Comparație Rd 191 și 180. © Corporația de Stat pentru Activități Spațiale „Roscosmos”

ANALIZA EFICIENTĂȚII EXTENSIEI DUZELOR PENTRU MOTOR-RACHETE RD-191

Marat Seydagaliev

Rusia, Baikonur

Nikolai Iliușenko

Student în anul 5 al departamentului „Proiectarea și testarea aeronavelor” filiale „Voskhod” a MAI,

Rusia, Baikonur

Olga Shestopalova

candidat la știință, profesor asistent la ramura „Voskhod”

a Institutului de aviație din Moscova (universitate națională de cercetare),

Rusia, Baikonur

ADNOTARE

Motoarele de rachetă moderne aproape au atins limita capacităților energetice ale combustibilului, astfel încât creșterea eficienței unui motor de rachetă chiar și cu valori mici nu este o sarcină ușoară. Lucrarea propune o soluție la această problemă prin utilizarea unei duze cu duză glisantă. Pentru calcule, a fost luat ca exemplu cel mai eficient și promițător motor de rachetă cu combustibil lichid RD-191 cu o singură cameră.

ABSTRACT

Motoarele de rachetă moderne aproape au atins limita capacităților de combustibil energetic, așa că creșterea eficienței motorului de rachetă chiar și pentru valori mici este o mare problemă. Există o soluție care sugerează utilizarea prelungirii duzei. Ca exemplu pentru calcule a fost luat RD-191 – cel mai eficient și perspectivă motor de rachetă cu combustibil lichid până acum.

Cuvinte cheie: vehicul de lansare (LV), sistem de propulsie (PS), duze, motor rachetă cu propulsie lichidă (LRE), propulsie cu reacție, impuls specific.

Cuvinte cheie: vehicul de lansare, extensie duză, motor rachetă cu combustibil lichid, tracțiune cu jet, impuls specific.

Până în prezent, cel mai mult vehicul de lansare promițător cosmonautica națională este familia Angara de vehicule de lansare, care se bazează pe modulul de rachetă universal - 1 (URM-1). Sistemul de propulsie al URM-1 este motorul rachetă cu propulsie lichidă RD-191. Această lucrare evaluează eficiența utilizării unei duze pentru motorul RD-191. Duză duză - partea retractabilă a duzei motorului rachetă, instalată în pozitia de lucru care asigură o creștere a zonei de ieșire a duzei, ca urmare, crește eficiența în straturile rarefiate ale atmosferei sau în vid.

În calcul s-au făcut următoarele ipoteze:

• motorul funcționează normal (cu debit de masă constant);
• vehiculul de lansare zboară în linie dreaptă, cu viteză constantă;
• pierderile datorate frecării și disipării vitezei la ieșirea duzei nu sunt luate în considerare.

Necesar pentru calcul specificații LRE RD-191 sunt prezentate în tabelul 1.

tabelul 1 .

Caracteristicile motorului rachetă RD-191

Caracteristică	Desemnare	Sens
Împingere (Pământ), tf
Împingere (gold), tf
Impuls specific (Pământ), s
Impuls specific (vid), s
Presiunea în camera de ardere, kgf / cm în mp.
Presiune la ieșirea duzei, kgf/cm2 în mp.
Temperatura din camera de ardere
Raport de expansiune a duzei
Diametrul de evacuare a duzei, mm
Diametrul secțiunii minime a duzei, mm

Pentru calcule, se propune utilizarea formulei de tracțiune a motorului cu reacție în ipoteza unidimensionalității fluxului de gaz prin duză:

unde: µ – al doilea debit masic; sunt presiunea, viteza și respectiv aria secțiunii transversale la ieșirea duzei; - presiune mediu inconjurator, (depinde de înălțimea de ridicare h).

Viteza curgerii la ieșirea duzei este determinată de relația cunoscută din dinamica gazelor:

(2)

unde: - constanta de gaz a produselor de ardere; - presiunea temperaturii în camera de ardere, respectiv; este indicele adiabatic.

Indicele adiabatic depinde de componentele combustibilului folosit, pentru o pereche kerosen-oxigen; =1,11.

Din expresiile (1) și (2) obținem expresia finală pentru calcularea forței unui motor cu reacție:

(3)

Evident, forța motorului se modifică pe măsură ce se ridică la altitudine. Motivul pentru aceasta este că presiunea ambientală este o cantitate în continuă schimbare.

Ecuația (3) descrie forța unui motor cu un raport de expansiune geometrică constant. Luați în considerare cazul în care în fiecare moment de timp se realizează modul de funcționare calculat al motorului (). Atunci ecuația (3) va lua forma:

(4)

Pentru a calcula tracțiunea medie a unui motor folosind o duză glisantă, este necesar să se determine caracteristicile geometrice ale duzei. Calculele au arătat că raza optimă a duzei duzei, la care tracțiunea medie va fi cea mai mare pe toată durata funcționării motorului, depășește raza URM-1 (1,45 m), pe baza acesteia, acceptăm raza de duza glisantă egală cu 1,20 m, aceasta va permite utilizarea duzelor de duză într-o schemă de proiectare și aranjare a pachetului (Angara-A3, Angara-A5, Angara-A5V). Pe baza razei duzei, determinăm presiunea la ieșirea duzei și calculăm tracțiunea motorului conform ecuației (1).

Mai jos sunt rezultatele calculelor (Fig. 1) ale forței motorului conform ecuațiilor (3), (4) pentru trei cazuri:

• motor cu duza fixa;
• motor cu duză perfect reglabilă pe înălțime;
• motor cu o duză reglabilă într-o singură treaptă.

Figura 1. Modificarea forței motorului în funcție de altitudinea de zbor: 1 - duză nereglată, 2 - duză reglabilă într-o singură treaptă; 3 - duză perfect reglabilă pe înălțime

Rezultatele calculului au arătat că utilizarea unui atașament de duză pentru vehiculele de lansare Angara, realizată în schemă de lot, permite creșterea tracțiunii medii a fiecărui URM-1 cu 9,28 tf, ținând cont de pierderile datorate frecării în duză. Când se utilizează o duză cu duză glisantă pe vehicule de lansare de clasă ușoară realizate într-o schemă tandem (Angara 1.1 și 1.2), creșterea forței va fi de 17,5 tf datorită absenței unei restricții asupra razei duzei. Când se efectuează modificări structurale la duza RD-191 (pentru a crește presiunea la ieșirea duzei), pare posibilă creșterea forței cu 24,4 tf pentru stiva și 35,7 tf pentru schema tandem.

Reglarea înălțimii duzei prin utilizarea unei duze de duză nu este o soluție de inginerie fundamental nouă, ci o implementare practică această decizie niciodată găsit din cauza dificultății de a asigura răcirea duzei. Astăzi, această problemă este rezolvabilă datorită apariției unor materiale fundamental noi, care nu erau disponibile înainte, având o temperatură ridicată de înot, rezistență, rezistență la uzură etc. De aceea lucrarea prezentată este relevantă și practic realizabilă.

Bibliografie:

1. Alemasov V.E. Teorie motoare rachete: studii. pentru universități. - M .: Mashinostroenie, 1980.

2. Grechukh L.I. Proiectarea unui motor de rachetă lichid: instrucțiuni la proiectarea cursurilor și a diplomelor. - M.: Editura OmGTU, 2011. - 69 p.

3. Dobrovolsky M.V. Motoare cu rachete lichide: manual. pentru universități. -M.: MSTU numit după N.E. Bauman, 2006. - 269 p.

4. Sistem de propulsie. RD-191 - [ Resursa electronica]. - Mod de acces. – URL: http://ecoruspace.me/%D0%A0%D0%94-191.html (Data accesului: 08/04/16).

Este destul de evident că dezvoltarea sistemelor de propulsie în marș pentru vehiculele de lansare este indisolubil legată, și mai ales pe termen lung, de îmbunătățirea vehiculelor de lansare în sine. În general, putem spune că totul va fi determinat de obiectivele activităților spațiale mondiale. Potrivit experților, în 2000-2010. așteptate: - aproape 1000 de lansări de vehicule de lansare (LV) de diferite clase, inclusiv aproximativ 20% pentru lansare nava spatiala(SC) la orbite geostaționare (GSO); - fiecare secundă din cele 2000 de nave spațiale retrase va fi comercială; - costul navelor spațiale lansate anual va fi de aproximativ 4-5 miliarde de dolari.În plus, va fi continuată implementarea proiectului internațional de amploare ISS Alfa în valoare de zeci de miliarde de dolari. O expediție cu echipaj pe Marte, crearea și funcționarea unei baze pe Lună, aprovizionarea cu energie a Pământului din spațiu, lupta împotriva pericolului meteoriților, îndepărtarea deșeurilor deosebit de periculoase și turismul spațial sunt proiecte ale unui viitor nu prea îndepărtat. . Este de remarcat faptul că numărul țărilor care au devenit proprietari de nave spațiale pentru prima dată s-a dublat în ultimii 15 ani (de la 15 la 30).

Dezvoltarea în continuare a activității spațiale mondiale este constrânsă de costul ridicat al lansării unei nave spațiale (5.000...10.000 de dolari pe kilogram pentru lansarea pe o orbită circulară joasă) și de fiabilitatea insuficientă a vehiculelor de lansare. Astfel, fiecare zbor al 20…30 este unul de urgență, iar în 50% din cazuri se datorează defecțiunii sistemelor de propulsie (PS). Costul unui accident de vehicul de lansare de clasă grea, inclusiv pierderea unei nave spațiale, este de 300...700 de milioane de dolari, ceea ce depășește costul dezvoltării unui LRE puternic (200...250 tf de tracțiune). Pierderile economice, de exemplu, ca urmare a dezastrului navetei spațiale, au depășit 2 miliarde de dolari.În plus, accidentele duc la o întârziere a implementării programelor cu până la un an și jumătate până la doi ani și o scădere a competitivității.

Astfel, cerințele prioritare pentru vehiculele de lansare avansate (SV) sunt de a crește fiabilitatea acestora și de a reduce costul lansării navelor spațiale.

După cum arată studiile efectuate în institutele de cercetare și birourile de proiectare din Rusia, principalul tip de motor pentru SV-uri promițătoare pentru următorii 20-25 de ani va rămâne motoarele de rachete cu combustibil lichid. Alte sisteme de propulsie, de exemplu, motoarele hipersonice ramjet (motoare scramjet), care folosesc aerul atmosferic ca agent oxidant și promit o reducere semnificativă a greutății de lansare, necesită soluționarea unui număr de probleme complexe. Acestea sunt probleme asociate în primul rând cu dezvoltarea proiectelor de telecomandă și aeronaveîn general, funcționând în condiții de presiune mare de viteză și încălzire aerodinamică (1500 K și mai mult). Aceste probleme împing implementarea scramjet-ului într-un viitor mai îndepărtat.

În prezent, în străinătate se desfășoară activități active cu scop pentru a crea noi sisteme de lansare de unică folosință (familiile de vehicule de lansare Arian-5, Delta-4, Atlas-5 și H-2A) bazate pe motoare de rachetă cu propulsie lichidă. Caracteristicile importante ale majorității dintre ele sunt:

• - crearea de sisteme de propulsie cu etapă centrală pe noi LRE-uri folosind combustibil oxigen-hidrogen foarte eficient, acordându-se o atenție deosebită reducerii costurilor și creșterii fiabilității LRE-urilor (programul IHPRT în SUA). De regulă, compoziția unității de control include un motor cu tracțiune mare (RS-68 cu o tracțiune de 294 tf; RS-76 cu o tracțiune de 373 tf; LRE pentru VA-1 cu o tracțiune de 635 tf);
• - utilizarea pe scară largă a motoarelor de rachetă de propulsie ieftine și fiabile combustibil solid(RDTT), al cărui număr variază de la 0 la 6, ceea ce permite cost minim obțineți o familie de transportatori de diferite capacități de transport;
• - formarea vehiculelor de lansare grele din două sau trei blocuri centrale.

Recunoscut la nivel mondial cel mai înalt nivel Clădirea motorului de rachetă rusesc. Acest lucru este confirmat de NPO Energomash dezvoltat în 1975-1985. motorul RD-170, care funcționează cu combustibil oxigen-kerosen și nu are egal în lume în ceea ce privește parametrii atinși și caracteristicile energie-masă. Nu degeaba firmele străine și-au intensificat activitatea în utilizarea motoarelor rusești la modificări ale vehiculelor de lansare din SUA. Astfel, motorul RD-180, dezvoltat de NPO Energomash și fiind dezvoltare ulterioară RD-170 este destinat utilizării pe vehiculul de lansare Atlas-2AR fabricat de Lockheed Martin. Utilizarea RD-180 va crește semnificativ capacitățile energetice ale transportatorului. În Statele Unite, este planificată, de asemenea, utilizarea motoarelor NK-33 și NK-43, care au fost dezvoltate la începutul anilor 1970. pentru racheta lunară sovietică H1. După încheierea unui acord cu corporația Aerojet, aceste motoare rachete sunt în curs de finalizare pentru instalarea ulterioară pe vehiculul de lansare reutilizabil K-1 al companiei Kistler Aerospace. Utilizarea pe scară largă a acestor motoare rachete cu propulsie lichidă ieftine (la prețuri mondiale) și foarte eficiente, create în Rusia, va reduce semnificativ costul lansării navelor spațiale.

Se acordă multă atenție reducerii costului de fabricație a etapelor vehiculului de lansare, costul pregătirii și desfășurării lansărilor. Ca rezultat, o reducere de aproximativ 1,5-2 ori a costului de lansare și o creștere a fiabilității vehiculelor de lansare străine la nivelul unui astfel de rachete rusești, ca Soyuz și Proton (Fig. 1).

Într-un viitor ceva mai îndepărtat, se are în vedere înlocuirea motoarelor de rachetă cu propulsie solidă cu propulsoare de rachetă reutilizabile, precum și sisteme reutilizabile cu una și două trepte (Venture Star etc.). Utilizarea lor ar trebui să reducă costul lansării de încă 5-10 ori.

trăsătură caracteristică O modalitate similară de dezvoltare a sistemelor de lansare de unică folosință este creșterea numărului de zone necesare pentru căderea etapelor uzate. Fiecare dintre opțiunile cu amplificatoare suplimentare are ca rezultat două zone suplimentare supradimensionate pentru ca booster și primele etape să scadă. Ca urmare, pentru o familie de vehicule de lansare bazată pe un transportator în două trepte, în loc de o zonă, sunt necesare două până la șase zone, în funcție de numărul de acceleratoare.

Cu o locație de coastă a complexului de lansare, care este tipică pentru porturile spațiale străine, acest lucru nu contează; pentru amplasarea intracontinentală a porturilor spațiale rusești, acest lucru este practic inacceptabil, mai ales dacă luăm în considerare cerințele de lansare a LV-urilor la diferite azimuturi.

În ceea ce privește cosmodromul rusesc Plesetsk la latitudine mare (62,8 °), atunci (cu parametri energetici egali ai LRE, care devine caracteristic stadiului actual), pentru a lansa nave spațiale de aceeași masă pe orbită geostaționară (GSO), se impune creșterea puterii sistemelor de propulsie ale SV-urilor autohtone cu 30 ...40% față de cele străine, situate în principal în apropierea ecuatorului. Anterior, acest factor nefavorabil a fost oprit de eficiența semnificativ mai mare a LRE-urilor autohtone (RD-170, etc.) în comparație cu motoarele străine (impulsul specific este mai mare cu 30...35 s). Cu toate acestea, utilizarea pe scară largă a combustibilului oxigen-hidrogen în vehiculele moderne de lansare străine (Ariane-5, Delta-4, H-2A) și absența acestuia în proiectele interne au înrăutățit semnificativ imaginea comparativă.

Astfel, pentru SV-uri autohtone promițătoare de unică folosință, în special clasele medii și grele, în cazul refuzului de a folosi motoare rachete cu propulsie solidă și de a opri un factor geografic nefavorabil, este necesară dezvoltarea sistemelor de propulsie susținătoare cu tracțiune semnificativ mai mare sau utilizarea mai multor motoare în propulsie, adică trecerea la utilizarea unităților multimotoare bazate pe motoare rachete modulare.

Pe baza celor de mai sus, Centrul Keldysh și TsNIIMash au propus un „Concept pentru dezvoltarea unui sistem de vehicul de lansare Federația Rusă pentru perioada de după 2005.”

„Conceptul” se bazează pe următoarele principii de bază:

• - asigurarea necondiționată a accesului garantat și independent în spațiul cosmic de pe teritoriul Federației Ruse;
• - asigurarea, pe termen lung, a competitivității ridicate a sateliților autohtoni pe piața mondială a serviciilor spațiale.

Pasul decisiv în acest caz este dezvoltarea și utilizarea ulterioară pe scară largă a suporturilor în două trepte cu prima treaptă înaripată reutilizabilă (Fig. 2), care poate oferi:

• - reducerea costurilor de demontare de ~2 ori;
• - o soluție aproape completă la problemele legate de alocarea zonelor pentru căderea etapelor uzate și eliminarea restricțiilor severe asupra rutelor de zbor, care va face posibilă transferul lansărilor transportatorilor de la cosmodromul Plesetsk la Kapustin Yar și, în același timp oferă o creștere cu 15 ... 20 la sută a capacităților lor energetice.

Trebuie remarcat faptul că crearea primelor etape reutilizabile nu necesită soluționarea de noi probleme științifice și tehnice și poate fi rezolvată cu succes la nivelul actual de dezvoltare a aviației interne și a tehnologiei rachetelor.

Baza acumulată în timpul dezvoltării orbiterului Buran, dezvoltarea etajelor cu aripi returnabile în birourile de proiectare a aviației, sistemul MMKS de la RSC Energia, unde Buran OK modificat a fost considerat prima etapă reutilizabilă, precum și cele mai recente evoluții ale GKNPT im. M.V. Hrunichev pe vehiculul de lansare Angara dintr-o clasă ușoară cu o primă etapă reutilizabilă a arătat realitatea rezolvării problemei.

Veragă determinantă în acest caz va fi crearea unui sistem de propulsie reutilizabil și fiabil bazat pe un motor de rachetă cu propulsie lichidă, iar această sarcină nu poate fi considerată încă rezolvată. Singurul motor rachetă reutilizabil SSME al sistemului de navete spațiale aflat în funcțiune în lume este departe de a îndeplini cerințele TOR în ceea ce privește resursele (de aproape 10 ori) și costul întreținerii între zboruri. Nu degeaba programul IHPRT din Statele Unite prevede crearea unui eșantion demonstrativ al unui motor rachetă oxigen-hidrogen cu o multiplicitate de utilizare de până la 100 de ori și o reducere de zece ori a costurilor de întreținere, reducând în același timp și costul dezvoltarea și fabricarea (Fig. 3).

Trecerea la prima etapă reutilizabilă va duce la o creștere a masei de lansare a vehiculului de lansare cu ~30%, ceea ce va necesita o creștere a forței de propulsie a acestei etape. Este necesară o tranziție la o fabrică cu mai multe motoare. Astfel, dezvoltarea unei fabrici redundante cu mai multe motoare care utilizează un motor rachetă reutilizabil cu propulsor lichid ar trebui considerată cea mai importantă sarcină a construcției de rachete domestice și a motoarelor spațiale în stadiul actual. Cerințele care trebuie îndeplinite de un astfel de sistem de control includ următoarele:

• - defectarea unui motor nu trebuie să ducă la întreruperea programului de zbor;
• - frecvența de utilizare a telecomenzii în prima etapă ar trebui să fie 10-15, în următoarea - 50-100;
• - costul întreținerii între zboruri a PS nu trebuie să depășească 3% din costul PS, cu o reducere ulterioară la 0,5% sau mai puțin.

Una dintre modalitățile posibile de a rezolva această problemă este dezvoltarea unei noi generații de motoare rachete cu propulsie lichidă conform schemei cu un generator de gaz reducător. Această schemă se caracterizează printr-o probabilitate destul de mare de dezvoltare neintensivă a proceselor de urgență (a căror perioadă de dezvoltare depășește 0,1 ... 0,5 s). În astfel de accidente, de regulă, nu există nicio distrugere externă a căii de gaz (Tabelul 1). Toate acestea pot oferi munca eficienta sisteme de protecție în caz de urgență cu creșterea simultană a factorului de acoperire a situațiilor de urgență până la 0,9 ... 0,95. Este deschisă calea pentru crearea și funcționarea cu succes a PS redundanți, ceea ce este confirmat, în special, de experiența de operare a vehiculului de lansare Saturn-V.

Caracteristica specificată a unui motor rachetă cu propulsie lichidă cu un generator de gaz de reducere, în special în combinație cu utilizarea unei scheme de motor deschise cu eliberarea gazului generator de gaz sau ocolirea acestuia într-o duză, este deosebit de importantă pentru dezvoltarea de noi purtători. destinate livrării de echipaje către un internațional statie spatialași lansarea de vehicule echipate promițătoare în diverse scopuri.

Procesele de urgență care se dezvoltă la o intensitate ridicată și au caracter exploziv (t = 0,001…0,002 s) exclud practic complet posibilitatea de salvare a cosmonauților, deoarece este imposibil să se efectueze separarea de urgență a compartimentului cu echipajul în aceste condiții.

În prezent, există doar două transportatoare în lume care asigură lansarea echipajelor în spațiu: acesta este vehiculul intern de lansare Soyuz și naveta spațială americană. Dezvoltarea lentă a proceselor de urgență în motoarele vehiculului de lansare Soyuz, care se caracterizează printr-o intensitate scăzută a parametrilor, un circuit deschis al motorului și utilizarea unui generator de gaz cu un generator de gaz reducător, a făcut posibilă implementarea unui echipaj eficient. sistem de salvare de urgență, care a fost confirmat în mod repetat în timpul exploatării de 30 de ani a acestui vehicul de lansare.și prototipurile sale. Caracterul exploziv al accidentului navetei spațiale cu nava Challenger a dus la moartea întregului echipaj.

Utilizarea LRE cu o schemă de recuperare a generării de gaz poate reduce semnificativ severitatea problemei de aprindere a materialelor structurale într-un mediu de gaz generator cu un potențial de oxidare ridicat. Acest lucru creează premisele pentru renunțarea la utilizarea materialelor structurale mai scumpe și procese tehnologiceși deschide posibilitatea reducerii costului de lansare cu 10...15%, în ciuda reducerii parametrilor energetici ai LRE și LV datorită trecerii la o schemă mai puțin eficientă energetic a LRE.

După cum arată studiile de calcul teoretice, experimentale și de proiectare, durata de viață a turbomașinilor depinde într-o măsură decisivă de nivelul intensității lor energetice. Prin urmare, intensitatea energetică ridicată a unităților, în primul rând CP-ul celui mai modern LRE RD-170, RD-180, RD-191, pune la îndoială posibilitatea de a obține un raport de expansiune ridicat (până la 25-30). ) de utilizare a unor astfel de motoare și întreținere între zbor cu costuri reduse (mai puțin de 1 ... 2 % din costul de producție). Acest lucru este dovedit de experiența de operare a singurului motor rachetă reutilizabil SSME din lume. Cel mai important rol în limitarea frecvenței de utilizare a LRE este jucat de oboseala ciclică a materialului. Se știe că la încărcare cu ciclu mare, numărul limitator de cicluri (respectiv, timpul de funcționare) al unui element structural depinde, în special, de nivelul tensiunilor dinamice dintr-o lege a puterii (ecuația Weller). Prin urmare, reducerea intensității energetice cu un factor de 2 face posibilă, în principiu, creșterea duratei LRE cu mai mult de un ordin de mărime (Fig. 4).

În tabel. 2 arată că odată cu trecerea la o schemă LRE deschisă cu un nivel de presiune în camera de ardere de 140 ... 150 kgf / cm2, devine posibilă reducerea presiunii din spatele pompelor și a puterii necesare turbinei cu 2 ... 2,5 ori comparativ cu parametrii motorului RD-191 din familia RD -170. acestea. pentru a crea un motor rachetă cu o durată de viață foarte mare și o multiplicitate de utilizare până la 30 ... 40. În combinație cu utilizarea componentelor propulsoare criogenice (oxigen lichid și metan lichid), care creează condiții pentru întreținerea minimă între zbor a LRE, devine posibilă reducerea costurilor (în linia de propulsie) pentru un zbor cu 20 ... de 30 de ori (vezi Fig. 3).

Trebuie remarcat faptul că atunci când dezvoltă motoare pentru vehicule de lansare reutilizabile promițătoare, dezvoltatorii americani urmează aproape aceeași cale (reducerea nivelului de tensiune al unităților și crearea unui motor rachetă reutilizabil cu un perete etanș după 30-40 de zboruri).

Rezultatele studiilor computațional-teoretice și experimentale efectuate de Centrul Keldysh ținând cont de experiență dezvoltări de design KBKhA și NPO Energomash, au condus la concluzia că sarcina cu cel mai mare efect poate fi rezolvată prin dezvoltarea unei noi generații de motoare de rachetă cu propulsie lichidă, folosind perechea de combustibil „oxigen și gaz natural lichefiat” (GNL), iar GNL ar trebui să conțină 98. % metan.

Utilizarea acestei perechi de combustibil asigură:

• - posibilitatea dezvoltării unui motor rachetă cu propulsor lichid de înaltă eficiență conform schemei cu generator de gaz reducător;
• - crearea de motoare reutilizabile cu o cantitate minimă de întreținere între zboruri.

Perechea „oxigen și GNL” are un cost scăzut și perspective largi de utilizare în alte industrii (aviație, căi ferate și transport rutier). Deși în Rusia nu există practic nicio infrastructură pentru utilizarea gazului natural lichefiat, practica existentă de operare a componentelor criogenice (oxigen, hidrogen), precum și experiența mondială bogată în producția și transportul GNL, ne permit să concluzionam că este posibil să se creeze infrastructura necesară la costuri relativ mici.

Cea mai convenabilă schemă a unui motor de rachetă de propulsie pentru vehiculele de lansare ale unei noi generații este un circuit deschis, deschis cu un generator de gaz reducător (Fig. 5). Pentru a reduce pierderile de impuls specific de împingere, este recomandabil să aplicați bypass-ul generatorului de gaze de eșapament în duză. Ca urmare a implementării cercetării, lucrărilor teoretice și experimentale, inclusiv asupra modelelor de motoare special concepute, s-au primit recomandări privind organizarea procesului de lucru în generatorul de gaz și camera de ardere, posibilitatea atingerii unui grad ridicat de perfecțiune a proceselor. și răcire eficientă a camerei de ardere, resursă de muncă pe termen lung și utilizare repetată. În general, este prezentată întreaga realitate a creării unui motor de rachetă cu propulsie lichidă extrem de eficient de o nouă generație și posibilitatea de a trece la dezvoltări de proiectare la scară completă.

Crearea unui PS redundant de primă etapă bazat pe motoare de rachetă cu propulsie lichidă extrem de fiabile va asigura o lansare garantată și rentabilă atât a obiectelor cu echipaj, cât și a navelor spațiale unice, costisitoare, de masă mare.

În concluzie, trebuie remarcat faptul că utilizarea principalelor prevederi ale „Conceptului” dezvoltat de Centrul Keldysh deschide perspective pentru crearea unei noi generații de motoare reutilizabile de susținere care oferă:

• - fiabilitate ridicată;
• - ușurința întreținerii între zboruri și utilizare multiplă;
• - formarea PS redundante multimotor.

Pe baza unor astfel de motoare de rachetă (Tabelul 3), pot fi dezvoltate noi, ecologice, care nu necesită zone de excludere, vehicule de lansare fiabile și rentabile cu prima etapă reutilizabilă, care reduc costul lansării navelor spațiale la aproape jumătate.

Câteva caracteristici ale motorului rachetă
Caracteristică	Circuit închis cu HG oxidativ		Circuit închis cu recuperare GG
Componentele combustibilului	O2 +RG-1		O2 +CH4
Compoziția gazului producător	O2 - 91% H2O - 4% CO2 - 5%	O2 - 6% NO2 - 73% N2 - 6% H2O - 4% N2 O4 - 2% CO2 - 6% HNO3 - 4%	O2 - 0% CH4 - 55% H2O - 6% H2 - 24% CO2 - 3% CO - 12%
Potenţial de oxidare	O2 - este în stare liberă	O2 - este în stare legată	O2 - absent
Cerințe de curățenie a rezervorului	0,05...0,1 mg/m2	5,0...7,0 mg/m2	3,0...5,2 mg/m2
Echivalent TNT
Momentul accidentului căii gazelor până la pierderea etanșeității, s	<0,06 (~40% аварий)		0,1 (fără a deschide calea gazului)
Viteza sistemului de control automat pentru întreruperea conductelor de combustibil	**0,8...0,1 s,	**0,8...0,1 s, în perspectivă - 0,06...0,08 s	**0,8...0,1 s, mai târziu - 0,06...0,08 s
Rata de acoperire BACS
Consecințele accidentelor (după oprirea conductelor de combustibil SAZ)	SAZ nu funcționează, distrugerea telecomenzii, a compartimentului și a blocului (în prezența inițiatorilor)	Distrugerea motorului, arderea structurii compartimentului și atenuarea procesului

MOTOR RACHETĂ LICHID RD-191

14.06.2016

NPO-ul rus Energomash intenționează să dubleze producția de motoare RD-191 pentru vehiculele de lansare Angara în 2017, a declarat directorul general al întreprinderii Igor Arbuzov.
„A început faza de testare a vehiculului de lansare Angara, numărul comenzilor pentru RD-191 a crescut. În consecință, NPO Energomash ar trebui să-și dubleze volumele de producție (în 2016 - 22 de motoare, în 2017 - 40),” îl citează publicația corporativă Energomash NPO.
Potrivit acestuia, pentru a onora comanda, compania va trebui să mărească numărul de muncitori în producție cu 250-300 de persoane.
TASS

16.04.2019
Problemele cu vibrațiile de joasă frecvență ale motoarelor RD191 pentru vehiculul de lansare rusesc Angara au fost rezolvate, a declarat Petr Levochkin, designer-șef al NPO Energomash, într-un interviu pentru Interfax.
„Am introdus o serie de soluții la proiectarea motorului pentru a suprima aceste vibrații de joasă frecvență și am realizat cu Centrul Hrunichev că aceste măsuri permit motorului să funcționeze normal și să îndeplinească cerințele tehnice”, a spus P. Levochkin.
Așa că a comentat știrile din presă apărute în luna ianuarie a acestui an că vibrațiile motorului RD191 care apar în timpul lansării rachetei Angara pot duce la distrugerea acesteia.
Interlocutorul agenției a explicat că vibrațiile de joasă frecvență au apărut din cauza unui regim extrem de dificil pentru centrala rachetei, când motorul blocului central al primei etape funcționează la doar 30% putere pentru a economisi combustibil.
„RD191 este unic. Pe Angara-A5, motorul blocului central, în timp ce părțile laterale funcționează, ar trebui să funcționeze într-un mod de economisire, economisind combustibil. Pentru această rachetă a fost ales un mod de accelerare adânc de 30%”, a spus P.Levochkin.
Interfax-AVN

MOTOR RACHETĂ LICHID RD-191

Dezvoltarea motorului RD-191 a început la sfârșitul anului 1998. Acest motor cu post-ardere a gazului oxidant este proiectat pentru familia Angara de vehicule de lansare autohtone. Designul motorului se bazează pe designul motoarelor RD-170/171.
RD-191 este un motor rachetă cu o singură cameră cu propulsie lichidă, cu o unitate de turbopompă situată vertical. În cursul anului 1999, a fost emisă documentația de proiectare, în 2000, a început testarea autonomă a unităților de motor RD-191 și s-a finalizat pre-producția. În mai 2001, a fost asamblat primul motor de finisare. Primul test de tragere al RD-191 a fost efectuat în iulie 2001.
În iunie 2011, au fost efectuate 120 de teste de incendiu ale motorului cu un timp total de funcționare de 26892,4 secunde, inclusiv trei teste de incendiu ale RD-191 ca parte a URM-1 (modulul din prima etapă a vehiculului de lansare Angara) au fost realizate cu succes în vara-toamna anului 2009) la Centrul de Cercetare al Partidului Comunist Rus (Peresvet, Regiunea Moscova).

CARACTERISTICI

Motor rachetă cu combustibil lichid, cu arderea ulterioară a gazului oxidant
Combustibil - oxigen + kerosen
Tractiune, sol/gol, tf 196/212.6
Impuls specific, pământ / vid, s 311,2 / 337,5
Presiune în camera de ardere, kgf/cm2 262,6
Greutate, uscat/inundat, kg 2290/2520
Dimensiuni, inaltime/diametru, mm 3780/2100
Perioada de dezvoltare 1999–2011
Scop Pentru prima etapă a familiei de vehicule de lansare Angara

2019-07-23. Noul loc de producție Perm va crește eficiența producției de rachete și produse spațiale.
În iulie, la șantierul suburban al Proton-PM PJSC (parte a structurii integrate a NPO Energomash JSC), ca parte a reconstrucției și reechipării tehnice a întreprinderii, a fost organizată o secție de tăiere și vopsire a tablei. Valoarea investițiilor în crearea producției s-a ridicat la peste 76 de milioane de ruble.
Noul site produce produse la sol: piese și unități de asamblare ale centralelor electrice cu turbine cu gaz din seria Ural, precum și echipamente. În viitorul apropiat, amplasamentul va fi implicat în producția de camere de ardere pentru motoarele de rachete și alte nomenclaturi legate de spațiu.
Anterior, guvernatorul regiunii Kama, Maxim Reshetnikov, a remarcat că producția de motoare de rachetă este punctul culminant al progresului științific și tehnologic și un factor important în dezvoltarea regiunii. Potrivit șefului regiunii, întreprinderile de construcție de rachete și motoare Permian se bucură de o mare încredere în conducerea țării, iar calitatea produselor este apreciată ca fiind foarte ridicată. Toată lumea înțelege că întreprinderile Perm sunt o garanție a fiabilității.
Dmitri Shchenyatsky, directorul executiv al PJSC Proton-PM, a remarcat că crearea unei secțiuni de tăiere este următoarea etapă în organizarea unei producții moderne de semifabricate cu ciclu complet la amplasamentul extravilan al fabricii din Novye Lyady. „Acesta este un pas înainte care ne va permite să optimizăm procesul de producție, să folosim noi capacități în dezvoltarea de rachete și produse spațiale promițătoare și să trecem la producția în serie. Anul viitor, ne propunem să asigurăm utilizarea 100% a echipamentelor puse în funcțiune”, a subliniat top managerul.
La locul de tăiere și vopsire a tablei cu o suprafață totală de peste 2 mii de metri pătrați. m a găzduit patru unități de echipamente tehnologice moderne: o unitate de tăiere cu laser și o unitate de tăiere cu jet de apă pentru tăierea materialului din tablă, o cameră de sablare pentru pregătirea metalului pentru acoperire și o cameră de vopsire și uscare. În plus, pe teritoriul șantierului sunt instalate foarfece de ghilotină pentru tăierea și tăierea metalului, iar aici se află și un depozit pentru materiale din tablă.
Caracteristicile tehnice ale mașinii laser fac posibilă tăierea unui detaliu de contur de până la 12 mm grosime în doar un minut și jumătate. La rândul său, unitatea de tăiere cu jet de apă este capabilă să taie diverse materiale cu o grosime de până la 300 mm cu un jet de apă, făcând o tăietură în unghi, oferind precizia și curățenia necesară suprafeței prelucrate. Nu folosește uleiuri, lichide și gaze dăunătoare, ceea ce crește productivitatea și siguranța.
Sunt create noi facilități de achiziții ca parte a organizării pe teritoriul Perm a unui complex de producție pentru producția în serie de RD-191 și alte motoare lichide promițătoare. Acest proiect are statutul de proiect de investiții regionale prioritare și include reconstrucția și optimizarea unităților de producție ale PJSC Proton-PM cu concentrarea acestora pe teritoriul Novye Lyady, dezvoltarea de către întreprindere a unui ciclu complet de producție de RD- 191 de unități de motoare în Teritoriul Perm și alte echipamente noi, crearea infrastructurii sociale, educaționale și de locuințe de calitate. Investiția totală se va ridica la 10,8 miliarde de ruble, în timp ce vor fi create aproximativ 250 de locuri de muncă. Proiectul a început în 2018 și se derulează până în 2025.

PERM, 27 august - RIA Novosti.Șeful corporației de stat Roscosmos, Dmitri Rogozin, și-a anunțat intenția de a deschide producția de motoare RD-191 ecologice pentru rachete Angara pe teritoriul Perm, potrivit site-ului guvernatorului și guvernului regiunii.

Declarația lui Rogozin a fost făcută marți în timpul unei întâlniri de lucru cu guvernatorul Teritoriului Perm Maxim Reshetnikov, care a avut loc în cadrul spectacolului aerospațial MAKS-2019 de la Jukovski. Potrivit guvernului regional, unul dintre principalele subiecte ale întâlnirii a fost dezvoltarea tehnopolei Novy Zvezdny din teritoriul Perm și modernizarea aferentă întreprinderii Proton-PM (parte a Roskosmos), unde este planificată lansarea producției de masă. a motoarelor rachete RD-191.pe componente de combustibil ecologice.

"Sper că acest lucru va avea un efect benefic asupra regiunii. Dacă există teste de producție în Teritoriul Perm, atunci acesta este RD-191 sub Angara. Și acesta este un motor cu reacție de oxigen, componente pure. Ne iubim Teritoriul Perm, iubim Kama, noi vreau să lăsăm o amprentă proastă într-o regiune atât de frumoasă”, a declarat serviciul de presă al guvernatorului Perm, citat de Rogozin.

Potrivit raportului, Rogozin a clarificat că producția de motoare RD-191 pentru vehiculele de lansare Angara va crește cu un factor de 2023 odată cu începerea producției în masă de rachete. În acest sens, Rogozin a atras atenția asupra dezvoltării infrastructurii sociale a clusterului New Star. "Aici îi sunt foarte recunoscător guvernatorului pentru toate eforturile sale legate de dezvoltarea infrastructurii. Anterior, au venit la Perm - orașul muncitor tocmai se dezvolta. Acum vor fi noi locuri de muncă, specialiști, și este necesar ca aceștia să aibă nu doar un drum, ci și o școală bună”, a spus Rogozin.

Guvernatorul Reșetnikov, la rândul său, a menționat că Proton-PM PJSC a creat un master plan, conform căruia infrastructura este în curs de dezvoltare în microdistrictul Novye Lyady, un teritoriu pentru dezvoltarea promițătoare a unei tehnopole.

Potrivit guvernului Teritoriului Perm, până în 2025 este planificată crearea unei infrastructuri sportive moderne în Novye Lyady și construirea unei piscine. Clădirile policlinicii locale pentru 150 de vizite pe zi și tehnoșcolile vor fi renovate. V.P. Savinykh pentru 1.000 de locuri. În plus, este planificată reconstrucția instalațiilor de tratare și a stației locale de filtrare.

„Angara” este o familie de vehicule de lansare ecologice de diferite clase. Include transportoare ușoare „Angara-1.2”, medii - „Angara-A3”, grele - „Angara-A5” și modernizate „Angara-A5M”, capacitate de transport crescută - „Angara-A5V”. Motorul RD-191 este utilizat ca parte a modulului de rachetă universal URM-1 al rachetelor Angara. Racheta de clasa ușoară Angara-1.2 folosește un URM-1, Angara-A3 de dimensiuni medii - trei, iar Angara-A5 grea - cinci.

MIA Rossiya Segodnya este partenerul media oficial al Salonului de Aviație și Spațiu MAKS-2019.