- Новости космонавтики
В октябре стало известно о создании в результате сотрудничества НИИМаш и Южноуральского государственного университета нового ракетного двигателя, который, по мнению некоторых, способен открыть новую эру в освоении космоса. Это, безусловно, важное событие, и видео с испытаниями доступно для просмотра. Однако стоит отделить реальные достижения инженеров от журналистских преувеличений и фантазий.
Реальный успех и его контекст
Создание прототипа клиновоздушного ракетного двигателя (КВРД) — это действительно значимый результат. Подобными разработками занимались и в СССР, и в США, и в других странах. Например, в начале 2000-х годов существовала программа по оснащению такими двигателями космических челноков «Спейс Шаттл», которая, впрочем, была свернута вместе с основной программой. КВРД существуют в разных формах: цилиндрические и плоские (линейные).
Испытание двигателей для прототипов новых спейс-шаттлов.
В линейных двигателях, имеющих форму призмы, неизбежны боковые потери энергии, но они уменьшаются с увеличением ширины конструкции. Главное преимущество КВРД — потенциально на 25-30% более высокая эффективность по сравнению с традиционными двигателями, использующими сопло Лаваля.
Сопло Лаваля, предназначенное для создания сверхзвуковой реактивной струи, имеет существенный недостаток: оно эффективно только в узком диапазоне внешнего давления, то есть на определенных высотах. Поэтому ракеты используют разные двигатели для старта с Земли и для работы в вакууме. В клиновоздушном двигателе роль регулятора расширения струи играет сама атмосфера. Правильно подобранная форма клина позволяет поддерживать стабильную тягу при разной плотности воздуха.
В идеале, несмотря на расширение струи с высотой, общий вектор тяги остается направленным строго вдоль оси, что минимизирует потери. На практике возможны отклонения, но эффективность все равно ожидается высокой. Таким образом, успешные испытания прототипа — это отличный первый шаг, за которым последуют сложные этапы доводки.
Предстоящие трудности и технические вызовы
Согласно данным популяризатора космонавтики Дмитрия Коняхина, испытания проводились на паре спирт-кислород, как на легендарной ФАУ-2. Однако параметры горения спирта существенно отличаются от керосина и тем более от водорода, на который в перспективе планируют перейти разработчики. Этот переход — сложнейшая инженерная задача с множеством неизвестных, требующая времени и значительных ресурсов.
Кроме того, переход на более энергоемкое топливо приведет к резкому росту температуры струи, что потребует создания сложной и надежной системы охлаждения самого клина. Испытания проходили у поверхности Земли при нормальном атмосферном давлении. Остается открытым вопрос: как поведет себя двигатель в разреженной атмосфере и в вакууме? Это потребует отдельного цикла исследований и доработок.
Даже если рабочий прототип двигателя будет создан в ближайшие годы, за этим последует длительный этап сертификационных испытаний. Путь от лабораторной установки до летного образца — долгий и тернистый, но безусловно интересный с научной точки зрения.
Одноступенчатые ракеты: мечта или популизм?
В публикациях, сопровождающих новость, часто звучат заявления о скором создании одноступенчатых ракет. Это вызывает скепсис. Аналогичный популизм наблюдался и в американском проекте X-33, который предполагал создание одноступенчатой космической системы с линейным КВРД. Возможно, именно эти завышенные ожидания, а не только закрытие программы шаттлов, поставили крест на проекте.
X-33.
Физические ограничения диктуются формулой Циолковского. Теоретически, если бы не было гравитации, одноступенчатая ракета могла бы достичь орбиты. Однако в реальности необходимо преодолевать земное притяжение. Грубый расчет показывает, что для подъема только пустого корпуса ракеты-носителя «Союз» с 100 км до 300 км (без учета разгона до орбитальной скорости) требуется энергия, эквивалентная сжиганию десятков тонн топлива.
Не проще и эффективнее ли сбросить отработавшие пустые ступени, заменив их массу дополнительной полезной нагрузкой? Многоступенчатая схема пока остается оптимальной с точки зрения энергетики. Даже с новым, более эффективным двигателем, от нее рано отказываться. Одноступенчатые космические «такси» станут реальностью лишь при достижении кардинально новых скоростей истечения реактивной струи, что пока остается делом отдаленного будущего.
В заключение стоит отметить: ученые и инженеры, работающие над клиновоздушным двигателем, безусловно, заслуживают похвалы. Это важный шаг в развитии технологий. Однако журналистам и публичным лицам стоит быть сдержаннее в прогнозах, чтобы не создавать необоснованной эйфории и не оказывать излишнего давления на разработчиков.
- А как вы думаете? Может, я слишком пессимистичен?
- Как вам в целом эта новость? Слышали про нее? Интересны ли статьи про подобные достижения в ракетной технике?
Пишите, пожалуйста, ваши мнения в комментариях. И до встречи в новых заметках и статьях!
#ракеты и техника #космонавтика #новости техники #ракетный двигатель #наука и техника #клиновоздушный
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.