Россия создает многоразовый космический двигатель
Исследовательский центр имени М.В. Келдыша выиграл конкурс на создание многоразового ракетного двигателя нового поколения для Роскосмоса. Согласно техническому заданию, двигатели будут использоваться для полетов перспективных ракет, в том числе в многоразовой ракетно-космической системы первого этапа МРКС-1 «Россиянка», которую разрабатывает Центр имени Хруничева.
Агрегат должен быть готов к огневым испытаниям в составе ракеты-носителя к ноябрю 2015 года, на эти цели выделяется 579,7 млн рублей.
К созданию двигателя привлекут НПО «Энергомаш» и Воронежский механический завод.
Как сообщил «Известиям» заместитель гендиректора Центра имени Келдыша Арнольд Губерт, использование многоразовых ракет позволит удешевить космические полеты в 1,5–2 раза.
— Это понадобится, например, для сборки на орбите конструкций для полетов в дальний космос. При длительных полетах нужно будет поднимать с Земли либо 150 т разом, либо по 15–20 т несколькими ракетами, а потом производить сборку корабля уже на орбите. Но для этого рациональнее сделать не 10–20 одноразовых ракет, а 1–2 возвращаемых, — считает он.
По словам разработчика, кроме самой ракеты конструкторам предстоит продумать систему диагностики их исправности, чтобы вовремя заметить критические дефекты в конструкции. Кроме того, сейчас конструкторы решают, какое топливо для двигателя предпочесть — традиционный керосин или метан, который эффективнее, но требует охлаждения. Кроме того, генератор на основе керосина выделяет больше сажи, чем метан.
— Мы должны просчитать все физико-химические и физико-механические процессы взаимодействия продуктов сгорания топлива как между собой, как и с материалами стенок ракеты. Одно дело, когда ракета одноразовая и воздействие топлива на материал не критично, и совсем другое, когда после соприкосновения с топливом ракета будет эксплуатироваться много раз, — пояснил конструктор.
Диагностика двигателя по условиям техзадания должна проводиться без его разбора. Фактически работа по созданию двигателя разделена на два направления. НПО «Энергомаш» собирает двигатель на «космической» разновидности керосина — РГ-1. Двигатель на основе жидкого метана делают на Воронежском механическом заводе.
В обоих вариантах в качестве окислителя будет использоваться жидкий кислород.
Кроме топлива конструкторы будут выбирать и материал самой ракеты и ее конструктивных элементов.
— Предлагаются новые конструктивные схемы, новые материалы, сейчас рассматривается применение композиционных материалов в рамах и фермах, которые соединяют двигатель с ракетой, а также новые конструктивные решения двигательной установки — либо безгенераторные схемы, либо двухтурбинные. Они не являются принципиально отличными, но предлагаются новые материалы. За счет задела, который создан в Советском Союзе, мы продолжаем лидировать в углепластиках, — рассказал Арнольд Губерт.
Применение композитов в топливных баках уменьшит их вес на 35%, в камере сгорания и экранах радиационной защиты на 20%, вес ферм, рам, сопел и насадок охлаждения уменьшится на 40%.
Общий импульс тяги двигателя в безвоздушном пространстве, по расчетам конструкторов, будет не менее 3286 м/с для керосинового агрегата и 3532 м/с для образца, использующего метановое топливо. Время работы двигателя в полете составит 150 секунд.
При работе двигателя температура керосина составит 273–288 С, температура метана будет держаться на уровне 100–110 С, а окислитель будет прогреваться до 85–90 С. Наддув баков и система управления будут функционировать с помощью газообразного гелия.
В случае проявления признаков неисправностей двигатель выключится в аварийном режиме без нанесения вреда конструкции.
