Rd 191 e 180 confronto. © Società statale per le attività spaziali "Roscosmos"

ANALISI DELL'EFFICACIA DELL'ESTENSIONE DELL'UGELLO PER IL MOTORE A RAZZO RD-191

Marat Seydagalev

Russia, Bajkonur

Nikolaj Ilyushenko

Studente del 5° anno del dipartimento “Progettazione e collaudo di aeromobili” ramo “Voskhod” del MAI,

Russia, Baikonur

Olga Shestopalova

candidato di scienze, assistente professore del ramo "Voskhod"

dell'istituto aeronautico di Mosca (università nazionale di ricerca),

Russia, Bajkonur

ANNOTAZIONE

I moderni motori a razzo hanno quasi raggiunto il limite delle capacità di energia del carburante, quindi aumentare l'efficienza di un motore a razzo anche di piccoli valori non è un compito facile. Il documento propone una soluzione a questo problema utilizzando un ugello a ugello scorrevole. Per i calcoli, è stato preso come esempio il motore a razzo a propellente liquido a camera singola più efficiente e promettente RD-191.

ASTRATTO

I moderni motori a razzo hanno quasi raggiunto il limite delle capacità del carburante energetico, quindi aumentare l'efficienza del motore a razzo anche per piccoli valori è un grosso problema. C'è una soluzione che suggerisce di utilizzare la prolunga dell'ugello. Come esempio per i calcoli è stato preso l'RD-191, il motore a razzo a propellente liquido più efficace e prospettico fino ad ora.

Parole chiave: veicolo di lancio (LV), sistema di propulsione (PS), ugelli degli ugelli, motore a razzo a propellente liquido (LRE), spinta del getto, impulso specifico.

parole chiave: veicolo di lancio, estensione dell'ugello, motore a razzo a propellente liquido, spinta del getto, impulso specifico.

Ad oggi, il più veicolo di lancio promettente la cosmonautica nazionale è la famiglia di veicoli di lancio Angara, che si basano sul modulo razzo universale - 1 (URM-1). Il sistema di propulsione dell'URM-1 è il motore a razzo a propellente liquido RD-191. Questo documento valuta l'efficacia dell'utilizzo di un ugello ugello per il motore RD-191. Ugello dell'ugello: la parte retrattile dell'ugello del motore a razzo, installazione in posizione di lavoro che fornisce un aumento dell'area di uscita dell'ugello, di conseguenza, aumenta l'efficienza negli strati rarefatti dell'atmosfera o nel vuoto.

Nel calcolo sono state fatte le seguenti ipotesi:

• il motore funziona normalmente (con flusso di massa costante);
• il lanciatore vola in linea retta, a velocità costante;
• non si tiene conto delle perdite per attrito e della dissipazione di velocità all'uscita dell'ugello.

Richiesto per il calcolo specifiche LRE RD-191 sono presentati nella tabella 1.

Tabella 1 .

Caratteristiche del motore a razzo RD-191

Caratteristica	Designazione	Senso
Spinta (Terra), tf
Spinta (vuoto), tf
Impulso specifico (Terra), s
Impulso specifico (vuoto), s
Pressione nella camera di combustione, kgf / cm in mq.
Pressione all'uscita dell'ugello, kgf/cm2 in sq.
Temperatura nella camera di combustione
Rapporto di espansione dell'ugello
Diametro uscita ugello, mm
Diametro della sezione minima dell'ugello, mm

Per i calcoli, si propone di utilizzare la formula di spinta del motore a reazione nell'ipotesi di unidimensionalità del flusso di gas attraverso l'ugello:

dove: µ – seconda portata massica; sono rispettivamente la pressione, la velocità e l'area della sezione trasversale all'uscita dell'ugello; - pressione ambiente, (dipende dall'altezza di sollevamento h).

La velocità del flusso all'uscita dell'ugello è determinata dalla relazione nota dalla dinamica dei gas:

(2)

dove: - costante dei gas dei prodotti della combustione; - pressione della temperatura nella camera di combustione, rispettivamente; è l'indice adiabatico.

L'indice adiabatico dipende dai componenti del combustibile utilizzati, per una coppia kerosene-ossigeno; =1.11 .

Dalle espressioni (1) e (2) otteniamo l'espressione finale per il calcolo della spinta di un motore a reazione:

(3)

Ovviamente, la spinta del motore cambia man mano che si sale in quota. La ragione di ciò è che la pressione ambiente è una quantità che cambia continuamente.

L'equazione (3) descrive la spinta di un motore con un rapporto di espansione geometrica costante. Si consideri il caso in cui in ogni momento si realizzi la modalità di funzionamento calcolata del motore (). Quindi l'equazione (3) assumerà la forma:

(4)

Per calcolare la spinta media di un motore utilizzando un ugello scorrevole, è necessario determinare le caratteristiche geometriche dell'ugello dell'ugello. I calcoli hanno dimostrato che il raggio ottimale dell'ugello dell'ugello, al quale la spinta media sarà la massima durante l'intero funzionamento del motore, supera il raggio di URM-1 (1,45 m), in base a ciò, accettiamo il raggio di l'ugello scorrevole pari a 1,20 m, ciò consentirà di utilizzare gli ugelli degli ugelli in uno schema di progettazione e layout del pacchetto (Angara-A3, Angara-A5, Angara-A5V). Sulla base del raggio dell'ugello, determiniamo la pressione all'uscita dell'ugello e calcoliamo la spinta del motore secondo l'equazione (1).

Di seguito sono riportati i risultati dei calcoli (Fig. 1) della spinta del motore secondo le equazioni (3), (4) per tre casi:

• motore con ugello fisso;
• motore con ugello perfettamente regolabile in altezza;
• motore con ugello regolabile monostadio.

Figura 1. Variazione della spinta del motore in base all'altitudine di volo: 1 - ugello non regolato, 2 - ugello regolabile monostadio; 3 - Ugello perfettamente regolabile in altezza

I risultati del calcolo hanno mostrato che l'uso di un attacco per ugello per i veicoli di lancio Angara, realizzato in uno schema batch, consente di aumentare la spinta media di ciascun URM-1 di 9,28 tf, tenendo conto delle perdite dovute all'attrito nell'ugello. Quando si utilizza un ugello a ugello scorrevole su veicoli di lancio di classe leggera realizzati in uno schema tandem (Angara 1.1 e 1.2), l'aumento della spinta sarà di 17,5 tf a causa dell'assenza di una restrizione sul raggio dell'ugello dell'ugello. Quando si apportano modifiche strutturali all'ugello RD-191 (per aumentare la pressione all'uscita dell'ugello), sembra possibile aumentare la spinta di 24,4 tf per lo stack e 35,7 tf per lo schema tandem.

La regolazione dell'altezza dell'ugello utilizzando un ugello dell'ugello non è una soluzione ingegneristica fondamentalmente nuova, ma un'implementazione pratica questa decisione mai trovato a causa della difficoltà di fornire il raffreddamento dell'ugello. Oggi questo problema è risolvibile a causa dell'emergere di materiali fondamentalmente nuovi che prima non erano disponibili, con un'elevata temperatura di nuoto, forza, resistenza all'usura, ecc. Ecco perché il lavoro presentato è rilevante e praticamente realizzabile.

Bibliografia:

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2. Grechukh L.I. Progettazione di un motore a razzo liquido: linee guida alla progettazione di corsi e diplomi. - M.: Casa editrice OmGTU, 2011. - 69 p.

3. Dobrovolsky M.V. Motori a razzo liquido: libro di testo. per le università. -M.: MSTU prende il nome da N.E. Bauman, 2006. - 269 p.

4. Sistema di propulsione. RD-191 - [ Risorsa elettronica]. - Modalità di accesso. – URL: http://ecoruspace.me/%D0%A0%D0%94-191.html (Data di accesso: 04/08/16).

È del tutto ovvio che lo sviluppo dei sistemi di propulsione in marcia per i lanciatori è indissolubilmente legato, e soprattutto a lungo termine, al miglioramento dei lanciatori stessi. In generale, possiamo dire che tutto sarà determinato dagli obiettivi delle attività spaziali mondiali. Secondo gli esperti, nel 2000-2010. previsti: - quasi 1000 lanci di veicoli di lancio (LV) di varie classi, di cui circa il 20% per il lancio navicella spaziale(SC) alle orbite geostazionarie (GSO); - ogni secondo dei 2000 veicoli spaziali ritirati sarà commerciale; - il costo del veicolo spaziale lanciato ogni anno sarà di circa 4-5 miliardi di dollari, inoltre continuerà l'attuazione del progetto internazionale su larga scala ISS Alfa del valore di decine di miliardi di dollari. Una spedizione con equipaggio su Marte, la creazione e il funzionamento di una base sulla Luna, l'approvvigionamento energetico della Terra dallo spazio, la lotta contro il pericolo di meteoriti, la rimozione di rifiuti particolarmente pericolosi e il turismo spaziale sono progetti di un futuro non troppo lontano . È interessante notare che il numero di paesi che sono diventati proprietari di veicoli spaziali per la prima volta è raddoppiato negli ultimi 15 anni (da 15 a 30).

L'ulteriore sviluppo dell'attività spaziale mondiale è limitato dall'alto costo del lancio di un veicolo spaziale ($ 5.000...10.000 per chilogrammo per il lancio in un'orbita circolare bassa) e dall'insufficiente affidabilità dei veicoli di lancio. Pertanto, ogni 20-30 voli è un'emergenza e nel 50% dei casi è dovuta a un guasto ai sistemi di propulsione (PS). Il costo di un incidente con un veicolo di lancio di classe pesante, inclusa la perdita di un veicolo spaziale, è di $ 300 ... 700 milioni, che supera il costo di sviluppo di un potente LRE (200 ... 250 tf di spinta). Le perdite economiche, ad esempio, a seguito del disastro dello Space Shuttle, hanno superato i 2 miliardi di dollari, inoltre gli incidenti comportano un ritardo nell'attuazione dei programmi fino a un anno e mezzo o due e una diminuzione della competitività.

Pertanto, i requisiti prioritari per i veicoli di lancio avanzati (SV) sono aumentare la loro affidabilità e ridurre il costo del lancio del veicolo spaziale.

Come dimostrato da studi condotti negli istituti di ricerca e negli uffici di progettazione russi, il principale tipo di motore per i promettenti SV per i prossimi 20-25 anni rimarranno i motori a razzo a propellente liquido. Altri sistemi di propulsione, ad esempio i motori ramjet ipersonici (motori scramjet), che utilizzano l'aria atmosferica come agente ossidante e promettono una significativa riduzione del peso di lancio, richiedono la soluzione di una serie di problemi complessi. Questi sono problemi associati principalmente allo sviluppo di progetti di controllo remoto e aereo in generale, operando in condizioni di pressione ad alta velocità e riscaldamento aerodinamico (1500 K e oltre). Questi problemi spingono l'implementazione dello scramjet verso un futuro più lontano.

Attualmente, all'estero è in corso un lavoro mirato attivo per creare nuovi sistemi di lancio usa e getta (famiglie di veicoli di lancio Arian-5, Delta-4, Atlas-5 e H-2A) basati su motori a razzo a propellente liquido. Le caratteristiche salienti della maggior parte di esse sono:

• - realizzazione di sistemi di propulsione a stadio centrale sui nuovi LRE con combustibile ossigeno-idrogeno ad alta efficienza, con particolare attenzione alla riduzione dei costi e all'aumento dell'affidabilità degli LRE (programma IHPRT negli USA). Di norma, la composizione dell'unità di controllo comprende un motore ad alta spinta (RS-68 con una spinta di 294 tf; RS-76 con una spinta di 373 tf; LRE per VA-1 con una spinta di 635 tf);
• - uso diffuso di motori a razzo booster economici e affidabili combustibile solido(RDTT), il cui numero varia da 0 a 6, che consente costo minimo ottenere una famiglia di vettori di diversa capacità di carico;
• - formazione di veicoli di lancio pesanti da due o tre blocchi centrali.

Riconosciuto in tutto il mondo il livello più alto Costruzione del motore a razzo russo. Ciò è confermato dall'NPO Energomash sviluppato nel 1975-1985. il motore RD-170, che funziona con carburante ossigeno-cherosene e non ha eguali al mondo in termini di parametri raggiunti e caratteristiche di massa energetica. Non per niente le aziende straniere hanno intensificato la loro attività nell'utilizzo di motori russi sulle modifiche dei lanciatori statunitensi. Pertanto, il motore RD-180, sviluppato da NPO Energomash ed essendo ulteriori sviluppi RD-170 è destinato all'uso sul veicolo di lancio Atlas-2AR prodotto da Lockheed Martin. L'uso di RD-180 aumenterà significativamente le capacità energetiche del vettore. Negli Stati Uniti, si prevede inoltre di utilizzare i motori NK-33 e NK-43, sviluppati all'inizio degli anni '70. per il razzo lunare sovietico H1. Dopo aver concluso un accordo con la società Aerojet, questi motori a razzo sono in fase di finalizzazione per la successiva installazione sul veicolo di lancio riutilizzabile K-1 della società Kistler Aerospace. L'uso diffuso di questi motori a razzo a propellente liquido economici (ai prezzi mondiali) e altamente efficienti, creati in Russia, ridurrà significativamente il costo del lancio del veicolo spaziale.

Molta attenzione è rivolta alla riduzione del costo di produzione delle fasi del veicolo di lancio, del costo di preparazione e conduzione dei lanci. Di conseguenza, una riduzione di circa 1,5-2 volte del costo del lancio e un aumento dell'affidabilità dei veicoli di lancio stranieri al livello di tale missili russi, come Soyuz e Proton (Fig. 1).

In un futuro un po' più lontano, si prevede di sostituire i motori a razzo a propellente solido booster con booster a razzo riutilizzabili a propulsione a razzo, nonché sistemi riutilizzabili a uno e due stadi (Venture Star, ecc.). Il loro uso dovrebbe ridurre il costo del lancio di altre 5-10 volte.

tratto caratteristico Un modo simile per sviluppare sistemi di lancio usa e getta è aumentare il numero di zone richieste per la caduta delle fasi esaurite. Ognuna delle opzioni con booster aggiuntivi si traduce in due zone sovradimensionate aggiuntive per il rilascio del booster e dei primi stadi. Di conseguenza, per una famiglia di veicoli di lancio basati su un vettore a due stadi, invece di una zona, sono necessarie da due a sei zone, a seconda del numero di acceleratori booster.

Con una posizione costiera del complesso di lancio, tipica degli spazioporti stranieri, questo non ha importanza; per la posizione intracontinentale degli spazioporti russi, questo è praticamente inaccettabile, soprattutto se si tiene conto dei requisiti per il lancio di LV a diversi azimut.

Per quanto riguarda il cosmodromo russo Plesetsk ad alta latitudine (62,8 °), quindi (con parametri energetici uguali dell'LRE, che sta diventando caratteristico della fase attuale), per lanciare veicoli spaziali della stessa massa in orbita geostazionaria (GSO), è necessario aumentare la potenza dei sistemi di propulsione degli SV domestici del 30 ...40% rispetto a quelli stranieri, situati principalmente vicino all'equatore. In precedenza, questo fattore sfavorevole era stato superato dall'efficienza significativamente più elevata degli LRE domestici (RD-170, ecc.) Rispetto ai motori stranieri (l'impulso specifico è superiore di 30…35 s). Tuttavia, l'uso diffuso del combustibile ossigeno-idrogeno nei moderni veicoli di lancio stranieri (Ariane-5, Delta-4, H-2A) e la sua assenza nei progetti domestici hanno notevolmente peggiorato il quadro comparativo.

Pertanto, per i promettenti SV domestici monouso, in particolare le classi medie e pesanti, in caso di rifiuto di utilizzare motori a razzo a propellente solido booster e di parare un fattore geografico sfavorevole, è necessario sviluppare sistemi di propulsione sostenitore con una spinta significativamente maggiore o utilizzare diversi motori in propulsione, ad es. passaggio all'uso di unità multimotore basate su motori a razzo modulari.

Sulla base di quanto sopra, il Keldysh Center e TsNIIMash hanno proposto un "Concetto per lo sviluppo di un sistema di veicoli di lancio Federazione Russa per il periodo successivo al 2005."

Il "Concetto" si basa sui seguenti principi di base:

• - fornitura incondizionata di un accesso garantito e indipendente allo spazio extraatmosferico dal territorio della Federazione Russa;
• - garantire, nel lungo termine, l'elevata competitività dei satelliti domestici nel mercato mondiale dei servizi spaziali.

Il passo decisivo in questo caso è lo sviluppo e il successivo uso diffuso di portatori a due stadi con il primo stadio alato riutilizzabile (Fig. 2), che possono fornire:

• - riduzione dei costi per la rimozione di ~2 volte;
• - una soluzione quasi completa ai problemi con l'assegnazione delle zone per la caduta delle tappe esaurite e la rimozione di severe restrizioni sulle rotte di volo, che consentirà di trasferire i lanci di vettori dal cosmodromo di Plesetsk a Kapustin Yar e allo stesso tempo fornire un aumento del 15 ... 20 percento delle loro capacità energetiche.

Va notato che la creazione di primi stadi riutilizzabili non richiede la soluzione di nuovi problemi scientifici e tecnici e può essere risolta con successo all'attuale livello di sviluppo dell'aviazione domestica e della tecnologia missilistica.

Il lavoro di base accumulato durante lo sviluppo dell'orbiter Buran, lo sviluppo di stadi alati restituibili negli uffici di progettazione aeronautica, il sistema MMKS presso RSC Energia, dove il Buran OK modificato era considerato il primo stadio riutilizzabile, così come gli ultimi sviluppi del GKNPT im. MV Khrunichev sul lanciatore Angara di una classe leggera con un primo stadio riutilizzabile ha mostrato la realtà della risoluzione del problema.

Il collegamento determinante in questo caso sarà la creazione di un sistema di propulsione riutilizzabile e affidabile basato su un motore a razzo a propellente liquido, e questo compito non può ancora essere considerato risolto. L'unico motore a razzo riutilizzabile SSME del sistema Space Shuttle in funzione al mondo è ben lungi dal soddisfare i requisiti del TOR in termini di risorse (quasi 10 volte) e il costo della manutenzione tra i voli. Non per niente il programma IHPRT negli Stati Uniti prevede la creazione di un campione dimostrativo di un motore a razzo ossigeno-idrogeno con una molteplicità di utilizzo fino a 100 volte e una decuplicazione dei costi di manutenzione riducendo contemporaneamente il costo di sviluppo e produzione (Fig. 3).

Il passaggio al primo stadio riutilizzabile comporterà un aumento della massa di lancio del veicolo di lancio di circa il 30%, il che richiederà un aumento della spinta propulsiva di questo stadio. È necessaria una transizione verso un impianto multimotore. Pertanto, lo sviluppo di un impianto multimotore ridondante che utilizza un motore a razzo a propellente liquido riutilizzabile dovrebbe essere considerato il compito più importante della costruzione di motori a razzo e spaziali domestici nella fase attuale. I requisiti che devono essere soddisfatti da un tale sistema di controllo includono quanto segue:

• - il guasto di un motore non dovrebbe comportare l'interruzione del programma di volo;
• - la frequenza di utilizzo del telecomando nella prima fase dovrebbe essere 10-15, nella successiva - 50-100;
• - il costo della manutenzione inter-volo del PS non deve superare il 3% del costo del PS, con successiva riduzione allo 0,5% o meno.

Uno dei possibili modi per risolvere questo problema è lo sviluppo di una nuova generazione di motori a razzo a propellente liquido secondo lo schema con un generatore di gas riducente. Questo schema è caratterizzato da una probabilità abbastanza elevata di sviluppo non intensivo dei processi di emergenza (il cui periodo di sviluppo supera 0,1 ... 0,5 s). In tali incidenti, di norma, non vi è alcuna distruzione esterna del percorso del gas (Tabella 1). Tutto ciò può fornire lavoro efficiente sistemi di protezione di emergenza con un contemporaneo aumento del fattore di copertura delle situazioni di emergenza fino a 0,9 ... 0,95. La strada è aperta per la creazione e il funzionamento di successo di PS ridondanti, il che è confermato, in particolare, dall'esperienza di utilizzo del veicolo di lancio Saturn-V.

La caratteristica specificata di un motore a razzo a propellente liquido con un generatore di gas di riduzione, specialmente in combinazione con l'uso di uno schema motore aperto con il rilascio di gas generatore di gas o bypassandolo in un ugello, è particolarmente importante per lo sviluppo di nuovi vettori destinato a consegnare equipaggi a un internazionale stazione Spaziale e il lancio di promettenti veicoli con equipaggio per vari scopi.

I processi di emergenza che si sviluppano ad alta intensità e hanno una natura esplosiva (t = 0,001…0,002 s) escludono praticamente completamente la possibilità di salvare i cosmonauti, poiché è impossibile effettuare la separazione di emergenza del compartimento con l'equipaggio in queste condizioni.

Attualmente, ci sono solo due vettori al mondo che forniscono il lancio di equipaggi nello spazio: questo è il veicolo di lancio domestico Soyuz e lo Space Shuttle americano. Il lento sviluppo dei processi di emergenza nei motori del lanciatore Soyuz, caratterizzati da una bassa intensità di parametri, un circuito motore aperto e l'uso di un generatore di gas con gas generatore riducente, ha permesso di implementare un equipaggio efficace sistema di salvataggio di emergenza, che è stato ripetutamente confermato durante i 30 anni di funzionamento di questo veicolo di lancio e dei suoi prototipi. La natura esplosiva dell'incidente del vettore Space Shuttle con la nave Challenger ha portato alla morte dell'intero equipaggio.

L'uso di LRE con uno schema di recupero della generazione di gas può ridurre significativamente la gravità del problema dell'accensione dei materiali strutturali in un ambiente di gas del generatore con un alto potenziale ossidante. Ciò crea i prerequisiti per abbandonare l'uso di materiali strutturali più costosi e processi tecnologici e apre la possibilità di ridurre il costo di lancio del 10...15%, nonostante la riduzione dei parametri energetici di LRE e LV dovuta al passaggio a uno schema meno efficiente dal punto di vista energetico di LRE.

Come mostrano studi teorici di calcolo, sperimentali e di progettazione, la vita utile delle turbomacchine dipende in misura decisiva dal livello della loro intensità energetica. Pertanto, l'elevata intensità energetica delle unità, in primo luogo gli HP dei moderni LRE RD-170, RD-180, RD-191 più efficienti dal punto di vista energetico, mette in dubbio la possibilità di raggiungere un elevato rapporto di espansione (fino a 25-30 ) dell'utilizzo di tali motori e della manutenzione tra i voli a basso costo (meno dell'1 ... 2 % del costo di produzione). Ciò è dimostrato dall'esperienza operativa dell'unico motore a razzo riutilizzabile SSME al mondo. Il ruolo più importante nel limitare la frequenza di utilizzo di LRE è svolto dalla fatica ciclica del materiale. È noto che sotto carico ad alto numero di cicli, il numero limite di cicli (rispettivamente, il tempo di funzionamento) di un elemento strutturale dipende, in particolare, dal livello delle sollecitazioni dinamiche in una legge di potenza (equazione di Weller). Pertanto, riducendo l'intensità energetica di un fattore 2 è possibile, in linea di principio, aumentare la durata del LRE di più di un ordine di grandezza (Fig. 4).

A tavola. 2 mostra che con il passaggio a uno schema LRE aperto con un livello di pressione nella camera di combustione di 140 ... 150 kgf / cm2, diventa possibile ridurre la pressione dietro le pompe e la potenza della turbina richiesta di 2 ... 2,5 tempi rispetto ai parametri del motore RD-191 della famiglia RD -170. quelli. creare un motore a razzo con una vita utile molto elevata e una molteplicità di utilizzo fino a 30 ... 40. In combinazione con l'uso di componenti propellenti criogenici (ossigeno liquido e metano liquido), che creano le condizioni per una manutenzione minima tra i voli di LRE, diventa possibile ridurre i costi (nella linea di propulsione) per un volo di 20 ... 30 volte (vedi Fig. 3).

Va notato che durante lo sviluppo di motori per promettenti veicoli di lancio riutilizzabili, gli sviluppatori statunitensi stanno seguendo quasi lo stesso percorso (riducendo il livello di tensione delle unità e creando un motore a razzo riutilizzabile con una paratia dopo 30-40 voli).

I risultati degli studi computazionale-teorici e sperimentali condotti dal Keldysh Center tenendo conto dell'esperienza sviluppi progettuali KBKhA e NPO Energomash, hanno portato alla conclusione che il compito con il massimo effetto può essere risolto sviluppando una nuova generazione di motori a razzo a propellente liquido utilizzando la coppia di combustibili "ossigeno e gas naturale liquefatto" (GNL), e il GNL dovrebbe contenere 98 % metano.

L'uso di questa coppia di combustibili fornisce:

• - la possibilità di sviluppare un motore a razzo a propellente liquido altamente efficiente secondo lo schema con un generatore di gas riducente;
• - creazione di motori riutilizzabili con una quantità minima di manutenzione tra i voli.

Il binomio "ossigeno e GNL" ha un basso costo e ampie prospettive di impiego in altri settori (aeronautico, ferroviario e trasporto stradale). Sebbene in Russia non esistano ancora praticamente infrastrutture per l'utilizzo del gas naturale liquefatto, la pratica esistente di utilizzare componenti criogenici (ossigeno, idrogeno), nonché la ricca esperienza mondiale nella produzione e nel trasporto di GNL, ci consentono di concludere che è possibile creare l'infrastruttura necessaria a costi relativamente bassi.

Lo schema più conveniente di un motore a razzo di propulsione per veicoli di lancio di nuova generazione è un circuito aperto e aperto con un gas generatore riducente (Fig. 5). Per ridurre le perdite dell'impulso specifico di spinta, si consiglia di applicare all'ugello il by-pass del generatore di gas di scarico. A seguito dell'attuazione di ricerche, lavori teorici e sperimentali, anche su motori modello appositamente progettati, sono state ricevute raccomandazioni sull'organizzazione del processo di lavoro nel generatore di gas e nella camera di combustione, la possibilità di raggiungere un alto grado di perfezione dei processi ed efficace raffreddamento della camera di combustione, risorsa di lavoro a lungo termine e uso ripetuto. In generale, viene mostrata la piena realtà della creazione di un motore a razzo a propellente liquido altamente efficiente di nuova generazione e la possibilità di passare a sviluppi di progettazione su vasta scala.

La creazione di un PS ridondante di primo stadio basato su motori a razzo a propellente liquido altamente affidabili garantirà un lancio garantito ed economico sia di oggetti con equipaggio che di veicoli spaziali unici e costosi di grande massa.

In conclusione, va notato che l'uso delle principali disposizioni del "Concetto" sviluppato dal Keldysh Center apre prospettive per la creazione di una nuova generazione di motori riutilizzabili sostenitori che forniscono:

• - alta affidabilità;
• - facilità di manutenzione tra i voli e utilizzo multiplo;
• - formazione di PS ridondanti plurimotore.

Sulla base di tali motori a razzo (Tabella 3), è possibile sviluppare veicoli di lancio nuovi, ecologici, che non richiedono zone di esclusione, affidabili ed economici con il primo stadio riutilizzabile, che riducono di quasi la metà il costo del lancio del veicolo spaziale.

Alcune caratteristiche del motore a razzo
Caratteristica	Circuito chiuso con HG ossidante		Circuito chiuso con recupero GG
Componenti del carburante	O2+RG-1		O2+CH4
Composizione del gas produttore	O2 - 91% H2O - 4% CO2 - 5%	O2 - 6% NO2 - 73% N2 - 6% H2O - 4% N2O4 - 2% CO2 - 6% HNO3 - 4%	O2 - 0% CH4 - 55% H2O - 6% H2 - 24% CO2 - 3% CO - 12%
Potenziale di ossidazione	O2 - è in uno stato libero	O2 - è in uno stato legato	O2 - assente
Requisiti di pulizia del serbatoio	0,05...0,1 mg/m2	5,0...7,0 mg/m2	3,0...5,2 mg/m2
Equivalente TNT
Il tempo dell'incidente del percorso del gas fino alla perdita di tenuta, s	<0,06 (~40% аварий)		0,1 (senza aprire il percorso del gas)
La velocità del sistema di controllo automatico per l'interruzione delle tubazioni del carburante	**0,8...0,1 s,	**0,8...0,1 s, in prospettiva - 0,06...0,08 s	**0,8...0,1 s, dopo - 0,06...0,08 s
Tasso di copertura BACS
Conseguenze degli incidenti (dopo l'arresto delle linee del carburante SAZ)	SAZ non funziona, distruzione del telecomando, compartimento e blocco (in presenza di iniziatori)	Distruzione del motore, combustione della struttura del compartimento e attenuazione del processo

MOTORE A RAZZO LIQUIDO RD-191

14.06.2016

La NPO russa Energomash prevede di raddoppiare la produzione di motori RD-191 per i veicoli di lancio Angara nel 2017, ha affermato il direttore generale dell'impresa Igor Arbuzov.
“La fase di test del lanciatore Angara è iniziata, il numero di ordini per l'RD-191 è aumentato. Di conseguenza, NPO Energomash dovrebbe raddoppiare i suoi volumi di produzione (nel 2016 - 22 motori, nel 2017 - 40), lo cita la pubblicazione aziendale Energomash NPO.
Secondo lui, per soddisfare l'ordine, l'azienda dovrà aumentare il numero di lavoratori in produzione di 250-300 persone.
TASS

16.04.2019
I problemi con le vibrazioni a bassa frequenza dei motori RD191 per il veicolo di lancio russo Angara sono stati risolti, ha dichiarato Petr Levochkin, capo progettista di NPO Energomash, in un'intervista a Interfax.
"Abbiamo introdotto una serie di soluzioni alla progettazione del motore per sopprimere queste vibrazioni a bassa frequenza e ottenuto con il Centro Khrunichev che queste misure consentano al motore di funzionare normalmente e soddisfare i requisiti tecnici", ha affermato P. Levochkin.
Così ha commentato i resoconti dei media apparsi nel gennaio di quest'anno secondo cui le vibrazioni del motore RD191 che si verificano durante il lancio del razzo Angara possono portare alla sua distruzione.
L'interlocutore dell'agenzia ha spiegato che le vibrazioni a bassa frequenza sono sorte a causa di un regime estremamente difficile per la centrale elettrica del razzo, quando il motore del blocco centrale del primo stadio funziona solo al 30% di potenza per risparmiare carburante.
“RD191 è unico. Sull'Angara-A5, il motore del blocco centrale, mentre i lati funzionano, dovrebbe funzionare in modalità parsimoniosa, risparmiando carburante. Per questo razzo è stata scelta una modalità di limitazione profonda del 30%", ha affermato P.Levochkin.
Interfax-AVN

MOTORE A RAZZO LIQUIDO RD-191

Lo sviluppo del motore RD-191 è iniziato alla fine del 1998. Questo motore con postcombustione di gas ossidante è progettato per la famiglia Angara di veicoli di lancio domestici. Il design del motore si basa sul design dei motori RD-170/171.
RD-191 è un motore a razzo a propellente liquido a camera singola con un'unità turbopompa posizionata verticalmente. Nel 1999 è stata rilasciata la documentazione di progettazione, nel 2000 sono iniziati i test autonomi delle unità motore RD-191 e la pre-produzione è stata completata. Nel maggio 2001 è stato assemblato il primo motore di finitura. Il primo test di accensione dell'RD-191 è stato effettuato nel luglio 2001.
A giugno 2011, sono stati effettuati 120 test antincendio del motore con un tempo di funzionamento totale di 26892,4 secondi, inclusi tre test antincendio dell'RD-191 come parte dell'URM-1 (il modulo di primo stadio del veicolo di lancio Angara) sono stati condotti con successo nell'estate-autunno del 2009) presso il Centro di ricerca del Partito comunista russo (Peresvet, regione di Mosca).

CARATTERISTICHE

Motore a razzo a propellente liquido con postcombustione di gas ossidante
Carburante: ossigeno + cherosene
Trazione, terra/vuoto, tf 196/212.6
Impulso specifico, terra/vuoto, s 311.2 / 337.5
Pressione nella camera di combustione, kgf/cm2 262,6
Peso, secco/allagato, kg 2290/2520
Dimensioni, altezza/diametro, mm 3780/2100
Periodo di sviluppo 1999–2011
Scopo Per il primo stadio della famiglia di lanciatori Angara

2019-07-23. Il nuovo sito della produzione di Perm aumenterà l'efficienza della produzione di missili e prodotti spaziali.
A luglio, presso il sito suburbano di Proton-PM PJSC (parte della struttura integrata di NPO Energomash JSC), nell'ambito della ricostruzione e del riattrezzamento tecnico dell'impresa, è stata organizzata una sezione di taglio e verniciatura della lamiera. L'importo degli investimenti nella creazione della produzione ammontava a oltre 76 milioni di rubli.
Il nuovo sito produce prodotti a terra: parti e unità di assemblaggio di centrali elettriche a turbina a gas della serie Ural, nonché attrezzature. Nel prossimo futuro, il sito sarà coinvolto nella produzione di camere di combustione per motori a razzo e altre nomenclature relative allo spazio.
In precedenza, il governatore della regione di Kama, Maxim Reshetnikov, ha osservato che la produzione di motori a razzo è l'apice del progresso scientifico e tecnologico e un fattore importante nello sviluppo della regione. Secondo il capo della regione, le imprese di costruzione di missili e motori del Permiano godono di grande fiducia nella leadership del paese e la qualità dei prodotti è valutata molto alta. Tutti capiscono che le imprese di Perm sono una garanzia di affidabilità.
Dmitry Shchenyatsky, direttore esecutivo di PJSC Proton-PM, ha osservato che la creazione di una sezione di taglio è la fase successiva nell'organizzazione di una moderna produzione di semilavorati a ciclo completo presso il sito fuori città dello stabilimento di Novye Lyady. “Questo è un passo avanti che ci consentirà di ottimizzare il processo di produzione, utilizzare nuove capacità nello sviluppo di promettenti prodotti missilistici e spaziali e il passaggio alla sua produzione in serie. Il prossimo anno prevediamo di garantire il 100% di utilizzo delle attrezzature messe in funzione”, ha sottolineato il top manager.
Nel sito di taglio e verniciatura della lamiera con una superficie totale di oltre 2 mila metri quadrati. m ospitava quattro unità di moderne attrezzature tecnologiche: un'unità di taglio laser e un'unità di taglio a getto d'acqua per il taglio di materiale in lamiera, una camera di granigliatura per la preparazione del metallo per il rivestimento e una camera di verniciatura e asciugatura. Inoltre, sul territorio del sito sono installate cesoie a ghigliottina per tagliare e sminuzzare il metallo e qui si trova anche un magazzino per materiale in fogli.
Le caratteristiche tecniche della macchina laser consentono di tagliare un dettaglio di contorno fino a 12 mm di spessore in appena un minuto e mezzo. A sua volta, l'unità di taglio a getto d'acqua è in grado di tagliare vari materiali con uno spessore fino a 300 mm con un getto d'acqua, effettuando un taglio ad angolo, fornendo la necessaria precisione e pulizia della superficie lavorata. Non utilizza oli, liquidi e gas nocivi, il che aumenta la produttività e la sicurezza.
Nuove strutture di approvvigionamento vengono create nell'ambito dell'organizzazione nel territorio di Perm di un complesso produttivo per la produzione in serie di RD-191 e altri promettenti motori liquidi. Questo progetto ha lo status di progetto di investimento regionale prioritario e comprende la ricostruzione e l'ottimizzazione degli impianti di produzione di PJSC Proton-PM con la loro concentrazione sul territorio di Novye Lyady, lo sviluppo da parte dell'impresa di un ciclo completo di produzione di RD- Unità motore 191 nel territorio di Perm e altre nuove attrezzature, la creazione di infrastrutture sociali, educative e abitative di qualità. L'investimento totale ammonterà a 10,8 miliardi di rubli, mentre verranno creati circa 250 posti di lavoro. Il progetto è iniziato nel 2018 e durerà fino al 2025.

PERM, 27 agosto - RIA Novosti. Il capo della società statale Roscosmos, Dmitry Rogozin, ha annunciato la sua intenzione di aprire la produzione di motori RD-191 ecologici per i razzi Angara nel territorio di Perm, secondo il sito web del governatore e del governo della regione.

La dichiarazione di Rogozin è stata rilasciata martedì durante un incontro di lavoro con il governatore del territorio di Perm Maxim Reshetnikov, che si è svolto nell'ambito dello spettacolo aerospaziale MAKS-2019 a Zhukovsky. Secondo il governo regionale, uno dei temi principali dell'incontro è stato lo sviluppo della tecnopoli Novy Zvezdny nel territorio di Perm e la relativa modernizzazione dell'impresa Proton-PM (parte di Roskosmos), dove si prevede di avviare la produzione di massa dei motori a razzo RD-191 sui componenti del carburante rispettosi dell'ambiente.

"Spero che questo avrà un effetto benefico sulla regione. Se ci sono test di produzione nel territorio di Perm, allora questo è l'RD-191 sotto l'Angara. E questo è un motore a getto di ossigeno, componenti puri. Adoriamo il territorio di Perm, amiamo Kama, vogliamo lasciare un brutto segno in una regione così bella", ha detto Rogozin all'ufficio stampa del governatore di Perm.

Secondo il rapporto, Rogozin ha chiarito che la produzione di motori RD-191 per i veicoli di lancio Angara aumenterà di un fattore del 2023 con l'inizio della produzione di massa di razzi. A questo proposito, Rogozin ha richiamato l'attenzione sullo sviluppo dell'infrastruttura sociale del cluster New Star. "Qui sono molto grato al governatore per tutti i suoi sforzi legati allo sviluppo delle infrastrutture. In precedenza, venivano a Perm - la città lavorativa si stava appena sviluppando. Ora ci saranno nuovi posti di lavoro, specialisti ed è necessario che abbiano non solo una strada, ma anche una buona scuola", ha detto Rogozin.

Il governatore Reshetnikov, da parte sua, ha osservato che Proton-PM PJSC ha creato un piano generale, secondo il quale si sta sviluppando l'infrastruttura nel microdistretto di Novye Lyady, un territorio per il promettente sviluppo di una tecnopoli.

Secondo il governo del territorio di Perm, entro il 2025 è prevista la creazione di una moderna infrastruttura sportiva a Novye Lyady e la costruzione di una piscina. Saranno ristrutturati gli edifici del Policlinico locale per 150 visite al giorno e delle tecnoscuole. V.P. Savinykh per 1.000 posti. Inoltre, è previsto il rifacimento degli impianti di trattamento e della locale stazione di filtraggio.

"Angara" è una famiglia di veicoli di lancio ecologici di varie classi. Include vettori leggeri "Angara-1.2", medio - "Angara-A3", pesante - "Angara-A5" e modernizzato "Angara-A5M", maggiore capacità di carico - "Angara-A5V". Il motore RD-191 è utilizzato come parte del modulo missilistico universale URM-1 dei missili Angara. Il razzo di classe leggera Angara-1.2 utilizza un URM-1, l'Angara-A3 di medie dimensioni - tre e il pesante Angara-A5 - cinque.

MIA Rossiya Segodnya è il media partner ufficiale del MAKS-2019 Aviation and Space Salon.