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

Двигатели энергомаш что будет

Сравнение ракетных двигателей Merlin, Raptor, BE-4, РД-180, RS-25 и F-1

В прошлом месяце на ресурсе Everyday Astronaut вышел чрезвычайно полезный и содержательный обзор современных и находящихся в разработке ракетных двигателей. Русский перевод статьи на днях опубликовал Alpha Centauri. Героями публикации стали следующие модели:

  • Merlin (SpaceX, США) — используется в ракетах семейства Falcon: 1 шт. на первой ступени Falcon 1, 9 шт. на первой ступени и 1 шт. на второй ступени Falcon 9, 27 шт. на первой ступени (по 9 шт. на каждом из трех ускорителей) и 1 шт. на второй ступени Falcon Heavy
  • Raptor (SpaceX, США) — проходит испытания, предназначен для сверхтяжелой ракеты BFR (31 шт. на первой ступени и 7 шт. на второй ступени)
  • BE-4 (Blue Origin, США) — проходит испытания, предназначен в частности для тяжелой ракеты New Glenn
  • РД-180 (НПО Энергомаш, РФ) — двухкомпонентный двигатель, используется в первых ступенях американских ракет Atlas III и Atlas V (1 шт.)
  • RS-25 (Aerojet Rocketdyne, США) — использовался в многоразовом орбитальном ракетоплане космического челнока Space Shuttle (3 шт.), также планируется к использованию в первой ступени (4 шт.) сверхтяжелой ракеты SLS
  • F-1 (Aerojet Rocketdyne, США) — использовался в первой ступени (5 шт.) свертяжелой (на сегодня — самой тяжелой из когда-либо созданных) ракеты Saturn V, на которой 50 лет назад был выполнен первый в истории пилотируемый полет с посадкой на Луну.

Ракетный двигатель Merlin

Прежде чем начать с описания характеристик всех шести двигателей, давайте вкратце рассмотрим основные их параметры:

Цикл. Он бывает открытым или закрытым. В открытом часть топлива используется для приведения в действие турбо-насосного агрегата (вращения турбины, подающей топливо из бака в двигатель), после чего отработанная струя газа отводится наружу и теряется.

В закрытом цикле эта струя из газогенератора турбо-насосного агрегата подается в камеру сгорания, пройдя предварительное окисление кислородом для полного выгорания, и таким образом увеличивает тягу. Эту чрезвычайно сложную технологию впервые разработали и использовали в СССР, в двигателе НК-15, созданном для сверхтяжелой ракеты Н-1 (все четыре её испытания закончились неудачей, проект был закрыт). Аналогичная схема применяется в РД-180, который великолепным назвал даже Илон Маск.

В США эту схему применили в двигателе, где вместо керосина использовался жидкий водород — RS-25 орбитального ракетоплана Space Shuttle (Aerojet Rocketdyne). Его советским аналогом стал РД-0120, созданный для второй ступени ракеты-носителя Энергия. В двигателе замкнутого цикла вместо одного общего газогенератора установлены два — отдельно для водородного и кислородного насосов (поскольку жидкий водород является намного менее плотным, чем керосин и жидкий кислород). Во избежание утечек взрывоопасного водорода инженеры Aerojet Rocketdyne задействовали специальные прокладки, находившиеся под давлением безопасного в этом отношении гелия.

Недостатком RS-25 было то, что кислород в нем газифицировался частично — остальная часть в смесительную головку камеры поступала в жидком виде. Полная газификация задумывалась только в трех двигателях:

  • РД-270 (СССР), разработка и испытания которого были приостановлены после сворачивания проекта по созданию сверхтяжелой ракеты УР-700
  • «Интегрированном демонстраторе силовой насадки» (США), разработка которого также была прекращена
  • Raptor компании SpaceX.

Таким образом, в случае удачи Raptor станет первым в истории серийным ракетным двигателем закрытого цикла с полной газификацией. Согласно Википедии, «при использовании данной схемы турбины могут иметь мéньшую рабочую температуру, так как через них проходит бóльшая масса, что должно привести к более продолжительному функционированию двигателя и его бóльшей надёжности». Как вы понимаете, для многоразовых ракет SpaceX это преимущество является ключевым.

Топливо. Рассматриваемые в статье ракетные двигатели используют один из следующих видов топлива: керосин, жидкий метан (природный газ) или жидкий водород. Ключевыми характеристиками топлива являются:

  • Плотность, измеряемая в граммах на литр. Чем она больше, тем больше топлива вместит топливный бак.
  • Соотношение масс сжигаемого горючего и окислителя (в качестве которого выступает жидкий кислород) — стехиометрический коэффициент. Сочетание плотности топлива со стехиометрическим коэффициентом определяет:
  • Количество литров топлива, требуемого на один литр окислителя. В свою очередь этот показатель определяет пропорцию объемов баков для топлива и жидкого кислорода.
  • Удельная тяга. Чем она больше, тем меньше топлива надо потратить, чтобы получить определённое количество движения. Выражаясь в секундах, удельная тяга показывает сколько времени двигатель может создавать тягу в 1 Н (Ньютон — сила, изменяющая за 1 секунду скорость тела массой 1 кг на 1 м/с в направлении действия силы), истратив при этом 1 кг топлива. Соответственно, чем удельная тяга больше, тем лучше.
  • Температура кипения — определяет температуру, при которой топливо из жидкого состояния переходит в газообразное. Чем она ниже, тем сложнее и дороже хранить данное топливо.
  • Температура горения — напротив, чем она ниже, тем лучше, поскольку меньше изнашивается двигатель (что опять же критично для многоразовых ракет).

В таблице снизу представлены все перечисленные выше характеристики:

Керосин (RP-1)Жидкий метанЖидкий водород
Плотность813 г/л422 г/л70 г/л
Стехиометрический коэффициент2.73.76
Кол-во топлива на 1 л окислителя0.520.732.72
Удельная тяга370 сек459 сек532 сек
Температура кипения490 К111 К20 К
Температура горения3,670 К3,550 К3,070 К

Как видим, в целом керосин в качестве топлива представляется более предпочтительным, за исключением таких параметров как удельная тяга и температура горения — здесь лидирует водород и занимает промежуточное положение метан. Почему же, в таком случае, некоторые производители ракет керосину предпочли метан или водород? Ответ кроется в миссиях, для которых эти ракеты, с заделом на будущее, предназначены — метан с водородом можно производить на Марсе. И соответственно не брать с собой топливо на обратную дорогу.

Теперь давайте рассмотрим характеристики самих ракетных двигателей:

MerlinRaptorBE-4РД-180RS-25F-1
ПроизводительSpaceX (США)SpaceX (США)Blue Origin (США)НПО Энергомаш (РФ)Aerojet Rocketdyne (США)Aerojet Rocketdyne (США)
Ракета-носительFalcon 9 (9 + 1)
Falcon Heavy (27 + 1)
BFR (31 + 7)New Glenn (7)Atlas III (1)
Atlas V (1)
ракетоплан Space Shuttle (3)
SLS (4)
Saturn V (5)
Первый рабочий полет201020212021-20222000
2002
1982
2020
1968
ЦиклОткрытыйЗакрытый (полная газификация)Закрытый (частичная газификация)Закрытый (частичная газификация)Закрытый (частичная газификация)Открытый
ТопливоКеросинМетанМетанКеросинВодородКеросин
Давление в камере97 бар270 бар135 бар257 бар206 бар70 бар
Тяга0.84 мН2.00 мН2.40 мН3.83 мН1.86 мН6.77 мН
Тяговооруженность198:1107:180:178:173:194:1
Удельная тяга282 сек
311 сек
330 сек
350 сек
310 сек
340 сек
311 сек
338 сек
366 сек
452 сек
263 сек
304 сек

Здесь следует сразу оговорить, что приведенные в таблице характеристики не являются рекордными — например, у 4-камерного советского двигателя РД-170, разработанного для ракеты-носителя «Энергия», тяга была на несколько процентов больше, чем у F-1 — при том, что последний был крупнее и расходовал больше топлива.

Что касается эффективности, то её обычно оценивают по тяговооруженности (отношению тяги двигателя к его весу) и, в большей степени, удельной тяге. Напомню, что она показывает сколько секунд двигатель сможет создавать тягу в 1 Ньютон, истратив при этом 1 кг топлива. В таблице удельная тяга приводится в двух значениях, на уровне моря и в вакууме. В нашей таблице по тяговооруженности с большим отрывом от всех остальных двигателей лидирует Merlin, а по удельной тяге — RS-25.

Но пожалуй главный интерес представляет цена вопроса — сколько же стоят все эти двигатели? Если сведения Everyday Astronaut более-менее достоверны, то картина складывается такая:

MerlinRaptorBE-4РД-180RS-25F-1
Цена одного двигателя$50 млн$30 млн
Ракета-носительFalcon HeavyBFRNew GlennAtlas VSLSSaturn V
Кол-во двигателей у первой ступени27317145
Полная стоимость$27 млн$62 млн$14 млн$25 млн$200 млн$150 млн
Цена на 1 кН (единицу тяги)$1,170$1,000$3,333$6,527$26,881$4,431
Ресурс (кол-во запусков)1050251191
Полная стоимость на один полет$2.7 млн$1.24 млн$0.56 млн$25 млн$10.5 млн$150 млн
Полезная нагрузка (НОО)30 т (1)100 т45 т20 т95 т140 т
Полная стоимость на 1 т$90 тыс$12.4 тыс$12.4 тыс$1.25 млн$110.5 тыс$1.07 млн
Читать еще:  Что входит ремкомплект для двигателя

(1) Как уже рассказывал Gadgets News, в многоразовой опции полезная нагрузка Falcon Heavy составляет не 63.8 т, а 30 т — требуется брать больше топлива для возврата трех бустеров первой ступени. В отношении остальных многоразовых ракет я исхожу из того, что заявленная по ним полезная нагрузка также относится к многоразовой опции.

Обратите внимание, что в стоимость доставки на НОО заложена цена только двигателей первой ступени. По этому критерию мы получаем любопытное совпадение между BFR и New Glenn — $12.4 тыс за одну тонну. Это примерно на один порядок дешевле Falcon Heavy и SLS, и на два порядка — Atlas V и Saturn V.

Как уже рассказывал Gadgets News, путем сравнения цены запуска Falcon Heavy в разных опциях получается, что центральный ускоритель первой ступени FH оценивается SpaceX в $5 млн, а боковые — по $27.5 млн каждый. Откуда взялась столь существенная разница между, казалось бы, примерно одинаковыми ускорителями, непонятно. Я подозреваю, что сведения о цене запуска FH с сохранением всех трех ускорителей ($90 млн) неверны — уверено можно говорить лишь о ценах запуска с потерей двух боковых и центрального ($150 млн), а также с сохранением двух боковых ($95 млн) ускорителей. Предполагая примерно одинаковую цену всех трех ускорителей, будем считать, что настоящая цена запуска FH с полным сохранением первой ступени составляет 95-(150-95)/2=$62.5 млн. Эта цена почти соответствует запуску Falcon 9 с сохранением первой ступени.

Правда, и в этом случае не вполне понятно почему вторая ступень FH стоит 150-30×3=$60 млн, а вторая ступень Falcon 9 — 60-30=$30 млн (для простоты все числа округлены). Разницу в $30 млн предварительно будем считать наценкой за сложность. В перспективе, вероятно, цены второй ступени FH и Falcon 9 сравняются на уровне $30 млн, что составляет $1 млн за тонну (напомню, что полезная нагрузка FH с возвратом первой ступени составляет 30 т). Исходя из ресурса первой ступени (три ускорителя по цене $30 млн каждый) в 10 запусков, полная цена доставки на НОО одной тонны полезного груза ракетой FH составит (30×3)/10/30 + 1 = $1.3 млн (в т.ч. $90 тыс — за износ двигателей). Для сравнения, отправка на НОО 63.8 т полезного груза с потерей первой ступени ($150 млн) стоит $2.3 млн.

Таким образом, будущее снижение стоимости запусков Falcon Heavy обещает стать существенным, но отнюдь не революционным. Другое дело — BFR, у которой многоразовыми являются обе ступени, и вдобавок заявленный ресурс составляет 50 запусков. Если сделать смелое допущение, что и у BFR на ракетные двигатели приходится около 1/3 цены, то полная стоимость этой сверхтяжелой ракеты составит (31+7)×2×3=$228 млн. С учетом дополнительных сложностей её изготовления округлим эту сумму до $250 млн. Соответственно каждый из 50 запусков будет стоить $5 млн, а стоимость доставки груза на НОО составит $50 тыс за тонну. И вот это на рынке орбитальных запусков действительно станет революцией — если, конечно, сбудутся обещания SpaceX.

В России испытали детонационные ракетные двигатели

Детонационный двигатель, сущность, строение и принцип работы:

Детонационный двигатель (импульсный, пульсирующий двигатель) идет на смену обычного реактивного двигателя. Чтобы понять сущность детонационного двигателя надо разобрать обычный реактивный двигатель.

Обычный реактивный двигатель устроен следующим образом.

В камере сгорания происходит сгорание топлива и окислителя, в качестве которого выступает кислород из воздуха. При этом давление в камере сгорания постоянно. Процесс горения резко повышает температуру, создает неизменный пламенный фронт и постоянную реактивную тягу, истекающую из сопла. Фронт обычного пламени распространяется в газовой среде со скоростью 60-100 м/сек. За счет этого и происходит движение летательного аппарата. Однако современные реактивные двигатели достигли определенного предела КПД, мощности и других характеристик, повышение которых практически невозможно либо крайне затруднительно.

В детонационном (импульсном или пульсирующем) двигателе горение происходит путем детонации. Детонация — это процесс горения, но которое происходит в сотни раз быстрее, чем при обычном сжигании топлива. При детонационном горении образуется детонационная ударная волна, несущая со сверхзвуковой скоростью. Она составляет порядка 2500 м/сек. Давление в результате детонационного горения стремительно возрастает, а объем камеры сгорания остается неизменным. Продукты горения вырываются с огромной скоростью через сопло. Частота пульсаций детонационной волны достигает несколько тысяч в секунду. В детонационной волне нет стабилизации фронта пламени, на каждую пульсацию обновляется топливная смесь и волна запускается вновь.

Давление в детонационном двигателе создается за счет самой детонации, что исключает подачу топливной смеси и окислителя при высоком давлении. В обычном реактивном двигателе, чтобы создать давление тяги в 200 атм., необходимо подавать топливную смесь под давлением в 500 атм. В то время как в детонационном двигателя – давление подачи топливной смеси – 10 атм.

Камера сгорания детонационного двигателя конструктивно имеет кольцевую форму с форсунками, размещёнными по её радиусу для подачи топлива. Волна детонации пробегает по окружности вновь и вновь, топливная смесь сжимается и выгорает, выталкивая продукты сгорания через сопло.

Топливо взрывается — полет нормальный

На энергомашевских двигателях взлетает более девяносто процентов ракет-носителей в России.. Фото: Олеся Курпяева

Детонация — это взрыв. Можно ли ее сделать управляемой? Можно ли на базе таких двигателей создать гиперзвуковое оружие? Какие ракетные двигатели будут выводить необитаемые и пилотируемые аппараты в ближний космос? Об этом наш разговор с заместителем гендиректора — главным конструктором «НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко» Петром Левочкиным.

Петр Сергеевич, какие возможности открывают новые двигатели?

Петр Левочкин:

Если говорить о ближайшей перспективе, то сегодня мы работаем над двигателями для таких ракет, как «Ангара А5В» и «Союз-5», а также другими, которые находятся на предпроектной стадии и неизвестны широкой публике. Вообще наши двигатели предназначены для отрыва ракеты от поверхности небесного тела. И она может быть любой — земной, лунной, марсианской. Так что, если будут реализовываться лунная или марсианская программы, мы обязательно примем в них участие.

Какова эффективность современных ракетных двигателей и есть ли пути их совершенствования?

Петр Левочкин:

Если говорить об энергетических и термодинамических параметрах двигателей, то можно сказать, что наши, как, впрочем, и лучшие зарубежные химические ракетные двигатели на сегодняшний день достигли определенного совершенства. Например, полнота сгорания топлива достигает 98,5 процента. То есть практически вся химическая энергия топлива в двигателе преобразуется в тепловую энергию истекающей струи газа из сопла.

Совершенствовать двигатели можно по разным направлениям. Это и применение более энергоемких компонентов топлива, введение новых схемных решений, увеличение давления в камере сгорания. Другим направлением является применение новых, в том числе аддитивных, технологий с целью снижения трудоемкости и, как следствие, снижение стоимости ракетного двигателя. Все это ведет к снижению стоимости выводимой полезной нагрузки.

Однако при более детальном рассмотрении становится ясно, что повышение энергетических характеристик двигателей традиционным способом малоэффективно.

Использование управляемого взрыва топлива может дать ракете скорость в восемь раз выше скорости звука

Петр Левочкин:

Увеличение давления и расхода топлива в камере сгорания, естественно, увеличит тягу двигателя. Но это потребует увеличение толщины стенок камеры и насосов. В результате сложность конструкции и ее масса возрастают, энергетический выигрыш оказывается не таким уж и большим. Овчинка выделки стоить не будет.

То есть ракетные двигатели исчерпали ресурс своего развития?

Петр Левочкин:

Не совсем так. Выражаясь техническим языком, их можно совершенствовать через повышение эффективности внутридвигательных процессов. Существуют циклы термодинамического преобразования химической энергии в энергию истекающей струи, которые гораздо эффективнее классического горения ракетного топлива. Это цикл детонационного горения и близкий к нему цикл Хамфри.

Читать еще:  Громко работает двигатель ваз 21102

Сам эффект топливной детонации открыл наш соотечественник — впоследствии академик Яков Борисович Зельдович еще в 1940 году. Реализация этого эффекта на практике сулила очень большие перспективы в ракетостроении. Неудивительно, что немцы в те же годы активно исследовали детонационный процесс горения. Но дальше не совсем удачных экспериментов дело у них не продвинулось.

Теоретические расчеты показали, что детонационное горение на 25 процентов эффективней, чем изобарический цикл, соответстветствующий сгоранию топлива при постоянном давлении, который реализован в камерах современных жидкостно-рактивных двигателей.

А чем обеспечиваются преимущества детонационного горения по сравнению с классическим?

Петр Левочкин:

Классический процесс горения — дозвуковой. Детонационный — сверхзвуковой. Быстрота протекания реакции в малом объеме приводит к огромному тепловыделению — оно в несколько тысяч раз выше, чем при дозвуковом горении, реализованному в классических ракетных двигателях при одной и той же массе горящего топлива. А для нас, двигателистов, это означает, что при значительно меньших габаритах детонационного двигателя и при малой массе топлива можно получить ту же тягу, что и в огромных современных жидкостных ракетных двигателях.

Не секрет, что двигатели с детонационным горением топлива разрабатывают и за рубежом. Каковы наши позиции? Уступаем, идем на их уровне или лидируем?

Петр Левочкин:

Не уступаем — это точно. Но и сказать, что лидируем, не могу. Тема достаточно закрыта. Один из главных технологических секретов состоит в том, как добиться того, чтобы горючее и окислитель ракетного двигателя не горели, а взрывались, при этом не разрушая камеру сгорания. То есть фактически сделать настоящий взрыв контролируемым и управляемым. Для справки: детонационным называют горение топлива во фронте сверхзвуковой ударной волны. Различают импульсную детонацию, когда ударная волна движется вдоль оси камеры и одна сменяет другую, а также непрерывную (спиновую) детонацию, когда ударные волны в камере движутся по кругу.

Насколько известно, с участием ваших специалистов проведены экспериментальные исследования детонационного горения. Какие результаты были получены?

Петр Левочкин:

Были выполнены работы по созданию модельной камеры жидкостного детонационного ракетного двигателя. Над проектом под патронажем Фонда перспективных исследований работала большая кооперация ведущих научных центров России. В их числе Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева, МАИ, «Энергия» мы пытаемся определить, как может в перспективе выглядеть двигатель в целом с детонационной камерой применительно к разгонным блокам.

На каких двигателях человек полетит к дальним планетам?

Петр Левочкин:

По-моему мнению, еще долго мы будем летать на традиционных ЖРД занимаясь их совершенствованием. Хотя безусловно развиваются и другие типы ракетных двигателей, например, электроракетные (они значительно эффективнее ЖРД — удельный импульс у них в 10 раз выше). Увы, сегодняшние двигатели и средства выведения не позволяют говорить о реальности массовых межпланетных, а уж тем более межгалактических перелетов. Здесь пока все на уровне фантастики: фотонные двигатели, телепортация, левитация, гравитационные волны. Хотя, с другой стороны, всего сто с небольшим лет назад сочинения Жюля Верна воспринимались как чистая фантастика. Возможно, революционного прорыва в той сфере, где мы работаем, ждать осталось совсем недолго. В том числе и в области практического создания ракет, использующих энергию взрыва.

«Научно-производственное объединение Энергомаш» основано Валентином Петровичем Глушко в 1929 году. Сейчас носит его имя. Здесь разрабатывают и выпускают жидкостные ракетные двигатели для I, в отдельных случаях II ступеней ракет-носителей. В НПО разработано более 60 различных жидкостных реактивных двигателей. На двигателях «Энергомаша» был запущен первый спутник, состоялся полет первого человека в космос, запущен первый самоходный аппарат «Луноход-1». Сегодня на двигателях, разработанных и произведенных в НПО «Энергомаш», взлетает более девяноста процентов ракет-носителей в России.

Инфографика «РГ» / Александр Смирнов / Сергей Птичкин

Взрыволет

Еще одна очень оригинальная концепция термоядерного ракетного двигателя — проект «Орион», который на полном серьезно разрабатывался в США в 1950—1960-х годах. Он предполагал использовать для полета… сотни и тысячи ядерных боеголовок, взрываемых одна за другой! Ядерные взрывы предполагалось производить позади корабля, при этом должны были использоваться специальные боезаряды, дающие две направленные струи плазмы, одна из которых попадала в специальную тяговую плиту корабля, толкая его вперед. Тяга также создавалась за счет испарения масла, которым опрыскивалась эта плита. Испарение масла охлаждало плиту, защищая ее от разрушения. Согласно расчетам, удельный импульс должен был составлять десятки тысяч метров в секунду, при этом тяги хватило бы для старта с Земли. Были разработаны самые разные варианты таких кораблей, начиная от лунных и заканчивая межзвездными. В рамках проекта были созданы макеты, использующие обычные химические бомбы, доказавшие возможность устойчивого полета за счет серии взрывов. Кроме того, был произведен настоящий ядерный взрыв, в ходе которого подтвердилась возможность создания тяговой плиты.
Даже с учетом технологии многоступенчатых ракет практически невозможно достичь скорости, превышающей удельный импульс более чем в четыре-пять раз. Поэтому с самого начала космических разработок серьезные силы были брошены на увеличение эффективной скорости истечения рабочего тела. Сейчас лучшие ракетные двигатели на химическом топливе (водород-кислородные) лишь приближаются к отметке 4500 м/с, и почти все способы улучшения их характеристик уже исчерпаны. Ядерные ракетные двигатели позволили бы увеличить температуру до десятков тысяч градусов, а скорость истечения — примерно до 20000 м/с, но даже с такими двигателями полет корабля до внешних планет Солнечной системы занял бы годы. А о полетах к звездам и говорить не приходится.

Полный бак

На чем же будут работать звездолеты? Выбор топлива — отдельная серьезная проблема. Проще всего запустить реакцию в смеси дейтерия и трития 1:1. Однако с ее использованием есть большие проблемы. Тритий в природе не встречается, его необходимо получать искусственно. Необходимые количества при этом составят десятки тонн, что во много раз превышает возможности его производства за всю историю! Кроме того, он радиоактивен (хотя и слабо) и благодаря этому саморазогревается, так что его практически невозможно хранить в сжиженном виде, а хранить под давлением, да еще и охлаждать — не самая простая задача.

Поэтому логичным решением представляется производство трития из лития прямо в двигателе, как это планируется делать на термоядерных электростанциях. Но за один проход через реактор успевает прореагировать лишь доля процента термоядерного топлива (в реакторах с инерциальным удержанием — до 10%). В электростанции вся отработанная (попавшая в дивертор) плазма собирается, и тритий может быть использован повторно. Но в двигателе эта плазма выбрасывается, так что на один атом трития, вступивший в реакцию, нужно произвести сотни новых. Однако это невозможно: один термоядерный нейтрон в лучшем случае может произвести два атома трития.

Использование смеси дейтерия и гелия-3 позволяет максимум термоядерной энергии задействовать в производстве тяги, так как «горение» такой смеси дает куда меньше нейтронов и больше быстрых заряженных частиц. Гелий-3 стабилен и совершенно безопасен. Но его на Земле нет. Единственный источник гелия-3 — распад трития, так что производство его в количестве десятков тонн — еще более сложная задача. Теоретически гелий-3 можно добывать на Луне, но для этого потребуется создание мощной космической инфраструктуры (для чего как раз очень пригодился бы термоядерный ракетный двигатель). Стоит отметить еще две проблемы смеси дейтерия и гелия-3: во‑первых, она требует куда большей температуры и времени удержания плазмы, а во-вторых, дает меньшую мощность на единицу объема плазмы.

Поэтому первые термоядерные ракетные двигатели будут работать либо на чистом дейтерии, либо на дейтерии с небольшой (не более нескольких процентов) примесью трития. Недостатки у этого топлива такие же, как и у смеси дейтерия и гелия-3, плюс еще мощное нейтронное излучение. Зато дейтерий относительно дешев и доступен практически в неограниченных количествах. Концентрация примеси трития будет определяться тем, сколько его удастся произвести из лития. Даже небольшая примесь этого изотопа может позволить существенно повысить термоядерную мощность реактора.

Статья «Звездные корабли» опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2013).

Илон Маск против России: двигатель SpaceX побил рекорд отечественного РД-180

Новый двигатель Raptor, разработанный SpaceX, побил рекорд российского РД-180 по уровню давления в камере сгорания. Об этом глава компании Илон Маск заявил в своем Twitter.

Читать еще:  Чип тюнинг бензиновых двигателей хендай

Raptor планируется установить на космический корабль Starship, вторую ступень ракеты BFR, которая сможет доставить астронавтов на Луну и, теоретически, на Марс. 7 февраля 2019 года SpaceX впервые протестировала Raptor и вывела ракетный двигатель на полную мощность. В отличие от подавляющего большинства действующих ракетных двигателей он работает на метане, а не на керосине. Благодаря этому в двигателе не образуется сажи, его проще готовить к повторным полетам. В предыдущих испытаниях давление в камере сгорания достигало 250 атмосфер — показателя, близкого к среднему давлению в российском двигателе РД-180, у которого этот показатель составляет 266,7 бар. Такие двигатели делают на НПО «Энергомаш».

«Сегодня Raptor достиг 268,9 бара, побив предыдущий рекорд, установленный потрясающим российским РД-180», — написал Маск.

Еще в конце декабря основатель SpaceX считал РД-180 самым совершенным двигателем. «Стыдно, что компаниям Boeing и Lockheed нужно использовать российский двигатель на ракете Atlas-5, однако конструкция двигателя великолепна», — написал он в твиттере.

Планы и реальность

Справедливости ради стоит отметить, что двигатель РД-180 производится серийно и уже используется в упомянутом Маском Atlas-5. В будущем его планируется применить в российской сверхтяжелой ракете «Енисей», по данным источника РИА Новости. SpaceX же в своих ракетах пока не использует Raptor. В уже существующих Falcon-9 и Falcon Heavy применяются двигатели Merlin, менее совершенные, чем РД-180. Двигатель Raptor еще только предстоит испытать в составе ракеты, — ее SpaceX также еще лишь предстоит создать. Кроме того, российские двигатели стремится заменить и Джефф Безос — его компания Blue Origin разрабатывает BE-4.

Планируется, что на более совершенных версиях двигателя Raptor инженерам удастся повысить давление до отметки в 300 атмосфер. Маск обещает, что на таких двигателях ракеты SpaceX смогут облететь Луну уже в ближайшее время. В 2019 году SpaceX запланировала запуск тестовой версии Starship, которая получила называние Starhopper. Она должна будет подняться вверх на несколько десятков километров, а затем плавно опуститься обратно на Землю. На ней будут отработаны технологии для создания многоразовой полноценной версии второй ступени BFR — Starship.

В то же время главные конкуренты Маска в борьбе за Луну — ракета SLS, собранная инженерами NASA, и российская ракета-носитель сверхтяжелого класса «Енисей», — многоразовыми не являются. При этом первая российская пилотируемая экспедиция по всей видимости отправиться на Луну не раньше 2031 года.

Если Маску удастся доказать, что его многоразовые ракеты запускать в разы дешевле, то разработки NASA и «Роскосмоса» окажутся устаревшими уже на стадии разработки.

НПО Энергомаш

ОАО «НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко» — российское предприятие, являющееся ведущим разработчиком и производителем жидкостных ракетных двигателей. Основано в 1929 г. Основная продукция — двигатели для нижних ступеней ракет. Предприятие расположено в г. Химки, Московской области.

Энергомаш является разработчиком самого мощного в мире жидкостного ракетного двигателя РД-170/РД-171, экспортировавшегося в т.ч. в США. Число сотрудников — около 5500 работников.

В январе 1996 г. НПО, победив в конкурсе на разработку двигателя для модернизированной РН «Атлас», проводимом американской фирмой «Локхид Мартин», приступило к разработке двигателя РД-180. Двигатель РД-180 cчитается одним из лучших двигателей в мире по своим параметрам, и одним из самых надежных [1] .

В НПО Энергомаш приняты и используются следующие условные обозначения ЖРД:

  • кислородные ЖРД — класс РД-1ХХ;
  • долгохранимые (азотная кислота, азотный тетроксид) ЖРД — класс РД-2ХХ;
  • фторные ЖРД — класс РД-3ХХ;
  • ядерные РД — класс РД-4ХХ;
  • перекисьводородные ЖРД — класс РД-5ХХ;
  • ядерные ЭУ — класс РД-6ХХ;
  • трехкомпонентные ЖРД — класс РД-7ХХ.

В серийное производство НПО Энергомаш передано 60 ЖРД собственной разработки. Ряд из них продолжают эксплуатироваться в составе МБР и космических РН [2] .

Содержание

Наиболее известные двигатели производства Энергомаш

  • РД-107 и РД-108 — двигатели первых двух ступеней ракет семейства Р7
  • РД-120 — двигатель второй ступени РН Зенит
  • РД-170/РД-171 — двигатели первых ступени РН Энергия и Зенит. Самые мощные в мире ЖРД на 2011 год.
  • РД-180 — двигатели первой ступени РН Атлас-5 и Русь-М
  • РД-191 — двигатели первой ступени РН семейства Ангара
  • РД-253 — двигатели первой ступени РН Протон

Собственники и руководство

Дмитрий Пахомов являлся руководителем НПО в период 2008—2010 гг., когда предприятие стало убыточным из-за махинаций руководства [3] .
C 4 октября 2010 года управляющей компанией НПО является РКК Энергия [4] . Должность исполнительного директора предприятия занимает В. Л. Солнцев [5] .

Происшествия

В декабре 2011 года группа блогеров посетила территорию НПО, обнаружив, что часть забора вокруг его территории отсутствует. Опубликованный ими отчет о походе [6] вызвал интерес ФСБ [7] , а правительство поручило Роскосмосу навести порядок на режимных объектах [8] .

См. также

  • Энергомаш (группа предприятий)
  • Зенит
  • Энергия
  • МБРР-7
  • Русь-М
  • КБХА
  • Список конструкторских бюро СССР и России

Примечания

  1. http://www.lockheedmartin.com/europe/russia/index.html Lockheed Martin Corporation: The Russian RD-180 engine is one of the most reliable rocket engines in the world.
  2. НПО ЭНЕРГОМАШ имени академика В.П.Глушко: Двигатели.. Сайт компании. Архивировано из первоисточника 29 февраля 2012.Проверено 8 сентября 2011.
  3. «Золотые парашюты» космического аппарата, Сергей Канев. Новая газета
  4. Управляющей компаний «Энергомаша» стала РКК «Энергия»
  5. Руководители
  6. Заброшенные здания, недостроенные здания, военные объекты, брошенная техника, промзона — ОАО «НПО Энергомаш»
  7. Проникновением блогеров на режимное предприятие заинтересовались в ФСБ — Известия
  8. После скандала в Интернете Роскосмосу дали месяц на наведение порядка на режимных объектах — Первый канал

Ссылки

  • Добавить иллюстрации.
  • Проставить шаблон-карточку, который существует для предмета статьи. Пример использования шаблона есть в статьях на похожую тематику.

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • НПО Прогресс
  • НПП «Иглим»

Смотреть что такое «НПО Энергомаш» в других словарях:

НПО ЭНЕРГОМАШ — ЭНЕРГОМАШ Научно производственное объединение энергетического машиностроения имени академика В. П. Глушко образование и наука, энерг. НПО ЭНЕРГОМАШ Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 … Словарь сокращений и аббревиатур

Энергомаш — ОАО «НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко» российское предприятие, являющееся ведущим разработчиком и производителем жидкостных ракетных двигателей. Основано в 1929 г. Основная продукция двигатели для нижних… … Википедия

Энергомаш (значения) — Энергомаш: «НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко», ОАО российское предприятие, разработчик и производитель жидкостных ракетных двигателей. «Энергомаш», группа предприятий российский машиностроительный холдинг.… … Википедия

Энергомаш — ВПТИЭнергомаш Энергомаш Всесоюзный проектно технологический институт энергетического машиностроения 0 образование и наука, техн., энерг. НПО ЭНЕРГОМАШ ЭНЕРГОМАШ Научно производственное объединение энергетического машиностроения имени академика В … Словарь сокращений и аббревиатур

НПО «Энергия» — ОАО РКК «Энергия» Тип Открытое акционерное общество Год основания 1946 Расположение … Википедия

Энергия (НПО) — ОАО РКК «Энергия» Год основания 1946 Ключевые фигуры Виталий Лопота президент и генеральный конструктор Тип Открытое акционерное общество … Википедия

Гайдуков, Юрий — Бывший начальник инспекции Счетной палаты, полковник управления бронетанковых войск Минобороны РФ Офицер Вооруженных сил РФ, полковник управления бронетанковых войск Минобороны, прикомандированный в 2005 году к группе аудиторов Счетной палаты РФ… … Энциклопедия ньюсмейкеров

Серых, Николай — Юрист, руководитель юридической компании Лорд Энтерпрайзес Корп. Московский юрист, основатель и руководитель юридической фирмы Федеральное консультационное бюро Лорд Энтерпрайзес Корп . В сентябре 2007 года был арестован по подозрению в… … Энциклопедия ньюсмейкеров

РД-120 — (11Д123) Ракетный двигатель РД 120 Тип: ЖРД замкнутой схемы Топливо: керосин РГ 1 Окислитель: жидкий кислород Камер … Википедия

Список конструкторских бюро СССР и России — Список содержит перечень конструкторских бюро СССР и России. Отрасль Текущая организация ОКБ Номер Создан на базе организации Наименования Описание Ракетная техника ОАО РКК «Энергия» им. С. П. Королева ОКБ 1 001 отдел № 3 НИИ… … Википедия

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector