В США проект свернули, уже проверив работу прототипа двигателя на земле.

В СССР также работали над реактивными двигателями, был создан и испытан ядерный РД-0410 (это был не прямоточный двигатель, в нем рабочим телом был водород, поступавший из бака и разгонявшийся в реакторе).

В любом случае для крылатой ракеты, о которой говорил Путин, нужен прямоточный двигатель с ядерной установкой. Как и любой прямоточный двигатель, он может запуститься на скорости, превышающей звуковую, то есть его необходимо сначала разогнать.

Контрольный выстрел: Почему США «убили» ракетные двигатели РД-180

Коллаж © LIFE. Фото © Shutterstock

Почему США отказались от РД-180

На двигатель РД-180 американские ракетостроители обратили внимание ещё в 1996 году. Тогда российский кислородно-керосиновый агрегат выиграл тендер и был рекомендован к применению на проектируемых ракетах «Атлас-3» и «Атлас-5». Для российских предприятий это был глоток свежего воздуха — страна переживала непростые времена, и приток твёрдой валюты на счета был как нельзя кстати. 21 год подряд на РД-180 зарабатывались неплохие деньги — за это время в России было собрано 122 ракетных двигателя, которые всегда работали как часы и выводили на орбиту не только научные и исследовательские модули и зонды, но и военные спутники Пентагона. Каждый из них обошёлся американцам примерно в 9 млн долларов, и Россия заработала на поставках РД-180 более 1,2 млрд долларов.

Фото © ТАСС / ГК «Роскосмос»

Читать еще:  Будет ли троить двигатель при неисправном дмрв

Но после того, как в США появился Илон Маск, а его SpaceX доказала, что Пентагон серьёзно переплачивает за пуски крупным компаниям (таким, как Lockheed Martin/Boeing и их United Launch Alliance), всё начало меняться. Гибкая и готовая к быстрым проектам компания Илона Маска показала, как нужно строить ракеты, в ULA задумались, как сделать запуски собственных ракет ещё дешевле. Тут как нельзя кстати появился Джефф Безос — он заявил, что сможет сделать двигатель не хуже российского, и, надо признаться, сдержал слово. Почти. Метан-кислородный BE-4 рождался медленно и тяжело, но это молодой американской компании можно простить — у Blue Origin, которую основал самый богатый человек в мире, не было опыта разработки сложных ракетных систем. При этом консультанты Конгресса США пару раз впадали в панические атаки и заявляли, что альтернативы российскому ракетному двигателю не будет как минимум до 2030 года.

Последняя партия двигателей РД-180 уже собрана, продана и доставлена клиенту, а это значит, что о новых закупках можно будет забыть. По крайней мере, на время. Но могут ли американцы просто взять и отказаться от закупок российских двигателей?

Давай по новой, Миша: Почему эпичный взрыв украинской ракеты назвали успехом

BE-4 против РД-180

Американский BE-4 построен по схожей с РД-180 схеме с замкнутым циклом работы, но уступает ему по целому ряду характеристик — давлению внутри камеры сгорания (261 бар против 134), тяге, он почти на 700 килограммов тяжелее РД-180 и к тому же о его надёжности пока нельзя говорить с абсолютной уверенностью.

Есть вопросы и по цене — некоторые американские аналитики заявляют, что себестоимость каждого BE-4 около 8,5 млн долларов, а вместе с наценкой его стоимость может возрасти до 10–11 млн долларов. Но для американцев такие аргументы значения не имеют, и вопрос, кажется, уже решён — последние ракеты «Атлас-5», на которые устанавливались российские двигатели, проданы под пуски, больше производить их не будут.

На смену «Атлас-5» в ближайшее время планируют создать ракету «Вулкан», однако дата начала её лётных испытаний неизвестна, а ракета, по слухам, спроектирована с целым рядом ошибок. Кроме того, по словам популяризатора космонавтики Виталия Егорова, строить многоразовый вариант этой ракеты пока не планировали.

Её могут сделать частично многоразовой. Единственное, что там можно спасать, — это двигательный отсек. Полностью многоразовая первая ступень предполагается только в ракете New Glenn, которую разрабатывает та же компания Blue Origin, что создала BE-4

» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2021/9/5/1114543044131.4421.png» loading=»lazy» />

» ratio=»1/1″ src=»https://static.life.ru/publications/2021/9/5/1114543044131.4421.png» loading=»lazy» />

Украсть нельзя скопировать: Какие технологии Россия может отобрать у Илона Маска?

Почему Илон Маск — гений?

Отказ от запусков ракет «Атлас-5» и использования российских двигателей на какое-то время может оставить United Launch Alliance без космоса. Пока турбулентность, связанная с разработкой новых ракет, будет тревожить ULA, запуски в интересах госзаказчиков будет проводить Илон Маск, у которого давно готовы двигатель, ракета и собственные космодромы на подходе. К тому же почти сразу решается вопрос с импортозамещением — эксперты отмечают, что даже если BE-4 будет вдвое дороже российского РД-180, то отказываться от него в США не станут. Во-первых, политика «национальной безопасности», во-вторых, технологическая гонка, которая, кто бы что ни говорил, только набирает обороты и демонстрировать собственные достижения крайне важно.

Один из четырех российских ракетных двигателей РД-180, изготовленный по заказу США на НПО «Энергомаш». Фото © ТАСС / Филиппов Алексей

Чем дольше Blue Origin будет доводить «убийцу РД-180» до ума, тем больше денег получит Илон Маск — по слухам, доработкой конструкции собственных двигателей инженеры Джеффа Безоса планируют заниматься вплоть до 2024 года. Когда будут израсходованы все запасы российских двигателей и все корпуса для ракет «Атлас-5», единственным поставщиком пусковых услуг (пусть и на время) останется Илон Маск.

Читать еще:  Где находиться датчик температуры двигателя форд фокус 2

Гениальный вор или талантливый инженер: 5 российских изобретений, на которых Илон Маск заработал миллиарды

Россия наносит ответный удар?

История с отказом США от РД-180 неприятная, но, тем не менее, не смертельная. Спрос на российские ракетные двигатели в США по-прежнему сохраняется. Летом 2021 года стало известно, что Россия начала продажи двигателей РД-181, которые устанавливают на ракеты Antares, поэтому говорить о том, что США отказываются от российских технологий, было бы неправильно. Но и в России есть проблемы. Например, разработка метан-кислородного двигателя РД-0169, который может стать главным конкурентом американских Raptor и BE-4, по слухам, запаздывает — создание опытного прототипа сдвинулось на 2025 год.

К тому моменту, как этот двигатель появится в России, ситуация на рынке пусковых услуг обострится до предела. Активную борьбу между собой будут вести сразу три ключевых игрока — SpaceX Илона Маска, Blue Origin Джеффа Безоса и российские поставщики космической техники. Маск первым вышел на технологический пик и пока лидирует как в космической гонке, так и в умении договариваться с правительством США о финансировании. Двигатель BE-4 Джеффа Безоса пока не воспринимается экспертами как беспроблемный, а Россия продолжает поставлять США кислородно-керосиновые двигатели, которые являются одними из самых надёжных в мире, но параллельно отстаёт в разработке новой ракеты и принципиально нового двигателя.

Илон Маск наносит ответный удар: 5 технологий SpaceX, которые могут «убить» российскую космонавтику

Кому достанутся многомиллионные контракты на пусковые услуги в ближайшие десять лет, станет ясно лишь после того, как все участники решат сложные проблемы, связанные с разработкой и производством новейшей техники. Для Blue Origin принципиальным вопросом остаётся создание ракеты New Glenn и двигателя BE-4, для России — двигателя РД-0169 и ракеты «Союз-5». Тот, кто сможет предложить заказчикам пусков самые выгодные условия, и победит в космическом состязании. И шансы на успех всех участников, включая Россию, высоки как никогда.

  • Статьи
  • двигатели
  • рд180
  • рд181
  • NASA
  • Илон Маск
  • spacex
  • blueorigin
  • Космонавтика
  • Наука и Технологии

Комментариев: 1

Интересно, на каких движках американцы летали на Луну полвека назад?

Из воспоминаний ветеранов

Виктор Бузняков, работник предприятия с 48-летним стажем, руководитель филиала ОАО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова» с 1981 по 2004 год:

— Объем работ у нашего филиала был громадным. Но было интересно, так как все делалось впервые. Главной продукцией, конечно же, стали ракетные двигатели.

Сейчас нередко вспоминают нелегкую, даже драматичную историю легендарного ракетного двигателя НК-33. В 1974 году поступил приказ приостановить его испытания. Николай Дмитриевич Кузнецов и коллектив знали, насколько перспективно это изделие, обогнавшее время. Но приказ есть приказ. Кузнецов, не ставя в известность вышестоящие инстанции, вывез на «Химзвод» все имевшиеся серийные и опытные образцы, изготовленные к ним детали и узлы. Он принял абсолютно правильное решение, не разрушив, не разрезав, не пустив в переплавку свое детище, потому что понимал, что его время еще наступит.

На «Химзаводе» хранилось более ста двигателей. Основная их часть находилась в кирпичном корпусе недалеко от испытательного стенда №120. В большом помещении с воротами на кодовом замке соорудили перегородку из металлических листов, за которой впритык друг к другу в вертикальном положении установили НК-33 и НК-43. Каждое изделие было в чехле из плотной натуральной ткани. Они сохранились в прекрасном состоянии.И вот, как и надеялся Николай Дмитриевич, время НК-33 пришло. С ним поднялись в космос и отечественные, и американские ракеты-носители.

Яков Вольпин, ветеран производства ракетных двигателей, стаж работы на предприятии более 50 лет:

— Мне удалось поработать с выдающимися конструкторами Сергеем Павловичем Королевым, Валентином Петровичем Глушко, Николаем Дмитриевичем Кузнецовым. Когда стало понятно, что завод будет заниматься ракетными двигателями, я был в должности заместителя начальника цеха. Нам предложили послать своих представителей в Химки, чтобы ознакомиться с производством, ведь для нас это было абсолютно новое направление. Туда поехало много «фрунзенцев». Надо отдать должное, военные нам очень здорово помогли. Они с этим делом были знакомы, в то время как мы, словно слепые котята, на первых порах не знали, что делать: абсолютно другие давления, абсолютно другие стенды — все другое.

Читать еще:  Двигатель ahs технические характеристики

Как набирали людей на ракетное производство? В основном пользовались «внутренним» человеческим ресурсом завода. Начальники цехов, оставшиеся в авиационных группах, конечно, сопротивлялись: жаль было отдавать самых грамотных и ответственных специалистов.

Были введены стопроцентная военная приемка, тройной контроль. На первых порах целые партии уходили в брак. Мы просто обязаны были перестроить свои взгляды — все, от рабочего до контролера, мастера, технолога. Мы получили очень много новых станков, более точных, собирали все самое лучшее со всех цехов.

И вот первые испытания. Они прошли хорошо. Директором у нас тогда был Петр Денисович Лаврентьев. Он пришел в цех, поздравил нас, руководство и рабочих. Мы ликовали! За такой короткий промежуток времени изготовить сложнейшую и новую для нас продукцию — это прорыв. Мы очень гордились своей профессией и тем, что делаем уникальную технику.

Кстати, даже дома никто не знал, что именно мы производим. Родные, может, и догадывались, но спрашивать об этом было не принято.

Василий Бублик, испытатель первых серийных двигателей, стаж работы на предприятии 55 лет:

— У меня, молодого инженера, с декабря 1958 года начались командировки в ОКБ-456 Государственного комитета оборонной техники города Химки. Именно там проводились первые огневые испытания двигателей, изготовленных Куйбышевским заводом №24 имени Фрунзе. Потом их перенесли в «НИИхиммаш», а в 1961 году было окончено строительство испытательного комплекса «Химзавод». Мы сразу начали отлаживать все системы, и уже 31 августа провели первые испытания.

Осенью 1966 года встал вопрос о проведении на первом стенде испытаний НК-33. Они прошли ночью 13 апреля 1967 года. Сам Николай Дмитриевич Кузнецов присутствовал только на одном испытании. Приезжали его заместители, которые очень тщательно контролировали ход работ.

Когда стало известно, что американцы первыми побывали на Луне, все чувствовали, что испытания НК-33 скоро прекратятся. Так и случилось, ведь лунную программу в нашей стране тогда закрыли. Однако, как показало время, история НК-33 на этом не закончилась. Ведь все его испытания на «Химзаводе» проходили практически без изъянов. Двигатель действительно очень надежный.

Иван Таябин, бывший заместитель начальника сборочного цеха №4, стаж работы на предприятии 54 года:

— Знали ли мы в 1961 году, что на наших двигателях отправится в космос первый человек?Официальной информации об этом никто не давал. Знали, что двигатели для ракеты, но ведь были ракеты и военного назначения. Когда полетел Гагарин, я находился в отпуске, сообщение услышал по радио. Радовался и ликовал вместе со всеми, но о том, что имею к этому какое-то отношение, узнал, только когда вернулся на работу.

В наш цех приводили каждую делегацию, которая приезжала на завод. Так что я видел многих космонавтов, хотя вот именно Гагарина не пришлось. Неоднократно встречал Сергея Павловича Королева. Личной беседы с ним не имел, но чисто внешне он воспринимался как человек-сила, обладающий большой энергией. Появлялась гордость за него, за себя, за причастность к важному государственному делу. На завод он приезжал несколько раз, интересовался нашими делами. С ним решали технические вопросы сначала по РД-107, а позже по двигателям для «лунной» ракеты, работать над которой тоже начинали в цехе №4.

Редакция «Самарской газеты» благодарит за помощь в подготовке материала отдел по связям с общественностью ПАО «ОДК-Кузнецов». Фотографии предоставлены ПАО «ОДК-Кузнецов»

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector