868Likes
LinkBack URL
About LinkBacks
igorafanasiev 
"Прошли успешные испытания так называемых детонационных ракетных двигателей, давшие очень интересные результаты. Опытно-конструкторские работы в этом направлении будут продолжены.
На энергомашевских двигателях взлетает более девяносто процентов ракет-носителей в России..
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
Почему?
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.
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, "Центр Келдыша", Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова, Механико-математический факультет МГУ. В качестве горючего мы предложили использовать керосин, а окислителя - газообразный кислород. В процессе теоретических и экспериментальных исследований была подтверждена возможность создания детонационного ракетного двигателя на таких компонентах. На основе полученных данных мы разработали, изготовили и успешно испытали детонационную модельную камеру с тягой в 2 тонны и давлением в камере сгорания около 40 атм.
Данная задача решалась впервые не только в России, но и мире. Поэтому, конечно, проблемы были. Во-первых, связанные с обеспечением устойчивой детонации кислорода с керосином, во-вторых, с обеспечением надежного охлаждения огневой стенки камеры без завесного охлаждения и массой других проблем, суть которых понятна лишь специалистам.
Можно ли использовать детонационный двигатель в гиперзвуковых ракетах?
Петр Левочкин: И можно, и нужно. Хотя бы потому, что горение топлива в нем сверхзвуковое. А в тех двигателях, на которых сейчас пытаются создать управляемые гиперзвуковые летательные аппараты, горение дозвуковое. И это создает массу проблем. Ведь если горение в двигателе дозвуковое, а двигатель летит, допустим, со скоростью пять махов (один мах равен скорости звука), надо встречный поток воздуха затормозить до звукового режима. Соответственно, вся энергия этого торможения переходит в тепло, которое ведет к дополнительному перегреву конструкции.
А в детонационном двигателе процесс горения идет при скорости как минимум в два с половиной раза выше звуковой. И, соответственно, на эту величину мы можем увеличить скорость летательного аппарата. То есть уже речь идет не о пяти, а о восьми махах. Это реально достижимая на сегодняшний день скорость летательных аппаратов с гиперзвуковыми двигателями, в которых будет использоваться принцип детонационного горения.
Что будет дальше?
Петр Левочкин: Это сложный вопрос. Мы только приоткрыли дверь в область детонационного горения. Еще очень много неизученного осталось за скобками нашего исследования. Сегодня совместно с РКК "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."
Полностью :
https://rg.ru/2018/01/18/levochkin-v...tverdilas.html
" Оттачивание алгоритма действий в аварийных ситуациях – неотъемлемая часть предполётной подготовки экипажей. 18 января 2018 года основной экипаж 56/57-й длительной экспедиции на МКС – космонавт РОСКОСМОСА Сергей ПРОКОПЬЕВ, астронавт ЕSА Александр ГЕРСТ и астронавт NASA Серина ОНОН-ЧЭНСЕЛЛОР – отработал действия при разгерметизации модулей российского сегмента МКС.
Были проиграны четыре сценария с разным количеством экипажей – в роли членов второго экипажа выступали инструкторы. В каждом сценарии основной экипаж МКС-56/57 определял негерметичный отсек. Это можно сделать двумя способами: вручную с помощью мановакуумметра или автоматически, когда измерители потоков определяют утечку и российский управляющий лэптоп указывает на данный отсек.
Дальше, в зависимости от ситуации, нужно либо изолировать отсек, либо приступить к срочному покиданию станции, если существует угроза безопасности экипажа. Во время отработки алгоритма действий при разгерметизации экипаж работает с аварийным оборудованием, бортовой документацией и с люками на тренажере РС МКС, что приближает тренировку к реальным условиям.
Инструкторская бригада высоко оценила слаженную работу и хорошую координацию действий экипажа в аварийных ситуациях. В ближайшее время Сергею ПРОКОПЬЕВУ, Александру ГЕРСТУ и Серине ОНОН-ЧЭНСЕЛЛОР предстоит также пройти тренировку по отработке действий при выбросе аммиака в атмосферу станции."
C фото :
https://www.roscosmos.ru/24572/
"NASA успешно испытало компоненты компактных ядерных реакторов с двигателем Стирлинга, разрабатываемых в рамках проекта Kilopower, и предназначенных для установки на космические аппараты для дальних миссий. Агентство назначило испытания с полноценным запуском реактора на полную мощность на конец марта, сообщает Reuters.
Обычно космические аппараты используют в качестве источника энергии солнечные панели. Но в случае миссий к далеким от Солнца планетам солнечной энергии может быть недостаточно, поэтому на таких аппаратах почти всегда применяются термоэлектрические генераторы. Они преобразуют тепловую энергию, выделяющуюся при распаде радиоактивных изотопов, в электрический ток. Мощность таких реакторов не зависит от Солнца, но обычно она невелика и составляет около сотен ватт, при этом большинство таких генераторов работают на дорогом плутонии 238Pu, что стимулирует инженеров искать более мощные и дешевые решения.
NASA также работает над созданием более эффективных реакторов в рамках проекта Kilopower. Они будут работать на обогащенном уране, а их мощность, в зависимости от модификации, будет составлять от одного до десяти киловатт. Интересная особенность проекта заключается в способе превращения тепловой энергии в электрическую. Обычно в таких разработках использовались термоэлектрические или термоэмиссионные преобразователи (в том числе в советских проектах), но инженеры NASA решили использовать двигатель Стирлинга. В нем тепло расширяет рабочее тело, которое толкает поршень, подключенный к электрическому генератору.
В конце прошлого года NASA объявило о многолетнем финансировании проекта и начале первичных испытаний. 18 января агенство объявило, что специалисты Лос-Аламосской национальной лаборатории провели первые тесты компонентов реактора. Испытания прошли успешно, а полученные результаты совпали с моделированием. Также представитель NASA заявил, что испытания с запуском на полную мощность начнутся в середине или конце марта.
Есть и более необычные альтернативы солнечным панелям в качестве источника энергии для космических аппаратов. К примеру, в России для этого разрабатывают систему лазерной передачи энергии. Планируется, что в космос будет запускаться «аппарат-заправщик», который будет передавать энергию на другие аппараты.
Григорий Копиев"
https://nplus1.ru/news/2018/01/19/kilopower
Ответить с цитированием
Сообщение от OKA
