Содержание
Россия создала самый мощный жидкостный ракетный двигатель: история создания
Источник: roscosmos.ru
Завершились огневые испытания доводочного двигателя РД-171МВ, разработанного НПО «Энергомаш» (входит в Роскосмос). Он имеет тягу в 806 тонн—сил — рекорд для жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Поэтому всего одного хватит для работы первой ступени перспективной ракеты «Союз-5» грузоподъёмностью 17 тонн на НОО. Как был разработан этот двигатель?
Предыдущий рекордсмен — РД-170
Символично, что ровно 42 года назад, 25 августа 1980 года, проведены первые огневые испытания самого мощного двигателя в советской истории — РД-170. Это предшественник РД-171МВ, который прошёл несколько итераций и модификаций, чтобы вернуться в современном облике.
РД-170 – это советский жидкостный четырёхкамерный ракетный двигатель на экологичной топливной паре «керосин-жидкий кислород», разработанный КБ «Энергомаш» для сверхтяжёлой ракеты-носителя «Энергия».
Её первая ступень состояла из четырёх боковых ускорителей, созданных на основе ракеты-носителя «Зенит», поэтому они получили унифицированные двигатели. РД-171, использованный в ракетах «Зенит», почти брат-близнец – он отличался от РД-170 только конструкцией качания камер и органами управления их отклонением.
РД-170/171 без сомнения можно назвать этапной разработкой для отечественной ракетно-космической отрасли. Имея тягу в вакууме 806 тонн—сил (тс), он до сих пор является самым мощным в мире ЖРД из применявшихся в ракетах. Эскизный проект был разработан в 1976 г. По сравнению с предыдущими двигателями его тяга скачком выросла в 5 раз, а трудоёмкость производства практически в 10 раз. Основная конструктивная особенность РД-170 — четыре камеры сгорания, качающиеся в двух плоскостях, и два газогенератора, работающие на одну турбину. Наличие четырёх камер вместо одной позволило получить параметры работы каждой камеры по тяге примерно в 200 тс, приблизив их к уже освоенному диапазону на предыдущих двигателях (150 тс).
РД-170 применялся в составе ракеты-носителя «Энергия» всего лишь дважды, выведя экспериментальный космический аппарат «Полюс» и многоразовый корабль «Буран» в 1988 г. Но уже в версии РД-171 и её дальнейшей модификации РД-171М он пролетал три десятилетия в ракетах-носителях семейства «Зенит». В том числе по программе «Морской старт». При всей своей мощности двигатель оказался экономичным и надежным, к тому же пригодным для многоразового использования.
«Половинки» и «четвертинки»
В 1990-е гг. полная мощность РД-170/171 использовалась только в «Зенитах». Зато заложенный в модели конструкторский потенциал позволил разработать целую линейку ракетных двигателей для носителей разных классов.
Сначала мощный четырёхкамерный двигатель разделили на два, получив РД-180 или «половинку», с двумя камерами сгорания. При тяге в 423 тс (в вакууме) он обеспечивал работу первой ступени средних РН Atlas III. А сейчас уже двадцать лет безаварийно используется на Atlas V.
Ещё до начала обмена санкциями, американская ULA закупила эти двигатели с запасом на будущие старты.
Потом «половинку» разделили ещё раз, получив РД-191 или «четвертинку». Тяга этого однокамерного двигателя составляет более 200 тс в вакууме и на его основе строятся универсальные ракетные модули (УРМ) для семейства ракет-носителей «Ангара». Интересно, что впервые лётные испытания РД-191 прошёл в составе первой ступени корейской РН «Наро-1» в 2009 г. Россия помогала в его создании. Сейчас НПО «Энергомаш» ведёт разработку РД-191М — на 10-15% более мощной версии этого однокамерного двигателя для РН повышенной грузоподъёмности «Ангара-А5М».
Стоит рассказать ещё о двух однокамерных двигателях семейства. Это РД-193 — упрощённая версия РД-191, которую отличает отсутствие узла качания камеры сгорания и связанных конструктивных элементов, что позволило снизить его массу на 300 кг. Он может применяться в первой ступени лёгкой ракеты-носителя «Союз-2.1в» после исчерпания запасов НК-33А, применяемых сейчас.
Экспортная модификация с узлом качания — модель РД-181 использовалась в США как двигатели первой ступени ракеты «Антарес». В том числе она известна как носитель, выводящий на орбиту грузовики Cygnus для снабжения МКС. После взаимных санкций его поставки прекращены, у американской стороны есть запас двигателей на два старта.
Наследник лидера
Развитие космической индустрии показало, что нужен промежуточный ракета-носитель, занимающий промежуточное положение по грузоподъёмности между семейством средних «Союз-2» и тяжёлой «Ангарой». Перспективной ракетой переходного класса стал «Союз-5». Одна из его особенностей – возможность адаптации под пуск с «Морского старта». Основой его первой ступени станет РД-171МВ тягой 806 тс.
Путь длиной 42 года не прошёл зря. Россия получила экономичный и эффективный ракетный двигатель. И он опять самый мощный жидкостной ракетный двигатель.
Сравнение силы самых мощных ракетных двигателей в мире
Как сравнить ракетные двигатели и найти лучший? Сначала нужно определиться, что вам нужно.
Список лидеров по эффективности (скорости выбрасывания рабочего тела из двигателя) будет сильно отличаться от списка развивших самые большие скорости. В последний войдут ионные и другие электрические ракетные двигатели, которые работают годами и разгоняют межпланетные аппараты до фантастических скоростей, но не могут вывести за пределы земной атмосферы даже курицу. Сегодня мы придерживаемся простого принципа: кто мощнее, тот и первый. Пять ракетных двигателей, создающих самую большую тягу. Каждый из них – легенда ракетостроения.
Александр Привалов
SRB для Space Launch System: 1600 тс
Боковые твердотопливные ускорители SRB для Space Launch System разработаны для доставки грузов на ближайшие к Земле планеты, а ускорители SLS NASA дают больше тяги, чем любой другой двигатель за всю историю: 1600 тс (тонна-сил). В секунду каждый из них сжигает до 5 тонн топлива!
Если перевести тепловую энергию, которую каждый из них вырабатывает за 2 минуты работы, в электроэнергию, получится 2,3 миллиона киловатт-часов.
Этого достаточно, чтобы полностью обеспечить электроэнергией город из 92 000 домов в течение дня. Два ускорителя SRB в комплекте с двигателем RS-25 будут способны поднять почти 3000 тонн груза (это около девяти Боингов-747).
Боковой ускоритель МТКК Space Shuttle: 1400 тс
Боковой ускоритель МТКК Space Shuttle долгое время удерживали титул самых мощных двигателей, побывавших в космосе. Им же принадлежало звание самой большой ракеты из тех, что построены для повторного использования.
Пара таких ускорителей поднимала Space Shuttle на 46 километров. Пролетев еще 20 километров по инерции, они отделяются от шаттла и падают в океан, где их подбирает специальное судно.
РД-170/171: 806 тс
Разработанные в КБ «Энергомаш» четырехкамерные жидкотопливные двигатели РД-170 и их последующие модификации — самые мощные двигатели, работающие на жидком топливе. Тяга в вакууме — 806,4 тс. Двигатель одной из его модификаций (РД-171М) оказался еще на 5% мощнее. С 1985 года РД-170 использовался для запуска ракеты «Зенит», а затем — «Зенит-3SL «.
F-1: 790 тс
Жидкостный ракетный двигатель F-1 был разработан и построен американской компанией Rocketdyne для ракеты-носителя Сатурн V. Чтобы поднять Сатурн, нужно было пять F-1/ Каждый создавал тягу в 790 тонн в вакууме, а все пять тратили больше 12 000 литров топлива в секунду. До того, как были разработаны три предыдущих двигателя, оставался самым мощным ракетным двигателем в мире.
UA1207: 714 тс
Замыкает пятерку самых мощных еще один американский ракетный двигатель на жидком топливе — UA1207. Его использовали для запуска ракет семейства Титан четвертого поколения; именно UA1207 вывел в стратосферу зонд Cassini, который затем продолжил путь к Сатурну.
Топ-10 самых мощных ракетных двигателей всех времен
Спасибо Илону Маску за то, что вдохновил нас на энтузиастов космоса. Все в наше время думают о космосе и ракетах. Ракеты не появились из ниоткуда в этом мире; они были созданы в прошлом и с тех пор эволюционировали, чтобы удовлетворить потребности человека. Ракеты были там с 1232 года. В Китае ракеты использовались во время сражений, известных как «стрелы летящего огня», но мы прошли эти старые методы. Сейчас речь идет о массивных и мощных ракетных двигателях, работающих на разных видах топлива. Это было результатом чистой решимости и сотрудничества крупных компаний и правительств. Ракетные двигатели в настоящее время способны нести многоэтажные космические корабли и спутники.
Ниже приведены некоторые мощные ракетные двигатели в большом списке ракетных двигателей за всю историю:-
Содержание Summery
- Топ-10 самых мощных ракетных двигателей:
- 10. КВД-1
- 9. ЛЭ-7
- 8. РД-253
- 7. Рокетдайн Ф-1
- 6. РС-27
- 5. Вулкан-1
- 4. РД-180
- 3. РС-25
- 2.
1. Merlin- Поделитесь этим:
5
Топ-10 самых мощных ракетных двигателей:
10. КВД-1
Двигатель КВД-1 — разгонный криогенный двигатель, разработанный ОКБ им. Исаева России в начале 1960-х годов. Его первый полет был в 2001-04-20. Является модифицированной версией РД-56. Хотя он вышел из эксплуатации в 25 декабря 2010 г., он был способен создавать тягу 69,6 кН в вакууме.
9. LE-7
Этот двигатель был произведен в Японии, при этом проектные и производственные работы были практически выполнены в Японии. Он был разработан JAXA в Mitsubishi Heavy Industry. Этот плохой мальчик был способен развивать тягу в 1078 кН в вакууме и 843,5 кН на уровне моря. Он весит около 1714 кг. Его тяги было достаточно для использования в H-II, но на смену ему все же пришел более совершенный и лучший двигатель LE-7A.
8. РД-253
РД-253 — жидкостный ракетный двигатель разработки Энергомаша и В. Глушко. Изготовленный на Протон-ПМ, он мог развивать тягу 1630 кН в вакууме и 1470 кН на уровне моря. Он весит около 1080 кг и был достоин своего первого полета в 1965 году. Его преемниками были РД-254, РД-256, РД-275 и РД-275М.
7. Rocketdyne F-1
Ракетный двигатель F-1 был разработан компанией Rocketdyne в США в конце 1950-х годов. Он использовался в ракете «Сатурн-5» в 19 в.60-х и начала 1970-х годов. Пять двигателей F-1 использовались на первой ступени S-IC каждого запуска Saturn V, который служил основной ракетой-носителем в программе Apollo. Он был способен создавать силу (тягу) 7700 кН в вакууме и 6770 кН на уровне моря и весил около 8400 кг. F-1 остается самым мощным из когда-либо разработанных жидкостных ракетных двигателей с одной камерой сгорания.
Читайте также: 10 лучших космических агентств мира.
6. РС-27
РС-27 — жидкостный ракетный двигатель, разработанный в 1974 от Rocketdyne в США. Это был преемник H-1. Включив в себя компоненты почтенных конструкций MB-3 и H-1, RS-27 был модернизирован, и в течение двух десятилетий использовалась совершенно другая конструкция. Это был большой двигатель шириной 1,07 метра и длиной 3,69 метра. Он был способен развивать тягу 1023 кН в вакууме и 971 кН на уровне моря. Несмотря на то, что двигатель мог развивать такую тягу, его сменили РС-27А и РС-56.
5. Vulcain-1
Vulcain-1 является частью большой группы ракетных двигателей европейского производства. Его разработка началась в 1988 и совершил свой первый полет 4 июня 1996 года. Во время полета он развивал 1140 кН в вакууме. Тем не менее, она ушла в отставку, совершив последний полет 18 декабря 2009 года.
4. РД-180
Это ракета, разработанная НПО Энергомаш и построенная в России. Впервые он был введен в эксплуатацию 24 мая 2000 г. Хотя на смену ему пришел РД-170, он все еще используется и развивает тягу, равную 4,5 МН в вакууме и 3,83 МН на уровне моря. Это массивный двигатель, который весит около 5480 кг.
Читайте также: Топ-10 концептуальных двигателей космических аппаратов.
3. RS-25
Aerojet Rocketdyne Rs-25 более известен как главный двигатель космического корабля «Шаттл», используемый на космических кораблях НАСА. Его происхождение восходит к Соединенным Штатам. Его производили Rocketdyne, Pratt and Whitney и Aerojet Rocketdyne. Он впервые поднялся в воздух 12 апреля 1981 года. Хотя он выведен из эксплуатации после STS, в настоящее время он проходит испытания на SLS. Он способен создавать тягу 2,279 МН в вакууме и 1,86 МН на уровне моря. Это предшественник HG-3.
2. НК-15
НК-15 — ракета, построенная и спроектированная в конце 1960-х годов ОКБ Кузнецова. Она была воплощена в жизнь в Советском Союзе. Ракетный двигатель НК-15 был одним из самых мощных керосиновых ракетных двигателей на момент его создания, обладал высоким удельным импульсом и малой конструкционной массой. Он предназначался для злополучной советской ракеты Н-1 «Луна». Он был способен создать усилие 1753 кН в вакууме и 1505 кН в неравномерном пространстве, после чего на смену этому усилию пришел НК-33.
1. Merlin
Это семейство ракет, разработанное SpaceX для их применения на ракетах-носителях Falcon 1, Falcon 9 и Falcon Heavy. Создан в Соединенных Штатах Америки. В настоящее время он активен и способен развивать усилие 981 кН в вакууме и 854 кН на уровне моря. Двигатели Merlin используют РП-1 и жидкий кислород в качестве ракетного топлива в энергетическом цикле газогенератора.
Читайте также: 10 лучших когда-либо завершенных аэрокосмических мегапроектов.
Какая самая мощная ракета в мире?
2020-е годы обещают стать следующей крупной эрой в освоении космоса благодаря таким организациям, как НАСА, и частным космическим компаниям, таким как SpaceX и Blue Origin.
В результате люди снова устремили свой взор на небесные тела. НАСА и SpaceX активно разрабатывают возможности отправки людей обратно на Луну и Марс. Система космического запуска НАСА (SLS) и космический корабль SpaceX в настоящее время являются главными претендентами на то, чтобы доставить нас туда, но у энтузиастов космоса по всему миру остается один вопрос: какая самая мощная ракета в мире?
Хотя мы могли бы просто сравнить общую тягу каждой ракеты, есть несколько факторов, которые следует учитывать, чтобы точно присвоить звание «Самая мощная ракета в мире».
Давайте сравним записи.
Тяга
Система космического запуска НАСА (SLS): В настоящее время у НАСА запланировано три различных конфигурации SLS. Первая конфигурация, Block 1, будет иметь общую тягу 8,8 млн фунтов, что на 15% больше, чем у ракеты Saturn V.
SLS оснащен четырьмя двигателями RS-25, которые производят только четверть всей тяги. Остальное обеспечивают твердотопливные ускорители шаттлов. По данным НАСА, это «самые мощные ускорители, когда-либо созданные для космических полетов».
Ожидается, что конфигурация SLS Block 1B будет иметь немного большую тягу, чем Block 1, 8,9 миллиона фунтов. Оба они затенены третьей конфигурацией, Блоком 2, которая будет производить 9,5 миллиона фунтов тяги.
Starship Super Heavy Booster от SpaceX: Super Heavy Booster: 17 миллионов фунтов тяги, по данным SpaceX.com.
У какой ракеты больше тяга? SpaceX Super Heavy
При расчетной тяге в 17 миллионов фунтов сверхтяжелый SpaceX, как ожидается, будет производить более чем в два раза больше тяги, чем SLS, если разработка пойдет по плану.
Грузоподъемность
Система космического запуска НАСА (SLS): Для миссии Artemis I SLS будет использовать конфигурацию Block 1, которая включает в себя полезную нагрузку 27 тонн — это почти 60 000 фунтов на орбиту за пределами луна. Блоки 1B и 2 имеют большую полезную нагрузку — 38 и 46 тонн соответственно.
Ракета-носитель Starship Super Heavy от SpaceX: ожидается, что способность Super Heavy запускать полезные нагрузки на низкую околоземную орбиту (НОО) будет «превышать» 220 000 фунтов (100 метрических тонн), согласно SpaceX.com.
У кого больше грузоподъемность? Super Heavy на LEO–SLS на Луну.
Ответ на этот вопрос зависит от миссии. Super Heavy может доставлять более тяжелые грузы на НОО, но космическому кораблю Starship на вершине Super Heavy потребуется дозаправка на орбите для полета на Луну и дальше. Сравните это с SLS, который может запускать полезную нагрузку в дальний космос без дозаправки.
Возможность повторного использования
Система космического запуска НАСА (SLS): Хотя НАСА может разрабатывать многоразовые ракеты, агентство решило не делать SLS многоразового использования.
Главный инженер SLS Джон Блевинс сказал FLYING : «Повторное использование было на самом деле более дорогим и давало нам меньшую доступность запуска, меньший успех миссии, чем отсутствие возможности повторного использования. Так что это был сознательный выбор агентства еще в 2011, 2012 годах, и я думаю, что он по-прежнему соответствует миссии, которую мы начинаем сегодня».
Сверхтяжелая ракета-носитель Starship компании SpaceX: Сверхтяжелая ракета-носитель сможет возвращаться на Землю для повторных запусков, что позволит сэкономить сотни миллионов долларов на производственных затратах.
Который многоразовый? Сверхтяжелая ракета-носитель SpaceX
Стоимость
Система космического запуска НАСА (SLS): По словам генерального инспектора НАСА Пола Мартина, предполагаемая стоимость основной ступени SLS и твердотопливных ускорителей во время первых четырех миссий Artemis составит 2,2 миллиарда долларов. за запуск. Производство как ракеты SLS, так и космического корабля Orion, наряду с эксплуатационными расходами, увеличит общую стоимость запуска до 4 миллиардов долларов.
Как часть более широкой картины, бюджет программы Artemis, как ожидается, достигнет 93 миллиардов долларов к 2025 году. Сообщается, что Маск прогнозировал, что каждый запуск Starship будет стоить менее 10 миллионов долларов, в основном из-за возможности повторного использования ракетной системы.
Какая ракета стоит дороже? НАСА SLS
Рабочий статус
Система космического запуска НАСА (SLS): По сообщениям, SLS в настоящее время проходит еще одну попытку репетиции мокрой одежды в Космическом центре Кеннеди, где он в настоящее время находится на стартовом комплексе 39B.
SLS НАСА должен быть запущен этим летом и совершит беспилотный полет вокруг Луны и обратно. Последующие запуски программы «Артемида» состоятся в течение следующих нескольких лет, и в конечном итоге на Луне будет высажена первая женщина и цветной человек.
Сверхтяжелый ускоритель SpaceX Starship: Несмотря на то, что космический корабль Starship установлен на сверхтяжелом ускорителе на стартовой площадке SpaceX в Южном Техасе, Super Heavy, по-видимому, все еще находится в разработке и еще не был объявлен функциональным. SpaceX не сможет стартовать из Техаса, пока не пройдет необходимую экологическую проверку FAA, которую планируется опубликовать в начале июня.
Какой рабочий? Пока известно, что работает только SLS НАСА.
Звездолет 24 выкатывается на площадку Звездной базы pic.twitter.com/PGh6FY6x8w
— SpaceX (@SpaceX) 27 мая 2022 г. программа, наконец, запускает свою первую миссию с экипажем, она унесет людей так далеко, как никто никогда не был от нашей бледно-голубой точки.
Ракета-носитель Starship Super Heavy от SpaceX: Super Heavy предназначена для доставки полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту (НОО), которая по определению НАСА находится на высоте менее 1200 миль над Землей.
Какой ракетный ускоритель может лететь дальше? Назовем это ровным.
Размер
Система космического запуска НАСА (SLS): Артемида I, увенчанная космическим кораблем Орион, в настоящее время имеет высоту 322 фута. Конфигурации Block 1B Crew и Block 2 Crew будут немного выше на 365 футов благодаря добавленной межступенчатой и исследовательской верхней ступени.
Звездолет SpaceX Super Heavy Booster: Super Heavy имеет высоту 230 футов (69 метров), по данным SpaceX.com, и диаметр 30 футов (9 метров).
Какая ракета больше? Super Heavy примерно на 18 футов выше и на 2,4 фута шире.
Модальность
Система космического запуска НАСА (SLS): Хотя SLS не будет использоваться повторно, НАСА запланировало шесть из вышеупомянутых конфигураций для ракеты с различными характеристиками.
- Block 1
- Orion Spacecraft
- 27-ton payload
- 322 feet tall
- Block 1 Cargo
- 5m Class Fairing
- 27-ton payload
- Up to 313 feet tall
- Block 1B Экипаж
- Космический корабль «Орион»
- Разведочный разгонный блок
- 38-тонная полезная нагрузка
- 365 футов в высоту
- Блок 1B Грузовой
- 8,4 м Разгонный блок
0
- 42-тонная полезная нагрузка
- 325 футов высотой
- Блок 2 Crew
- Orion Spaceccraft
- Exploration Верхний этап
- 43-тонная полевая нагрузка
- 365 футов высотой
- 9.