Новая жизнь и новое название-двигатель РД-150

12:26 25/01/2018
👁 560

Энергия -Буран

В последние годы в России проводятся проектные исследования, целью которых является создание ракеты нового поколения, а именно о создании РН сверхтяжелого класса, для осуществления пилотируемых полётов на Луну и Марс.

Предполагается , что такая РН будет эксплуатироваться на космодроме “Восточный”.

Основные особенности РН СТК связаны с её размерностью ( стартовая масса порядка 2.400 тонн, высокой стоимостью создания и эксплуатации, жесткими требованиями по надёжности и безопасности. И , главное, высокая надёжность должна быть практически с первого пуска, поскольку высокая стоимость и уникальность каждого пуска ракет такого класса практически исключает возможность эволюционного достижения надёжности путём доработки конструкции, как это было при разработке первой советской РН сверхтяжелого класса —
Н-1.

РН ” Энергия” – новый подход :

Одно из наиболее важных проектных решений, при создании РН ” Энергия”- это опережающее начало лётных испытаний ракетных блоков первой ступени в составе РН “Зенит”. К моменту первого запуска РН ” Энергия” было осуществлено девять пусков РН “Зенит”, подтвердивших надёжность двигательной установки блоков первой ступени.

Поэтому первую ступень целесообразно комплектовать из отдельных ракетных блоков, которые могут пройти лётную отработку в составе ракет меньшей грузоподъёмности, что также позволит создать целое семейство ракет различной грузоподъёмности, запуски которых будут проводиться чаще , чем ракеты СТК, что позволит поддерживать стабильность производства и высокое качество изготовления составных частей сверхтяжелой ракеты.

В ближайшее время ожидать полномасштабного развёртывания работ по созданию отечественной РН СТК проблематично, но если ориентироваться на разработку семейства РН различной грузоподъёмности, то на этой базе можно будет быстро создать надёжные средства выведения нужной грузоподъёмности для осуществления пилотируемых полётов на Луну.

Перспективный вариант РН СТК :

Общие принципы обеспечения надежности и безопасности эксплуатации маршевых двигателей ракетных ступеней

Возможные виды отказов ЖРД и их последствия :

Анализ результатов эксплуатации ракетыносителя с ЖРД показывает, что более 50% их аварий так или иначе связаны с отказом двигателей, чаще из-за производственных дефектов или нарушений условий эксплуатации.

Для минимизации вероятности отказа ракетной ступени количество двигателей должно быть минимальным, в иднале – один. Но это влечет за собой необходимость увеличение тяги единичного двигателя. Но тут есть свои “но” , особенно для тяжелых ракет , например, возможности стендов для испытания огневых двигателей.

Если в состав РН входят несколько двигателей , то возникает вопрос о возможности пуска при отказе одного или нескольких двигателей.

Характерным примером создания резервированной ДУ первой ступени является отечественная ракета Н-1, где в состав первой ступени входило 30 двигателей
11Д51 (НК-15)и, теоретически задача пуска могла быть выполнена при отказе даже нескольких из них.

Более современный пример – это РН Falcon-9, на первой ступени которой имеются 9 ЖРД Merlin 1C

При запуске РН Falcon-9 08.10.2012 г. один из девяти двигателей был выключен, но основная задача-выведение на орбиту КА Dragon — была выполнена.

В обоих случаях первые ступени были выполнены как моноблоки, что позволяет при выключении отдельных двигателей израсходовать весь запас топлива.

САЗ двигателей характеризуется величиной охвата, которая получила название “коэффициент охвата” (α) и равен относительной доле отказов двигателя, при которых выключение произойдет без взрыва , и трактуется как вероятность безаварийного выключения отказавшего двигателя.

Кроме этого, существует опасность выдачи ложной команды на выключение двигателя , когда он фактически исправен.

В этой связи в качестве перспективного направления рассматривается создание двигателей , работающих по схеме с дожиганием восстановительного газа. Такая схема уже была успешно реализована на отечественно двигателе РД -0120, разработанным КБ Химавтоматики (КБХА) для второй ступени РН «Энергия», где в качестве компонентов топлива использовались жидкие кислород и водород.

Стоит отметить, что одной из наиболее кардинальных мер контроля качества изготовления ракетных ступеней являются огневые технологические испытания полностью собранных ступеней РН.

В отечественной ракетной технике этот вид испытаний не нашел применения,
вид испытаний не нашел применения, в отличие от США, где ОТИ проводились для РН Сатурн -5, при выполнении программы Apollo, а в настоящее время такая технология контроля качества изготовления реализована для семейства РН Falcon компании Space-X.

При создании РН ” Энергия” пришли к заключению, что возможности ОТИ по выявлению производственных дефектов ограничены и отказались от этого вида ракетных испытаний.

Вместо ОТИ было признано достаточным проводить следующие испытания:
огневые КТИ каждого двигателя без последующей переборки и замены основных узлов и агрегатов, а также холодные технологические испытания пневмогидравлической системы ракетных блоков, суть которых сводится к воспроизведению полёта без запуска двигателей, но со срабатыванием всех элементов, кроме пиротехнических , в циклограмме полёта.

Также предполагается в максимальной степени использовать задел в части кислородно -керосинового двигателя РД-170 первой ступени РН ” Энергия”, созданного НПО ” Энергомаш”

В состав РН ” Энергия-5КВ” входят : четыре блока первой ступени с одним 4-хкамерным двигателем РД-171МВ на каждом блоке. Блок второй ступени с одним 4-хкамерным двигателем РД -171МВ и блок третьей ступени с четырьмя новыми однокамерными двигателями РД -0150 разработки КБХА.

Такая ракета при стартовой массе 2400 т может вывести на низкую круговую орбиту ПН порядка 100т, что достаточно для осуществления Лунной пилотируемой программы.

Генконструктор по пилотируемым космическим системам и комплексам России Евгений Микрин сообщил , что сейчас разрабатывается водородный двигатель для верхней ступени разрабатываемой в России ракеты сверхтяжелого класса получил название – его назовут РД-150.

«Для третьей ступени ракеты-носителя сверхтяжелого класса планируется создание нового кислородно-водородного двигателя РД-150», – сообщил он, отметив, что двигатель будут создавать с учетом опыта работы над РД-120 для комплекса «Буран-Энергия».

Первыми двумя ступенями сверхтяжелой ракеты могут стать первые ступени средней ракеты «Союз-5», разрабатываемые в настоящее время.

О начале эскизного проектирования новой сверхтяжелой ракеты-носителя Роскосмос сообщил еще в середине прошлого года. Отмечалось, что проектирование будет реализовано через полтора–два года.

Также сообщалось о начале разработки водородного двигателя для ракеты-носителя повышенной грузоподъемности «Ангара-А5В». Его также предполагается использовать на сверхтяжелой ракете-носителе «Энергия-5». Об этом, в частности, говорил, российский вице-премьер Дмитрий Рогозин, по словам которого этот двигатель в составе третьей ступени поднимет грузоподъемность ракеты «Ангара-А5» версии «Ангара-А5В» до 37 тонн, а в дальнейшем его предполагается использовать в третьей ступени сверхтяжелой ракеты-носителя.

«Принято решение по ускорению работ по ракете сверхтяжелого класса. В этой связи уже развернуты научно-исследовательские работы, будут открыты опытно-конструкторские работы по водородному двигателю РД-0150», – заявил ранее Рогозин.

Первый пуск российской сверхтяжелой ракеты-носителя «Энергия-5» планируется провести в 2028 году, а стартовый комплекс для нее должен быть готов на космодроме Восточный в 2027 году.


Источник 1 и Источник 2

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *