Содержание
Российские учёные изобрели ракетный двигатель нового поколения, превосходящий аналоги в 10 раз
В последние десятилетия освоение космоса сталкивается с множеством препятствий, а обыватели уверены, что всё дело в недостатке денег и инициативы. Вполне возможно, что Илону Маску и удастся достичь некоторых результатов, вот только цена этого будет несоизмеримо больше, чем человечество готово заплатить. Дело в том, что все современные ракеты и космические корабли используют химическое топливо, которое составляет большую часть веса самого звездолёта. Мало того, такое топливо неэффективно, поэтому не способно доставить нас на далёкие звёзды. Сюда же прибавьте относительно низкую скорость и взрывоопасность, что в условиях космоса грозит полным крахом для любой миссии.
Одним из перспективных ракетных двигателей считается ионный. Подобные агрегаты используются много десятилетий, но так и не получили широкого распространения по целому ряду причин. Эксперты отмечают, что есть все основания полагать, что будущее космических полётов за геликонными двигателями.
Если вас интересуют подробности, то милости просим на Хабр, а мы кратко поясним, что эффективность подобного двигателя может оказаться на порядок (в 10 раз и больше) выше традиционных ракетных агрегатов, а в качестве источника задействуется не только водород или аргон, но и азот, либо многие другие газы, которые считаются широко распространёнными во Вселенной. Таким образом человечеству не нужно будет пытаться добыть воду, а после превратить её в водород для дозаправки, ведь необходимое топливо окажется буквально везде.
До создания полнофункционального прототипа ещё далеко, поскольку геликонные двигатели с циклотронным ускорением плазмы в осевом магнитном поле имеют критические инженерные недостатки, которые не позволяют воспринимать их всерьёз. В первую очередь речь идёт об огромной массе самих магнитов, которые снижают общую эффективность системы, занимая значительную часть свободного места, сильно перегружая ракету. Как стало известно, российские специалисты, работающие в Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.
П. Королёва, предложили кардинально новую конструкцию, получившую название магнитоплазменного электроракетного двигателя для космических аппаратов. Информация подтверждается Роскосмосом.
В качестве решения предлагается заменить гигантские магниты катушкой со специальной проволокой, созданной из ферромагнитных материалов. Это снизит вес ракетного двигателя и его массу, поскольку именно катушка будет выполнять задачи рабочего тела. Пока это только патент, но российские учёные полагают, что в будущем один из таких двигателей способен стать основой для создания космических кораблей. Он будет доставлять людей на Марс и другие планеты, сделав освоение Солнечной системы более безопасным и быстрым.
рекомендации
Поскольку подобные двигатели потребляют минимальное количество топлива, то дальность полёта будет намного дальше, чем могут пролететь агрегаты текущего поколения. Кто-то уже называет такие разработки вечными двигателями, но проблема в том, что в конечном итоге им всё равно нужно топливо, хотя добыть его будет и относительно просто.
Источник информации.
Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.
На предприятии Роскосмоса испытали новый двигатель для второй ступени «Союза-5»
06.11.2022 07:47
В Воронежском центре ракетного двигателестроения (входит в интегрированную структуру ракетного двигателестроения, возглавляемую НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко Госкорпорации «Роскосмос») проведено первое успешное наземное огневое испытание нового кислородно-керосинового ракетного двигателя РД-0124МС, предназначенного для использования в составе второй ступени перспективной ракеты-носителя «Союз-5» разработки РКЦ «Прогресс» (входит в Роскосмос, г. Самара), сообщается на сайте Роскосмоса.
Запуск двигателя, работа на режимах, предусмотренных заложенной циклограммой, а также остановка прошли штатно. Состояние материальной части после испытания в норме. Программа испытания выполнена в полном объеме.
Генеральный директор НПО Энергомаш, глава ИСРД Игорь Арбузов: «Успешное испытание двигателя РД-0124 МС — это результат напряженного труда и заслуга всего коллектива Воронежского центра ракетного двигателестроения: инженеров, технологов, производственников, испытателей.
Впереди еще не одно огневое испытание, но уже сейчас можно с уверенностью сказать, что двигатель РД-0124 МС состоялся, благодаря грамотным и взвешенным конструкторским и технологическим решениям специалистов ВЦРД».
Директор КБХА Сергей Ковалев: «В двигателе РД-0124МС заложены наши лучшие инженерные, технологические и производственные решения, которых достигли воронежцы за прошедшие десятилетия на базе богатого опыта создания кислородно-керосиновых двигателей. Мы подтвердили работоспособность двигателя на основных режимах и теперь можем динамично продвигаться по программе изготовления доводочных двигателей и их испытаний с целью обеспечения последующих наземных испытаний нашего нового двигателя в составе ступени и перехода к летно-конструкторским испытаниям».
Главный конструктор КБХА Виктор Горохов: «Результаты проведенного испытания позволили нам убедиться в верности заложенных конструкторско-технологических решений. Мы получили уверенность в том, что в соответствии с требованиями технического задания двигатель РД-0124МС в обозримом будущем станет новым мировым рекордсменом по удельному импульсу тяги (экономичности) среди всех кислородно-керосиновых ракетных двигателей.
Сейчас таковыми являются тоже воронежские двигатели РД-0124А/14Д23, которые эксплуатируется в составе ракет-носителей семейств „Ангара“ и „Союз-2“. Но мы не стоим на месте и занимаемся совершенствованием собственных рекордов».
Ракетный двигатель РД-0124МС тягой в пустоте 60 тонн работает на компонентах топлива «жидкий кислород + нафтил» и предназначен для использования в составе второй ступени ракеты «Союз-5». Двигатель состоит из двух блоков, расположенных на общей раме. В состав каждого из блоков входят по две камеры. Двигатель обеспечивает качание камер в двух плоскостях, а также работу при выключении одного из блоков, в том числе на пониженном режиме тяги.
А.Ж.
EXCLUSIVE Rocket Propulsion запускает новый, более мощный ракетный двигатель в 2025 году – генеральный директор клиенты, прыгающие на территорию, где доминирует горстка тяжеловесов, сообщил Рейтер исполнительный директор стартапа.
Ursa Major Technologies Inc.
, основанная в 2015 году ветераном SpaceX Илона Маска, рассчитывает запустить двигатель Arroway в 2025 году в качестве конкурента тем, которые сейчас продаются Aerojet Rocketdyne Holdings (AJRD.N) и космической компанией Джеффа Безоса Blue. Источник.
Многоразовый Arroway станет третьим и самым мощным двигателем, предлагаемым Большой Медведицей, и компания стремится стать самым дешевым вариантом на рынке, сказал основатель и генеральный директор Джо Лауриенти.
«Мы должны быть в состоянии сделать это с гораздо меньшими затратами и намного, намного быстрее», чем Большая Медведица сделала для своих меньших двигателей, сказал он Рейтер.
Небольшие ракетные компании в последние годы переключили внимание на создание более крупных ракет, реагируя на растущий спрос на более тяжелые и совместные услуги запуска и меньший интерес к небольшим специализированным полетам в космос.
Arroway, работающий на метане и жидком кислороде и способный развивать тягу в 200 000 фунтов, отчасти является ответом на этот сдвиг, и при объединении вместе он также может служить потенциальной заменой российским ракетным двигателям, недавно отрезанным от американских компаний в результате торговли.
санкции после вторжения России в Украину, сказал Лауриенти. По его словам,
Большая Медведица начала разработку Arroway в середине 2021 года и планирует провести первоначальные огневые испытания на земле в следующем году. По словам пресс-секретаря, у компании есть несколько контрактов на поставку двигателя компаниям и правительству США.
Два других, меньших двигателя Большой Медведицы предназначены для небольших пусковых установок и гиперзвуковых аппаратов. Компания, расположенная к северу от Боулдера, штат Колорадо, на сегодняшний день привлекла 140 миллионов долларов и завершила раунд финансирования серии C на 85 миллионов долларов под руководством BlackRock (BLK.N) в декабре 2021 года. Arroway, как правило, была прерогативой более крупных и авторитетных компаний, таких как Aerojet Rocketdyne, с ее AR-1 и другими двигателями, которые используются НАСА. Двигатель BE-4 компании Blue Origin приводит в действие ракету New Glenn компании, а также будет использоваться в ракете Vulcan нового поколения совместного предприятия Boeing (BA.
N) и Lockheed Martin (LMT.N) United Launch Alliance.
Низкая цена будет ключом к успеху Arroway, поскольку круг ракетных компаний, нуждающихся в больших двигателях, невелик, сказал Лауриенти, чья фирма наняла инженеров из SpaceX, Blue Origin и других компаний.
Потенциальные клиенты Большой Медведицы должны двигаться быстро, чтобы получать прибыль, и в целях экономии они не хотят разрабатывать двигатели самостоятельно, сказал Джефф Торнбург, давний исполнительный директор по силовым установкам и нынешний советник Большой Медведицы. Arroway предназначена для всех этих клиентов.
«Но теперь (Большой Медведице) нужно показать, что они могут производить в больших количествах, по доступной цене и надежно», — сказал он. «Это следующий большой вызов для них».
Отчет Джоуи Рулетт из Вашингтона, редактирование Бена Клеймана и Ричарда Пуллина
Наши стандарты: Принципы доверия Thomson Reuters.
Новый японский ракетный двигатель использует ударные волны в качестве топлива
Недавно испытанная технология может стать ключевым фактором для исследования дальнего космоса.
Nagoya University/JAXA
Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) успешно испытало более эффективный тип ракетного двигателя, приводимого в движение ударными волнами. Это тип вращающегося детонационного двигателя (РДЭ), и в ходе испытаний он поднял 30-футовую (8-метровую) одноступенчатую ракету.
Ракета стартовала с космодрома Утиноура в префектуре Кагосима и за четыре минуты поднялась на высоту 146 миль (235 км). В общей сложности полет длился восемь минут. При приземлении агентство извлекло из моря капсулу, содержащую важные данные об испытании, в том числе изображение, показывающее работу RDE класса 500N в космосе:
Источник: JAXA
Это значительный шаг вперед в реализации альтернативных двигательных установок, направленный на снижение затрат и повышение эффективности ракетных двигателей.
Есть надежда, что новая конструкция двигателя будет соответствовать требованиям новой космической эры, которая может стать началом исследования дальнего космоса.
Что такое вращающиеся детонационные двигатели?
Традиционно в ракетах для старта используются химические жидкие компоненты топлива, такие как гидразин, высокоэффективная перекись, азотная кислота, жидкий водород и другие в различных комбинациях.
Обычные ракетные двигатели имеют камеру сгорания, в которой сгорают запасы топлива, топлива и окислителей для получения горячих выхлопных газов и, в конечном итоге, тяги. При этом используется третий закон движения Ньютона, который гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие.
Сжигание является относительно медленным и контролируемым процессом, который также очень хорошо изучен как технология.
С другой стороны, двигатели с вращающейся детонацией используют волны детонации для сжигания смеси топлива и окислителя.
Взрывы движутся по кольцевой камере по петле, создавая газы, которые выбрасываются с одного конца кольцеобразного канала для создания тяги в противоположном направлении. Затем распространяется ударная волна от взрыва, закручиваясь и расширяясь примерно в пять раз со скоростью звука. Это, в свою очередь, генерирует высокочастотные ударные волны и волны сжатия, которые можно использовать для создания большего количества детонаций по самоподдерживающейся схеме, чему способствует добавление небольшого количества топлива. В результате этот тип двигателя высвобождает значительно больше энергии из значительно меньшей массы топлива, чем при сгорании.
В аналогичной конструкции, называемой импульсно-детонационным двигателем, двигатель работает в импульсном режиме, чтобы обновлять смесь в камере сгорания между каждой детонационной волной и следующей.
Самый популярный
По данным НАСА, «Ракетные двигатели с импульсной детонацией работают путем впрыска топлива в длинные цилиндры, которые открыты с одной стороны и закрыты с другой.
Когда газ заполняет цилиндр, воспламенитель, например свеча зажигания, Топливо начинает гореть и быстро переходит в детонацию или силовой удар. Ударная волна проходит через цилиндр со скоростью, в 10 раз превышающей скорость звука, поэтому сгорание завершается до того, как газ успеет расшириться. выхлоп выходит через открытый конец цилиндра, создавая тягу для транспортного средства».
Ракетные испытания JAXA также включали импульсно-детонационный двигатель в качестве второго двигателя. Трижды он работал в течение двух секунд, а вращающийся детонационный двигатель работал в течение шести секунд при взлете. Тем не менее, тест по-прежнему служил для демонстрации того, что как PDE, так и RDE являются жизнеспособной ракетной технологией.
До сих пор PDE считались низшими по сравнению с RDE, потому что в RDE волны циклически перемещаются вокруг камеры, а в PDE камеры необходимо продувать между импульсами. Хотя НАСА и другие организации продолжают исследовать использование ПДЭ в качестве ракетных двигателей, до сих пор их полезность была сосредоточена на использовании в военных целях, например, в высокоскоростных разведывательных самолетах.
На самом деле, до испытаний JAXA PDE были испытаны только в 2008 году на модифицированном самолете Rutan Long-EZ, построенном Исследовательской лабораторией ВВС США и компанией Innovative Scientific Solutions Incorporated.
Но теперь, когда PDE так хорошо показали себя в космосе наряду с RDE, их применение может быть пересмотрено и, возможно, расширено.
Вдобавок ко всему, группа исследователей из Университета Центральной Флориды (UCF) недавно провела первую демонстрацию третьего типа детонационного двигателя — детонационного двигателя с наклонной волной (OWDE). Это производит стабильную непрерывную детонацию, фиксированную в пространстве.
Состоит из полой трубки, разделенной на три секции. Первая секция представляет собой камеру смешения, в которой воспламеняется и ускоряется струя водородного топлива, предварительно перемешанного с воздухом. Во второй камере к воздуху под высоким давлением, проходящему по трубе, добавляется водородное топливо сверхвысокой чистоты.
Затем трубка сужается, ускоряя смесь до 5,0 Маха, прежде чем отправиться в финальную «испытательную секцию», где происходит детонация. В последней секции воздушно-топливная смесь направляется вверх по наклонной рампе. Взаимодействие волн давления в камере вызывало стабильный непрерывный взрыв, который оставался почти неподвижным. Теоретически двигатель OWDE может позволить летательному аппарату летать со скоростью, в 17 раз превышающей скорость звука.
Как PDE и RDE могут изменить исследование космоса?
Важность PDE и RDE для будущих исследований дальнего космоса обусловлена их преимуществами по сравнению с обычными ракетными двигателями.
Например, по оценкам, RDE обеспечивают удельный импульс, который на 10-15% больше, чем у обычных двигателей. Удельный импульс – это тяга, создаваемая на единицу расхода топлива; это обычно выражается в фунтах тяги на фунт топлива, используемого в секунду, и является мерой эффективности ракетного двигателя.
В целом, RDE хвалят за их способность обеспечивать более высокую производительность и большую тепловую эффективность.
Поскольку для работы им требуется меньше топлива, RDE также могут быть более экономичными и, возможно, позволят сделать ракеты легче. Уменьшив свой вес, ракеты могли достигать больших высот быстрее и эффективнее.
RDE, испытанный JAXA, создавал тягу около 500 ньютонов. Это ничтожно мало по сравнению, например, с ракетой SpaceX Falcon Heavy, чьи двигатели с 27 двигателями Merlin вместе генерируют более 5 миллионов фунтов тяги при старте, что эквивалентно примерно восемнадцати Боингам 747. Однако, хотя RDE все еще находится на ранних стадиях, инженеры JAXA считают, что в конечном итоге это позволит ракетам использовать меньше топлива и веса. Это может иметь жизненно важное значение для межпланетных миссий.
RDE также исследуются ВМС США на предмет их способности снижать расход топлива. ВВС США также построили экспериментальный RDE, который использует водородное и кислородное топливо для создания тяги около 890 Н.