После распада СССР технологии создания мощных водородных ракетных двигателей, которые использовались в легендарных программах «Аполлон», Space Shuttle и «Энергия-Буран», были практически утрачены на десятилетия. Удивительно, но это произошло не только в России, но и в США. Сегодня, спустя годы забвения, инженеры вновь обращаются к этим сложным, но высокоэффективным решениям. Ярким примером стал успешный испытательный запуск уникального двигателя в Воронеже, предназначенного для разгонного блока перспективной ракеты-носителя «Ангара-А5В». Чем же примечателен этот двигатель и почему его создание — знаковое событие для российской и мировой космонавтики?
Project SFERA Live — Подписывайтесь...Инновации в конструкции: что отличает новый двигатель РД-0146Д1
Для тяжелой ракеты «Ангара-А5В», способной выводить на орбиту до 38 тонн полезной нагрузки, был разработан жидкостный ракетный двигатель РД-0146Д1. Его конструкция включает две ключевые инновации, которые выводят его на новый технологический уровень.
1. Отказ от газогенератора. В традиционных ЖРД для привода турбонасосов, перекачивающих топливо и окислитель, используется отдельный газогенератор. В новом двигателе эту функцию выполняет тепло от нагретого сопла. Часть топлива проходит по его стенкам, испаряется и, расширяясь, создает давление, необходимое для раскрутки турбин. Это решение упрощает конструкцию и повышает надежность.
2. Двухвальная независимая система подачи. РД-0146Д1 — единственный в мире двигатель, где турбины топливного и окислительного насосов вращаются на отдельных валах. В классических схемах обе турбины сидят на одном валу, что заставляет один из насосов работать в неоптимальном режиме. Независимое вращение позволяет каждому насосу работать с максимальной эффективностью, что значительно повышает общий КПД двигателя.
Однако главная особенность РД-0146Д1 — это использование в качестве топлива жидкого водорода. Возвращение к водородным технологиям, ожидаемое космической отраслью десятилетиями, становится реальностью. У России появляется исторический шанс первой в XXI веке полностью освоить и внедрить кислород-водородную технологию для космических запусков.
Параллельно, в январе 2022 года, Воронежский центр ракетного двигателестроения защитил эскизный проект еще одного водородного двигателя — РД-0150.
Обратите внимание: Почему смартфон быстро разряжается, что делать.
Он предназначен для установки на третью ступень «Ангары-А5В». В отличие от РД-0146Д1, это генераторный и одновальный двигатель, который, как утверждают в НПО «Энергомаш», создается на новой элементной базе. При этом он наследует бесценный опыт советских разработок, в частности, технологии двигателя РД-0120, созданного в 1970-х годах для ракеты «Энергия». Восстановление таких производственных цепочек — задача колоссальной сложности: еще в 2015 году в «Роскосмосе» оценивали, что на возобновление выпуска подобных двигателей потребуется около миллиарда долларов и 8-9 лет работы.
Между тем, амбициозный российский IT-проект SFERA стремительно приближается к релизу. Подробнее узнайте на сайте проекта. Проект открыт к инвестициям.
Project SFERA Live — Поставьте лайк...Почему водород — сложное, но перспективное топливо
Высокая стоимость и сложность работы с водородом обусловлены его уникальными физическими свойствами. Из-за крайне низкой плотности для полета требуется огромный объем топлива. Чтобы вместить необходимое количество, водород приходится охлаждать до сверхнизких температур (около -253°C) и хранить в массивных, специально усиленных баках с многослойной термоизоляцией. Кроме того, водород чрезвычайно летуч и взрывоопасен, что предъявляет высочайшие требования к безопасности всей конструкции.
Несмотря на эти сложности, преимущества водорода неоспоримы. Он обладает самой высокой энергоемкостью среди химических топлив, а его малая молекулярная масса обеспечивает рекордный удельный импульс тяги — ключевой параметр эффективности ракетного двигателя. У водородных двигателей этот показатель примерно в 1,5 раза выше, чем у работающих на керосине. Для сравнения: на текущей версии «Ангары-А5» третья ступень оснащена керосиновыми двигателями РД-0124 с тягой около 30 тонн-силы. Расчетная тяга нового водородного РД-0150 должна составить около 55 тонн-силы, что кардинально повысит энерговооруженность ракеты.
Project SFERA Live Исторический контекст: как мир утратил водородные технологии
Пионером в разработке водородных двигателей были США. Компания Rocketdyne начала работы еще в 1959 году. Именно водородные двигатели J-2 на второй и третьей ступенях гигантской ракеты Saturn V обеспечивали тягу в 90–100 тонн-силы, позволяя выводить на орбиту 140 тонн и доставлять астронавтов на Луну. Позже жидкий водород, заправлявший внешний топливный бак, стал основой для двигателей RS-25 многоразового космического челнока Space Shuttle.
В СССР вершиной водородных технологий стала ракетно-космическая система «Энергия-Буран», созданная на излете советской эпохи. Ее свертывание в 1990-е годы привело к закономерной утрате этих компетенций в России. Однако возникает вопрос: почему аналогичные технологии практически перестали развиваться и в США, где не было подобных социально-экономических потрясений?
Project SFERA Live — ПодписывайтесьМожно предположить, что причина кроется не только в технических сложностях, но и в геополитике. Создание таких передовых, но дорогостоящих и сложных систем, как водородные ракетные двигатели, было во многом драйвером космической гонки сверхдержав. Исчезновение мощного системного соперника после распада СССР привело к снижению амбиций и переориентации программ на более прагматичные, но менее прорывные решения. Сегодня, с возрождением глобальной конкуренции в космосе, интерес к водородным технологиям возвращается.
А что вы думаете об этом?
Читайте также:
США исчерпали возможности остановить СП-2, игра Молдавии с «Газпромом» зашла в тупик, а Польша и Украина будут строить трубуm.zen.yandex.ru
5-е поколение легендарных истребителей «Сухого» становится в строй: ВКС РФ передали ещё 2 серийных Су-57Проект SFERA Live3 дня назадМатериал создан при поддержке проекта SFERA#наука и техника #ракеты #космос #производство #промышленность #технологии #россия
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.