Твердотопливный двигатель для моделей ракет: Купить Ракетные двигатели в Хобби Клуб. Всё для моделирования

Содержание

Сам себе ракетостроитель

Мало кто из моих ровесников не увлекался постройкой моделей ракет. Может, сказывалось всемирное увлечение человечества пилотируемыми полетами, а может, кажущаяся простота постройки модели. Картонная трубка с тремя стабилизаторами и головным обтекателем из пенопласта или бальсы, согласитесь, намного проще даже элементарной модели самолета или автомобиля. Правда, энтузиазм большинства молодых Королевых, как правило, улетучивался на этапе поиска ракетного двигателя. Оставшимся ничего не оставалось, как осваивать азы пиротехники.

Александр Грек

Между Главным конструктором наших ракет Сергеем Королевым и Главным конструктором наших ракетных двигателей Валентином Глушко шла негласная борьба за звание Самого Главного: кто же действительно важнее, конструктор ракет или двигателей для них? Глушко приписывают крылатую фразу, якобы брошенную им в разгар такого спора: «Да я к своему двигателю забор привяжу — он на орбиту выйдет!» Впрочем, эти слова — отнюдь не пустое бахвальство. Отказ от «глушковских» двигателей привел к краху королевской лунной ракеты H-1 и лишил СССР каких-либо шансов на победу в лунной гонке. Глушко же, став генеральным конструктором, создал сверхмощную ракету-носитель «Энергия», превзойти которую до сих пор никому не удается.

Двигатели из патронов

Та же закономерность работала и в любительском ракетостроении — выше летала ракета, у которой был более мощный двигатель. Несмотря на то что первые ракетомодельные двигатели появились в СССР еще до войны, в 1938 году, Евгений Букш, автор вышедшей в 1972 году книги «Основы ракетного моделизма», взял за основу такого двигателя картонную гильзу охотничьего патрона. Мощность определялась калибром исходной гильзы, а производились двигатели двумя пиротехническими мастерскими ДОСААФ вплоть до 1974 года, когда было принято решение об организации в стране ракетомодельного спорта. Для участия в международных соревнованиях потребовались двигатели, подходящие по своим параметрам под требования международной федерации.

Их разработка была поручена Пермскому НИИ полимерных материалов. Вскоре была выпущена опытная партия, на основе которой и начал развиваться советский ракетомодельный спорт. С 1982 года с перебоями заработало серийное производство двигателей на государственном казенном заводе «Импульс» в украинской Шостке — в год выпускали 200−250 тысяч экземпляров. Несмотря на жесткий дефицит таких двигателей, это был период расцвета советского любительского модельного ракетостроения, который закончился в 1990 году одновременно с закрытием производства в Шостке.

Двигательный тюнинг

Качество серийных двигателей, как нетрудно догадаться, для серьезных соревнований не годилось. Поэтому рядом с заводом в 1984 году появилось мелкосерийное опытное производство, обеспечивавшее своей продукцией сборную страны. Особенно выделялись двигатели, частным образом изготовленные мастером Юрием Гапоном.

А в чем, собственно, сложность производства? По своей сути ракетомодельный двигатель — простейшее устройство: картонная трубка с запрессованным внутри дымным порохом марки ДРП-3П (дымный ружейный порох 3-й состав для прессованных изделий) с керамической заглушкой с соплом-дыркой с одной стороны и пыжом с вышибным зарядом — с другой. Первая проблема, с которой не справлялось серийное производство, — точность дозировки, от которой зависел и конечный суммарный импульс двигателя. Вторая — качество корпусов, которые часто давали трещины при прессовании под давлением в три тонны. Ну и третья — собственно, качество запрессовки. Впрочем, проблемы с качеством возникали не только в нашей стране. Не блещут им и серийные ракетомодельные двигатели другой великой космической державы — США. А лучшие модельные двигатели делают микроскопические предприятия в Чехии и Словакии, откуда их контрабандой провозят для особо важных мероприятий.

Тем не менее при социализме двигатели, пусть неважные и с дефицитом, но были. Сейчас же их нет вообще. Отдельные детские ракетомодельные студии летают на старых, еще советских запасах, закрывая глаза на то, что срок годности давно вышел. Спортсмены пользуются услугами пары мастеров-одиночек, а если повезет, то и контрабандными чешскими двигателями. Любителям же остается единственный путь — перед тем как стать Королевым, сначала стать Глушко. То есть делать двигатели самим. Чем, собственно, и занимались я и мои друзья в детстве. Слава богу, пальцы и глаза у всех остались на месте.

Из всех искусств

Из всех искусств для нас важнейшим является кино, любил поговаривать Ильич. Для ракетомоделистов-любителей середины прошлого века — тоже. Ибо кино- и фотопленка того времени делалась из целлулоида. Туго свернутая в небольшой рулончик и засунутая в бумажную трубку со стабилизаторами, она позволяла взлететь простейшей ракете на высоту пятиэтажного дома. У таких двигателей было два главных недостатка: первый — небольшая мощность и, как следствие, высота полета; второй — невозобновимость запасов целлулоидной пленки. Например, фотоархива моего отца хватило всего на пару десятков запусков. Сейчас, кстати, жалко.

Второй вариант двигателей собирался, так сказать, из отходов деятельности Советской армии. Дело в том, что при стрельбах на артиллерийских полигонах (а один из них как раз находился неподалеку от нас) метательный заряд при выстреле выгорает не до конца. И если хорошенько поискать в траве перед позициями, можно было найти довольно много трубчатого пороха. Самая несложная ракета получалась в результате простого заворачивания такой трубки в обычную фольгу от шоколадки и поджигания с одного конца. Летала такая ракета, правда, невысоко и непредсказуемо, зато весело. Мощный двигатель получался при собирании длинных трубок в пакет и заталкивании их в картонный корпус. Из обожженной глины изготавливалось и примитивное сопло. Работал такой двигатель очень эффектно, поднимал ракету довольно высоко, но часто взрывался. К тому же на артиллерийский полигон не особо походишь.

Третий вариант представлял собой попытку почти промышленного изготовления ракетомодельного двигателя на самодельном дымном порохе. Делали его из калиевой селитры, серы и активированного угля (он постоянно заклинивал родительскую кофемолку, на которой я его измельчал в пыль). Признаюсь честно, мои пороховые двигатели работали с перебоями, поднимая ракеты всего на пару десятков метров. Причину я узнал лишь пару дней назад — запрессовывать двигатели нужно было не молотком в квартире, а школьным прессом в лаборатории. Но кто бы, спрашивается, меня в седьмом классе пустил запрессовывать ракетные двигатели?!

Работа с ядами

Вершиной же моей двигателестроительной деятельности стал довольно ядовитый двигатель, работавший на смеси цинковой пыли и серы. Оба ингредиента я выменял у одноклассника, сына директора городской аптеки, на пару резиновых индейцев, самую конвертируемую валюту моего детства. Рецепт я почерпнул в жутко редкой переводной польской ракетомодельной книжке. И двигатели набивал в папином противогазе, который хранился у нас в кладовке, — в книжке особый упор делался на токсичность цинковой пыли. Первый пробный запуск был проведен в отсутствие родителей на кухне. Столб пламени из зажатого в тисках двигателя с ревом устремился к потолку, прокоптив на нем пятно диаметром в метр и наполнив квартиру таким вонючим дымом, с каким не сравнится и коробка выкуренных сигар. Вот эти-то двигатели и обеспечили мне рекордные запуски — метров, наверное, на пятьдесят. Каково же было мое разочарование, когда через двадцать лет я узнал, что детские ракеты нашего научного редактора Дмитрия Мамонтова летали в разы выше!

На удобрениях

Двигатель Дмитрия был проще и технологичнее. Основной компонент его ракетного топлива — это натриевая селитра, которая продавалась в хозяйственных магазинах как удобрение в мешках по 3 и 5 кг. Селитра служила окислителем. А в качестве горючего выступала обычная газета, которая и пропитывалась перенасыщенным (горячим) раствором селитры, а затем высушивалась. Правда, селитра в процессе сушки начинала кристаллизоваться на поверхности бумаги, что приводило к замедлению горения (и даже гашению). Но тут вступало в действие ноу-хау — Дмитрий проглаживал газету горячим утюгом, буквально вплавляя селитру в бумагу. Это стоило ему испорченного утюга, но зато такая бумага горела очень быстро и стабильно, выделяя большое количество горячих газов. Набитые свернутой в тугой рулон селитрованной бумагой картонные трубки с импровизированными соплами из бутылочных пробок взлетали на сотню-другую метров.

Карамель

Параноидальный запрет российских властей на продажу населению разных химреактивов, из которых можно изготовить взрывчатку (а ее можно изготовить практически из всего, хоть из древесных опилок), компенсируется доступностью через интернет рецептов практически всех видов ракетного топлива, включая, например, состав горючего для ускорителей «Шаттла» (69,9% перхлората аммония, 12,04% полиуретана, 16% алюминиевой пудры, 0,07% оксида железа и 1,96% отвердителя).

Безусловным хитом любительского ракетного двигателестроения сейчас являются так называемые карамельные двигатели. Рецепт топлива прост до неприличия: 65% калиевой селитры KNO3 и 35% сахара. Селитра подсушивается на сковородке, после чего измельчается в обычной кофемолке, медленно добавляется в расплавленный сахар и застывает. Итогом творчества становятся топливные шашки, из которых можно набирать любые двигатели. В качестве корпусов двигателей и форм прекрасно подходят стреляные гильзы от охотничьих патронов — привет тридцатым! Гильзы в неограниченном количестве есть на любом стрелковом стенде. Хотя признанные мастера рекомендуют использовать не сахарную, а сорбитовую карамель в тех же пропорциях: сахарная развивает большее давление и, как следствие, раздувает и прожигает гильзы.

Назад в будущее

Ситуация, можно сказать, вернулась в 1930-е годы. В отличие от других видов модельного спорта, где недостаток отечественных двигателей и прочих комплектующих можно компенсировать импортом, в ракетомодельном спорте это не проходит. У нас ракетомодельные двигатели приравниваются к взрывчатым веществам, со всеми вытекающими условиями по хранению, транспортировке и провозе через границу. Не родился еще на земле русской человек, способный наладить импорт таких изделий.

Выход один — производство на родине, благо технология тут вовсе не космическая. Но заводы, имеющие лицензии на производство таких изделий, за них не берутся — им этот бизнес был бы интересен лишь при миллионных тиражах. Вот и вынуждены начинающие ракетомоделисты из крупнейшей космической державы летать на карамельных ракетах. Тогда как в Соединенных Штатах сейчас стали появляться уже многоразовые модельные ракетные двигатели, работающие на гибридном топливе: закись азота плюс твердое горючее. Как вы думаете, какая страна лет через тридцать полетит к Марсу?

РАКЕТЫ С ТВЕРДОТОПЛИВНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ — Паркфлаер

   В детстве увлекался ракетами. Помню длительные эксперименты с сухими топливными смесями, удачные и неудачные старты, поиски упавших ракет и последующее медицинское освидетельствование жуков-космонавтов. Это было интересно, но длительная подготовка заканчивалась одним-единственным запуском. Когда увидел в продаже модели ракет – решил попробовать.

Выбор сделать очень просто.
В разделе ракетомоделизм есть 3 вида ракет:
1 — набор: ракета+стартер+пусковая тренога (на фото 1 ракета и тренога)
2 — набор 2 ракеты+стартер+пусковая тренога (на фото 2 ракеты и тренога)
3 — только ракета (на фото только ракета)

    Для вариантов 1 и 2 Вам понадобятся только расходные материалы (двигатели, огнеупорная прокладка и батарейки). Для варианта 3 к перечисленному нужно добавить еще стартер и треногу. Этот вариант удобен чтобы докупать новые ракеты взамен изношенных или для расширения своего летающего парка. На американских ракетомодельных форумах есть фото одновременного старта 10 и более ракет — в США ракеты очень популярны.

   К каждой ракете указываются возможные к использованию двигатели: A, B, C, D, E. Чем «старше» буква, тем мощнее двигатель — тем выше взлет. 

После долгого изучения взял вот такой набор (США, Estes) Модель ракеты RIPTIDE LAUNCH SET RTF
В комплекте ракета с парашютом, стартовый стол и электрический стартер.

Расходные материалы:

Пороховые двигатели Двигатель ракетный С6-5 АМ
Огнеупорные прокладки Защитная прокладка для парашютов моделей ракет
Запасной парашют Парашют для моделей ракет (38см)

   
   Все приехало быстро, за 3 дня, т.к. склады у «Диар-Флай» в России. Не знаю, пропустила бы таможня пороховые двигатели, если бы я заказывал эти ракеты из Штатов…
   Коробка довольно компактная и в дальнейшем пригодится для хранения ракеты и пусковой установки. Стыки в коробке проклеиваем скотчем чтобы мелкие детали (типа запалов) не вываливались в щели, как это было в моем случае…

   Ракета (1) представляет собой легкий цилиндр из картона с глянцевым пленочным покрытием, капель воды не боится. Размокнет только при долгом пребывании в воде. Стабилизаторы и нос из блестящего пластика. Нос ракеты связан с корпусом резинкой длиной около 40 см. К резинке возле носа ракеты фиксируется полиэтиленовый цветной парашют. В нижней части корпуса ракеты — двигательный отсек с пазами для двигателя, снизу устанавливается пластиковое кольцо, которое фиксирует двигатель. Все сделано качественно, никаких переделок не понадобилось.

   Двигатель (5) – это цилиндр из плотного картона с запрессованной в него пороховой смесью. Сопло смонтировано в корпусе двигателя. В комплекте с двигателями идут электрические запалы и пластиковые фиксаторы для них. Двигатель вставляется снизу в ракету и фиксируется специальным кольцом. Делать это нужно непосредственно перед стартом. Затем в сопло вставляется запал и фиксируется пластмассовым «грибочком», который не дает ему выпасть. Запал – это вольфрамовая проволочка с горючей смесью и 2 проволочных контакта. В конце работы двигателя срабатывает вышибной заряд для выталкивания парашюта. Действие этого заряда направлено вверх, внутрь корпуса ракеты. Под действием заряда нос ракеты выбивает из корпуса и раскрывается парашют, корпус ракеты повисает на резинке. Чтобы парашют не портился от пороховых газов, между двигателем и парашютом внутрь корпуса нужно вложить огнеупорную прокладку – кусок скомканной мягкой бумаги с огнеупорной пропиткой (внешне похожа на туалетную бумагу).

 

   Стартовый стол – это разборная тренога (2) с вертикальной направляющей (3) длиной 80 см. От пороховых газов треногу защищает жестяной диск (4). Собирается легко за 1 мин, все жестко и в усовершенствовании не нуждалось. Тренога устойчива даже на довольно сильном ветре. При желании в кончиках опор можно просверлить отверстия и через них воткнуть в землю костыли из проволоки (например из согнутых сварочных электродов). Мои фиксаторы так и остались в машине, я про них и не вспомнил.

   Электрический стартер (6) рассчитан на щелочную (не солевую!!!) батарейку 9В типа «крона». Корпус заклеен намертво, открывается только батарейный отсек. На корпусе есть кнопка, светодиод и отверстие для ключа. Сам ключ (железный стерженек с пластмассовой шляпкой) привязан к стартеру на веревочке чтоб не потерялся. Длина провода у стартера 4 метра, этого более чем достаточно. Цепляем «крокодильчики» на проволочные контакты запала, следим чтобы не касались друг друга. Вставляем ключ в стартер и нажимаем – загорается белый светодиод, это значит, что цепь замкнута и «есть контакт». После этого при нажатом ключе — нажимаем на кнопку и удерживаем, пока ракета не стартует.

 
   Стартер я, конечно, разобрал. Ничего интересного нет: две параллельные цепи. Первая – через ключ, резистор и светодиод – «прозвон» цепи на предмет наличия контакта. Вторая цепь – зажигание через ключ и кнопку (т.е. без ключа случайное нажатие кнопки цепь не замыкает). Вот так выглядит плата, вид с двух сторон.

  Солевая батарейка запал не воспламеняет, только приводит его в негодность. Официально рекомендованная американцами щелочная (6LR61) способна это сделать 1-3 раза. Поэтому нужно иметь в запасе несколько свежих щелочных батареек или сборку из нескольких параллельно соединенных батарей. Я запускал от аккумулятора автомобиля. Провод 3 метра 2х0,75, «крокодилы» на клеммы аккумулятора, на другом конце колодка с клеммами для «кроны». Она соединяется с такой же колодкой стартера (вместо батарейки). Ни одного сбоя в запусках не было.

   Запуски доставили огромное удовольствие и мне и детям. Лично для меня острота ощущений была как при первом запуске самолета. Громкий свист, столб дыма, ракета исчезает в небе, потом в вышине раскрывается парашют и плавный спуск. Высота взлета больше 200 метров. За счет бокового ветра и медленного спуска на парашюте ракету может довольно сильно отнести в сторону – учитывайте это при выборе места старта. При правильной установке стартового стола взлет будет почти вертикальным.
   

   Ракета в верхней части траектории может быть не видна, но обязательно слышен хлопок вышибного заряда и появляется облачко дыма — и тут же увидите парашют. А еще отдельно будет видно гордо реющий в воздухе кусок туалетной бумаги — это огнеупорная прокладка. За ней гнаться не надо, она уже использована — пусть себе летит.

   А самое приятное в том, что после первого запуска удовольствие продолжается — можно делать много запусков подряд. Отказы нехарактерны. У меня только первый запал был испорчен, т.к. я по незнанию подключил солевую батарейку. Ракета действительно многоразовая, у меня один раз не раскрылся парашют (на видео это видно) – но даже в нераскрытом виде он сильно тормозит ракету. Если вообще снять парашют, то при падении на траву ракета не пострадает, опасен только асфальт.

   О космонавтах: в нос ракеты можно посадить жука и заклеить отверстие скотчем. Дома был 1 таракан, но его кот сожрал. Пришлось ловить в гараже каких-то жуков. После последнего приземления ракеты обнаружил, что скотч отклеился и космонавты сбежали — что-ж … их можно понять…

   О безопасности: ракета может представлять опасность только если пусковая установка упадет на бок. Устанавливайте на ровной плоскости. При необходимости – фиксируйте к земле.

   О повышении зрелищности: в ракету между двумя кусками огнеупорной прокладки можно насыпать муки (или гипсовой штукатурки). При срабатывании вышибного заряда образуется большое белое облако на высоте. Это не только прикольно, но еще и поможет найти в небе ракету в яркий солнечный день. Особенно рекомендуется при использовании мощных двигателей классов C, D, E. Еще можно взять порошковый колер для акриловых красок в строительном магазине. Тогда облако будет цветное.

   Вместо парашюта вполне можно использовать тормозную ленту — полоса полиэтилена или тонкой ткани. Скатывается трубочкой и укладывается внутрь ракеты. Эффективность не хуже, чем у парашюта.

Вот видео нескольких пусков. Первые 5 запусков вставлять не стал — слишком громко восхищались дети ))))

В конце работы двигателя на стенде видно срабатывание вышибного заряда.
  
Удачных запусков !

Ракетомоделизм – доступный и увлекательный путь к мечте! PRO Хобби – интернет-журнал о моделизме

Содержание

  • Начало знакомства с моделями ракет Estes
  • Чтобы узнать больше о моделях ракет, посмотрите видео
  • Выбор модели ракеты
  • Двигатели и комплектующие для моделей ракет
  •  
  •  
  • Выбор двигателей для моделей ракет, первые запуски
  • Модели ракет Estes в действии

В новогодние праздники мы напомним Вам о моделях ракет Estes. Почему именно сейчас? Они относятся к пиротехнике и на первый взгляд напоминают фейерверки. Сходство есть, но различий намного больше. Ракеты – многоразовые, после каждого старта они возвращаются на землю, а самое главное – это не только хобби, но и спорт с более чем полувековой историей. Именно с моделей, аналогичных тем, которые можно купить сегодня, начался путь к освоению космоса человеком. Ракетомоделизм был популярен по обе стороны океана – две космические державы, СССР и США, активно продвигали новый вид технического творчества, как важный для патриотического воспитания молодёжи. Сегодня это хобби переживает второе рождение. Новый год – время, когда сбываются детские мечты! Мы расскажем об интересном занятии для всей семьи и неповторимой атмосфере полётов наяву, а также обо всех технических тонкостях, ракетомоделизм – это совсем не сложно и очень увлекательно!

Распространённый вопрос – чем же так увлекательно это хобби? Лучший способ понять –попробовать лично, чему способствует невысокая цена наборов начального уровня и их полная готовность к запуску. Постараемся описать некоторые ощущения, которые дарит ракетомоделизм. Сам факт того, что ракета взлетает на огромную высоту, до полутора тысяч метров, возвращается в точку старта и мягко приземляется на парашюте, удивителен. Требуются расчёты перед полётом, например, поправка на ветер и учёт восходящих потоков, в зависимости от чего подбираются мощность двигателя, задержка срабатывания пиропатрона и площадь парашюта. Интерес именно в неуправляемости ракеты в полёте, в ней есть особая интрига и азарт!

Вы можете купить готовую ракету Estes, или посвятить несколько вечеров интересной самостоятельной сборке. О вариантах комплектации мы расскажем ниже.

Комплектация

Прежде всего, обратите внимание на комплектацию – это поможет с самого начала ограничить круг поиска. Модели Estes из нашего ассортимента разделены на три группы:

RTF и ARF: аббревиатура RTF знакома авиамоделистам, она расшифровывается как «Ready To Fly» (готов к полёту). В данном случае это означает, что не потребуется сборка, достаточно лишь установить двигатель. ARF (Almost Ready To Fly) – отличия от RTF невелики, потребуется самая простая сборка – например, установка стабилизаторов без применения клея, что займёт не более минуты. При наличии подходящей площадки, запустить модель получится сразу же после покупки!

E2X: требуется сборка с применением клея. Детали окрашены и обработаны, что снижает трудозатраты и вероятность допустить ошибку. Удачный выбор для тех, кто хочет собрать модель самостоятельно, но имеет мало свободного времени. Также наборы E2X отлично подойдут для начинающих моделистов.

SL1 и SL2: наборы для полноценного технического творчества. Подготовка деталей к сборке минимальна – Вам потребуется проявить всё мастерство, чтобы достичь высокого результата. Большую часть элементов конструкции необходимо не только собрать с использование клея, но и окрасить, а в некоторых случаях – вырезать. Для постройки ракеты рекомендуется использовать стапель. Процесс достаточно трудоёмкий, но сборка летающей модели своими руками – ни с чем не сравнимое удовольствие. При окраске ракеты появляется простор для оригинальных творческих идей.

Размер

Кроме комплектации, модели ракет Estes разделяются по классу двигателя и представлены в трёх категориях: мини, стандарт и C11-D. От класса двигателя зависит размер ракеты и её цена, лётные характеристики могут быть идентичны для моделей разных классов. Ракеты больших размеров менее чувствительны к ветру и обладают большей инерцией, что делает полёт очень реалистичным. Обратите внимание на то, что многоступенчатые ракеты могут быть значительно больше других моделей с двигателями аналогичного класса.

Для того, чтобы запустить ракету, необходимо докупить несколько комплектующих аксессуаров:

Твердотопливный двигатель поднимает ракету в воздух, он оснащён зарядом для выпуска парашюта или ленты (стримера). Поставляются комплектами по 4 штуки размера «мини», 3 – размера «стандарт» и 2-3 – размеров C11 и D. Даже если размер двигателя подходит для Вашей ракеты, мы рекомендуем выбирать его, строго соблюдая рекомендации производителя или продавца-консультанта. Почему – расскажем немного позже.

 

Стартовый стол и пульт дистанционного запуска – необходимые аксессуары, они универсальные и многоразовые, используются для всех моделей. Проверяйте ракету перед запуском – она должна свободно двигаться по направляющей, это необходимо для успешного старта. Перед запуском ракеты необходимо отрегулировать стартовый стол – модель наклоняется против ветра, угол поправки берётся исходя из скорости ветра.

 

Защитная прокладка – устанавливается между двигателем и парашютом. Её использование необходимо для того, чтобы парашют не прогорел при срабатывании пиропатрона.

Примечание: вместо защитной прокладки допускается использование бумажных салфеток или ваты.

Обратите внимание на название двигателя. Буква в его названии – класс двигателя, первая цифра – тяга двигателя в ньютонах, вторая – время от выключения двигателя до срабатывания пиропатрона, выпускающего парашют.

Даже если Вы нашли двигатель, подходящий для Вашей модели по размеру, проверьте, входит ли он в список рекомендуемых производителем или продавцом. Это важно, ведь двигатели одного класса могут предназначаться для ракет, отличающихся по взлётной массе. Мощность должна быть достаточной для того, чтобы модель уверенно оторвалась от земли и успела набрать безопасную высоту. Задержка срабатывания пиропатрона – ещё один важный параметр. Она не должна быть слишком мала, чтобы парашют не оторвался по причине высокого скоростного напора. При увеличении этого параметра парашют будет раскрываться на снижении, что помогает при сильном ветре – ракету не отнесёт далеко от места старта, однако высота должна быть безопасной, чтобы посадка не оказалась грубой. Двигатели со второй цифрой «0» в названии используются для многоступенчатых ракет, пиропатрон включает двигатель следующей ступени.

Для первых полётов рекомендуется выбрать двигатель с минимальной тягой и максимальной задержкой из списка рекомендуемых. Ракета не взлетит слишком высоко, Вы с небольшого расстояние увидите все стадии её полёта. Кроме того, даже при неправильной поправке на ветер модель не приземлится слишком далеко от места старта. После нескольких удачных запусков Вы можете перейти на более мощные двигатели и начать путь к покорению новых высот!

 

Двигателем мрд своими руками — Авто Портал

И звезды становятся ближе…

Предисловие

В связи с тем, что мой сын Матвей потихоньку подрастает, я стал все чаще задавать себе вопрос — «А чем увлекаются современные детишки 8-14 лет?».

Иногда, встречая на улице группы детишек, только и слышишь, что «… я там десять монстров завалил, я там шахту захватил и.п.». Приходится признать, что компьютерные игры, это важная часть жизни современного ребенка. С этим практически невозможно бороться.

Компьютеры становятся все доступнее, а компьютерные технологии все совершеннее.

По моему мнению, бесконтрольное увлечение компьютерными играми угрожает не только зрению и неокрепшей психике ребенка, мне кажется в этом кроется гораздо большая опасность — фантастические миры компьютерных игр заменяют детям реальность и лишают их собственного воображения, тяги к творчеству и изобретательству.

Кто пойдет в институты и будет создавать новые технологии? Кто построит корабли которые понесут нас к звездам? Кто откроет новые источники энергии? Если в детско-подростковом возрасте не получена тяга к технике, конструированию и изобретательству — то как она разовьется в человеке в дальнейшем? В 14-16 лет подростков уже интересуют «другие» проблемы…

Есть еще спортивные секции, музыкальные и художественные школы. Спорт, музыка и рисование — это тоже важно, но я сейчас хочу сказать о другом… Кто научит маленьких мужчин делать что-то своими руками? Кто позволит им испытать то чувство непередаваемого восторга от создания чего-то своими руками.

Пусть это будет модель планера, или машинки, или схема из батарейки и лампочки — неважно. И это «что-то» обычно сразу несется папе и маме. Протягивая им в ладошках, покрытых порезами, пятнами клея и краски, свое творение — ребенок испытывает не только чувство гордости.

Он начинает верить в самого себя, и эта вера помогает ему в дальнейшем справляться с жизненными трудностями.

Во время учебы в школе я посещал кружок ракетомоделизма. Мы строили не только модели ракет, но и разрабатывали модели космических станций, планетоходов, футуристических звездолетов и т.п.

У нас была отличная практика — «защита» свои проектов перед товарищами. Порой засиживаясь до полуночи, мы до хрипоты в голосе доказывали друг другу преимущества термоядерного двигателя перед фотонным и т. п.

Это было интересно и увлекательно и давало первые, важные навыки ведения аргументированных споров.

Я до сих пор помню имя руководителя нашего кружка — Александр Иванович Яловеженко. Днем он работал электриком, а между сменами и по выходным занимался с нами, мальчишками. Не так просто организовать ракетомодельный кружок за полярным кругом.

Но благодаря его настойчивости и энтузиазму, у нас были и материалы и модельные ракетные двигатели, которые позволяли нам осуществлять пуски моделей ракет. Большое человеческое спасибо ему за потраченное на нас время и привитые навыки в т.ч.

любовь к конструированию, созданию чего-то своими руками.

Но наибольшее влияние на меня, конечно, оказал мой папа. Я всегда восхищался его способностью с легкостью браться за любое дело и доводить его до конца.

Он и сейчас является для меня примером настоящего мужчины.

Я не знаю кем станет мой сын, но я постараюсь научить его правильно держать в руках молоток, паяльник и гаечный ключ, а также передать ему часть жизненного опыта который поможет ему в дальнейшем.

Поехали

Вот и я решил «тряхнуть стариной» и вспомнить свои навыки по созданию моделей ракет. Себе в помощь я взял Матвейку и выдал ему рабочий инструмент — ножницы и бумагу.

И работа закипела! Ребенок со всей серьезностью отнесся к поставленной задаче и через пять минут у меня на столе уже была гора мелко нарезанной бумаги.

На протяжении всего процесса сборки ракеты, длившегося неделю ребенок подходил ко мне по нескольку раз, снова просил ножницы и бумагу и задавал единственный вопрос — «Папа, акету сдеал?»

Конструкция ракеты

Для изготовления ракеты, необходимо найти деревянную или любую другую оправку и склеить бумажный цилиндр. Для этого я использовал лист бумаги для рисования формата А3.

Цилиндр просушивается и укрепляется изнутри 2-3 ребрами жесткости (это кружки из плотного картона с отверстием диаметром 5 мм посередине).
Ребра жесткости вклеиваются в цилиндр.

Общая конструкция ракеты приведена на рисунке:

Обтекатель ракеты также изготавливается из бумаги. Можно выточить его из дерева (лучше бальсы) или использовать подходящий по форме и размеру пластиковый предмет. Для одной из ракет я воспользовался половинкой пластикового яйца.

В принципе, процесс изготовления ракеты достаточно несложен, но требует времени, аккуратности и главное — модельного ракетного двигателя. Для тех кто хочет сделать и запустить модель ракеты, но не имеет возможности её изготовить — можно приобрести её в интернет-магазине.

Там же, вы можете купить модельные ракетные двигатели, стартовые устройства и другую необходимую мелочевку для запуска ракет.

Модельные ракетные двигатели

Для своих ракет я использовал модельные ракетные двигатели промышленного изготовления МРД 20-10-4 (куплены по случаю в одном из магазинов для моделистов, несколько лет назад). Немного поясню, что означают эти цифры. 20 — это суммарный импульс тяги (в Ньютонах * секунду). 10 — это средняя тяга в Ньютонах.

 4 — это время работы замедлительного заряда. Из этих цифр можно вычислить ориентировочное время работы двигателя. В нашем случае это 20/10 то есть приблизительно 2 секунды (на самом деле чуть больше, так как 10Н — это средняя тяга, а она не линейна во время работы двигателя).

Для запуска (воспламенения) двигателя в комплекте с ними идут электрозапалы. Это простое устройство, состоящее из нихромовой проволоки с нанесенным воспламенительным составом (лак и черный порох).

Они не всегда обеспечивают 100% воспламенение двигателя, но я знаю, как с этим бороться. Для более удобного использования я снаряжаю их контактным проводом.

В случае отказа, электрозапал легко будет заменить в полевых условиях.

Конструкция пиротехнического заряда

Пиротехнический заряд представляет собой толстостенный бумажный цилиндр, снаряженный пиротехническим составом и размещаемый в носовой части ракеты. Чтобы передать воспламенительный импульс от двигателя в головную часть ракеты я использовал огнепроводный шнур — т. н. стопин. Он изготавливается достаточно просто. Берется медицинский бинт шириной 4-5 см.

и пропитывается в насыщенном растворе смеси нитрата калия и сахара (4:1). После пропитки, влажный бинт раскладывается на газете и хорошо натирается мелко размолотым дымным порохом (для увеличения скорости горения). После этого бинт скручивается. Получается шнур с диаметром 5-6 мм. Шнур высушивается в теплом месте (на батарее) в течение суток.

После этого он готов к использованию.

Стопин

Внимание!
У данного огнепроводного шнура очень высокая скорость горения — до 10 см. в секунду. Его нельзя использовать для воспламенения двигателей!!!

Пиротехнический заряд состоит из звездочек красного огня и разрывного заряда. Звездочки я применил промышленного изготовления, а в качестве «разрывного» заряда я использовал смесь перхлората калия с магнием (5:1).

Эта смесь при воспламенении дает громкий хлопок и яркую вспышку. Можно использовать черный, дымный порох или другие пиротехнические смеси и составы.

Общий вес заряда не должен превышать 20-30 грамм!

Внимание! Если у Вас нет опыта работы с пиротехническими составами — лучше отказаться от их изготовления в домашних условиях!!! Пиротехника это искусство, требующее хороших базовых знаний в области химии и физики, а также досконального соблюдения правил безопасности.

Для правильной «развесовки» ракеты без пиротехнического заряда, необходимо поместить в носовую часть небольшой кусочек пластилина весом 10-15 грамм.
Ракеты я раскрасил имеющимися в наличии аэрозольными красками и немного оклеил яркой цветной бумагой, чтобы было удобнее наблюдать за полетом при пасмурной погоде.

В последнюю очередь, в двигатель ракеты вставляется электрозапал. Перед этим в сопло двигателя помещается немного дополнительного воспламенительного состава (можно воспользоваться мелко размолотой намазкой со спичек). Это обеспечит надежное воспламенение двигателя. Электрозапал фиксируется небольшим кусочком ваты.

Ракета готова к запуску.

Запуск ракет

Для запуска моделей ракет необходимо найти открытую площадку без строений. Лучше если это будет поле или пустырь.

На месте старта ракеты не должно быть легковоспламеняющихся веществ, травы и прочего мусора. Пусковую направляющую располагаем вертикально.

Ракета одевается направляющими кольцами на пусковой штырь, до ограничителя. Подключаем провода к электрозапалу и ракета готова к старту!

Удаляемся на 15-20 метров от пусковой установки.  Это — обязательное условие! Двигатель ракеты может взорваться при старте.

Двигатели старые, топливо рассыхается, в нем появляются трещины — поэтому возможен взрыв. Даже для новых двигателей, в ракетомодельных кружках проводится процедура «отжига». Двигатели из разных партий испытываются на стенде.

Иногда, бракованными бывают целые партии — сказываются условия транспортировки и хранения.

Наши ракеты мы решили запустить 31 января, когда установилась ясная и морозная погода без ветра. Местом запуска выбрали городской стадион. Стартовую площадку я организовал на огромном снежном комке. Для запуска ракет (дистанционного воспламенения электрозапала) я использовал небольшой 12в. аккумулятор.

К сожалению, первая «безымянная» ракета взорвалась на старте (наверное она «обиделась» на нас, что ей не присвоили имя…). Я уж было подумал, что и вторую ракету ждет подобная судьба… Но вторая ракета — «Пупсень» показала отличный старт и превосходный, ровный полет завершившийся срабатыванием пиротехнического заряда.

Ура!!! Можно считать, что наша «ракетная эпопея» закончилась победой. Мы сделали звезды чуть-чуть ближе…

Работа кипит

Главный помошник конструктора ракет

Модельные ракетные двигатели МРД

Компоненты для изготовления модели ракеты

Модель ракеты на старте

Будущий ракетостроитель

Установка модели ракеты на пусковую установку

Подготовка модели ракеты к запуску

Старт модели ракеты

Полет и срабатывание пиротехнического заряда

Схема модели ракеты

Модель ракеты из листа А№

Ракетный дуэт

Установка воспламенителя в двигатель модели ракеты

Стабилизаторы ракеты из картона

Стопин

Электрозапалы для МРД

Электровоспламенитель с удлиненными контактами

Заключение

По моему мнению, запуски моделей ракет — одно из самых увлекательных зрелищ. А занятия спортивным ракетомоделизмом развивают у ребенка целый набор навыков: учат усидчивости, сосредоточенности, точности, способствуют более глубокому пониманию законов физики.

Помимо этого, ребенок учится безопасному обращению с пиротехническими составами, что очень насущно при современной доступности пиротехнических игрушек.
Основным препятствием для развития ракетомоделизма в России, которое я вижу, является то, что наша промышленность на данный момент не производит модельные ракетные двигатели.

Все пользуются старыми запасами или самоделками. Кто побогаче — заказывают модельные ракетные двигатели в западных интернет магазинах.

Наибольшее распространение в ракетомоделизме получили двигатели компании ESTES.

Двигатели для моделей ракет

Устройство модельного ракетного двигателя.МРД относится к тепловым реактивным двигателям химического типа.

Другими словами МРД преобразует тепловую энергию, выделяющуюся при химической реакции горения твердого ракетного топлива (ТРТ), в кинетическую энергию потока истекающих из сопла продуктов сгорания, который и создает реактивную силу тяги (тут можно вспомнить формулировку 3-го закона Ньютона).

  • Тягу ракетного двигателя можно описать следующей формулой (1): Р = mVa + Fa(pа — ph)
  • где Р — тяга двигателя, Н;
  • m — массовый секундный расход продуктов сгорания, истекающих через сопло, кг/с;
  • Va, Fa, pa — скорость, площадь поперечного сечения и давление на выходе из сопла;
  • ph — давление окружающий среды на высоте полёта, Па.

Таким образом тяга ракетного двигателя зависит от того, какую массу в единицу времени мы отбрасываем, с какой скоростью и на какой высоте у нас происходит полёт. Так, при полёте в безвоздушном пространстве (ph->0) тяга двигателя максимальна и совпадает с реактивной силой mVa+Fapa.

В любом случае, МРД — двигатель не регулируемый, его характеристики заданы при проектировании и изменить их в полёте невозможно. Двигатель после старта в любом случае отработает свою программу, мы не имеем возможности ни регулировать его характеристики, ни, тем более, выключить его.

  1. Устройство модельного ракетного двигателя.

Рассмотрим составляющие МРД в том порядке, в котором они отмечены на рисунке:

1 — Реактивное сопло. Назначение его — максимально разогнать продукты сгорания топлива. Как видно из формулы (1), тяга двигателя напрямую зависит от скорости потока на выходе из сопла, поэтому в большинстве случаев сопла МРД имеют на выходе расширяющийся участок для ускорения потока продуктов сгорания до сверхзвуковой скорости. Минимальное проходное сечение сопла называется критическим, в нем скорость потока достигает скорости звука. Из всех элементов ракетного двигателя именно соплу приходится сложнее всего: по нему протекает поток раскаленных продуктов сгорания, состоящий не только из газов, но и из твёрдых частиц (особенность твердотопливных двигателей). Изготавливается сопло чаще всего из керамики.

2 — Заряд твердого ракетного топлива. Это и запас рабочего тела двигателя, и в то же время запас энергии, выделяющейся при химической реакции горения топлива. Для воспламенения топливному заряду необходим определенный начальный тепловой импульс, который обеспечивает штатный электровоспламенитель МРД. Обратите внимание! Прекратить работу запущенного МРД невозможно!!!

3 — Замедлитель. Отдельный заряд, формирующий задержку по времени от момента сгорания топлива до срабатывания вышибного заряда. Тяги он практически не создает, но часто образует густой дымовой шлейф, чтобы удобней было наблюдать полёт модели.

4 — Вышибной заряд, простейший элемент автоматики, предназначенный для выбрасывания из модели парашюта или включения двигателей верхней ступени для многоступенчатой модели ракеты. Даже легкая модель ракеты из ватмана обладает высокой скоростью полёта, и при посадке в огород страдают все участники встречи: и «морковка», и огород.

А в огороде, бывает, и кролики пасутся, так что вывод один — на модели должна быть в обязательном порядке система спасения (или мягкой посадки, кому как нравится) и проверяем перед стартом, какой двигатель вы на модель ставите, чуть забегая вперед отмечу, что на некоторых МРД-шках вышибного заряда нет! В маркировке это конечно же отражается, а потому внимательно смотрим, что куда вставляем.

5 — Передний пыж из бумаги, прикрывающий вышибной заряд. Для эстетики и сохранности.

6 — Корпус двигателя. По совместительству это и ёмкость для хранения топлива, и камера сгорания. И соединяет все части двигателя в единое целое.

При работе двигателя внутри корпуса находятся продукты сгорания с высокой температурой и давлением, поэтому требования к прочности корпуса достаточно серьёзные, так что любые повреждения корпуса могут сказаться, чаще всего, его разрушением. Грубо говоря — бабахнет.

Внешне же МРД имеет форму цилиндра, диаметром D и длиной L.

Чаще всего выпускаются МРД одноразовые, один двигатель — один полёт, хотя есть в природе и перезаряжаемые двигатели многоразового использования, к примеру двигатели фирмы AeroTech из рекламного ролика выше.

Следующий рисунок даёт представление о последовательности работы МРД.

Фаза 1 — зажигание, тепловой импульс от воспламенителя поджигает топливный заряд.

Фаза 2 — топливный заряд сгорает с выделением тепла и образованием высокотемпературных продуктов сгорания, которые, истекая из реактивного сопла с высокой скоростью, создают реактивную тягу. Фаза 3 — топливный заряд передает эстафету замедлителю, он отсчитывает время пассивного участка траектории.

Фаза 4 — замедлитель воспламеняет вышибной заряд, выталкивающий систему спасения из корпуса модели, после чего вся система мягко возвращается на поверхность планеты.

Характеристики модельного ракетного двигателя.

Как правило, модель ракеты строится под какой-то определенный двигатель, характеристики которого известны. Или под серию двигателей, имеющих, допустим, одинаковые геометрические размеры и отличающихся энергетическими возможностями, временем работы замедлителя и т.п. Создавая спортивную модель для участия в соревнованиях вы ограничены по суммарному импульсу двигателей, разрешенных на моделях выбранного класса. Прежде всего нас интересуют следующие характеристики МРД:

— Геометрические характеристики двигателя: внешний диаметр D (калибр) и длина корпуса L. Вам же нужно двигатель куда-то на модели устанавливать, как-то крепить, а для этого нужно знать его габариты.

— Полный импульс тяги двигателя, измеряется в Н*с и определяет энергетические возможности МРД. На основании закона о сохранении количества движения изменение импульса движущегося тела вызывается импульсом приложенной силы.

Таким образом можно рассчитать скорость модели, которой она достигнет в конце активного участка траектории полёта. По величине полного импульса двигатели разделяются на классы.

По суммарному полному импульсу установленных на модели двигателей делятся на классы и спортивные модели ракет.

— Тяга двигателя, единица измерения — Ньютон.

Тяга МРД не является постоянной во время его работы, каким образом она меняется можно узнать из тяговой диаграммы, для каждой марки двигателя тяговая диаграмма своя и вообще это одна из важнейших и интереснейших характеристик, ниже затрону её подробней. Для примера приведу тяговую диаграмму двигателя «Эстес» А10, имеющую типичную для модельных двигателей форму — пик в начале работы и участок, где тяга сохраняется постоянной.

Почему такая форма тяговой диаграммы наиболее распространена?Быстрое нарастание тяги в начале работы двигателя приводит к энергичному разгону модели по направляющей пусковой установки с тем, чтобы стартующая ракета в момент схода с пусковой имела скорость достаточную для эффективной работы аэродинамических поверхностей-стабилизаторов (если они есть, конечно), которые обеспечивают устойчивость её полёта.Затем уже происходит набор скорости при постоянной величине тяги двигателя.

— Средняя тяга, двигателя за время его работы определяется как частное от деления полного импульса на время работы, измеряется также в Ньютонах. Можно выбирать двигатель в первом приближении исходя из его средней тяги и планируемой стартовой массы ракеты.

Грубо говоря, при равенстве этих величин ракета отработает программу полёта не покидая пусковую установку в лучшем случае, либо сойдет с неё и плюхнется неподалеку, что не есть хорошо.

Для гарантированного полёта отношение средней тяги к стартовой массе (тяговооружённость) должно быть больше единицы. Желательно, с запасом.

— Время работы двигателя, складывается из времени выгорания основного заряда топлива и времени работы замедлителя. Первое задаёт нам продолжительность активного участка полёта (двигатель создает реактивную тягу), второе — пассивного участка (тяга двигателя отсутствует, модель летит по инерции до ввода в действие системы спасения модели).

— Масса снаряженного двигателя. Входит в расчет стартовой массы ракеты, да и при балансировке модели без этого параметра не обойтись.

— Масса топлива. Зная это, мы сможем вычислить массу и положение ЦТ модели в конце активного участка полёта. Кроме того, спортивные правила могут ограничивать массу топлива на борту модели.

Тяговая диаграмма.

Очень интересный график зависимости тяги двигателя по времени работы.Получается этот график при стендовых испытаниях двигателей, производитель такие испытания проводит и для каждой марки двигателей прилагает соответствующую тяговую диаграмму.

Что же по ней можно узнать?Конечно, первое, что бросается в глаза — максимальная тяга двигателя. Но. Интерес представляет и то, в какой момент по времени максимум тяги достигается, и насколько быстро она нарастает. К примеру, существуют двигатели, тяговая диаграмма которых выглядит таким образом:

Различная скорость нарастания тяги двигателя приводит к различному ускорению модели в начале активного участка траектории.

Особенно этот момент интересно прорабатывать для моделей-копий ракет, ведь зенитная ракета и ракета-носитель космических аппаратов стартуют с разным ускорением, а характер старта для копии должен бы повторять свой прототип.

Время работы двигателя, то есть время сгорания топлива и создания двигателем тяги отображается на тяговой диаграмме очень наглядно.Если подсчитать площадь под кривой на тяговой диаграмме, можно определить полный импульс тяги МРД.А поделив полный импульс на время работы получим значение средней тяги.

Разрабатывать модели ракет можно на бумаге, а можно использовать специальные программы, к примеру SpaceCAD или Open Rocket. Первая мощнее, с большими возможностями, но за деньги. Вторая попроще и бесплатная.

Обе позволяют «собрать» модель ракеты из настраиваемых типовых элементов конструкции (оболочки, шпангоуты, бобышки и т.д.), подсчитывать вес получившейся конструкции, определять положение ЦТ и ЦД, т.е. сразу видно, устойчивым ли будет полёт модели и каков запас устойчивости, а также смоделировать траекторию полёта, выбрав требуемый двигатель из базы данных или есть возможность ввести тяговую диаграмму двигателя, в базе отсутствующего.

Обзор существующих МРД.

Ещё с советских времен наши ракетомоделисты используют модельные ракетные двигатели промышленного производства шосткинского ПО «Импульс».

Маркировка двигателей читается так, к примеру: МРД 20-10-4 МРД — модельный ракетный двигатель;20 — полный импульс 20 Н*с;10 — средняя тяга 10 Н;4 — время работы замедлителя: 4 с.

От себя замечу, что из всей линейки шосткинских движков прочные отношения сложились лишь с МРД 2,5-3 и МРД 20-10. «Десятки» взрывались через одного, «пятерки» взорвались все. Возможно мне с ними просто не повезло или партия неудачная досталась, но «рабочей лошадкой» для моделей выбрал «двадцатку» и весьма доволен.

В настоящее время у нас появились в продаже МРД американской фирмы «Эстес».

Двигатели любопытные и при случае планирую опробовать их в деле. Конструкция их идентична отечественным, правда несколько отличаются по калибру.

Если серии «Мини» (13 мм) и «Стандарт» (18 мм) практически совпадают с нашими, то более мощные двигатели классов С, D и Е, аналогичные нашим МРД 10-8 и МРД 20-10, выполнены в корпусе калибром 24 мм (наши имеют 20,25 мм), их в готовые ракеты под наши движки уже не установишь.

Маркировка двигателей почти аналогична нашим, только полный импульс обозначают буквой. Например, С11-6 читается таким образом:С — полный импульс 10 Н*с;11 — средняя тяга 1,1 Н;6 — время работы замедлителя: 6 с.

Характеристики двигателей фирмы «Эстес»:

Подробную информацию о продукции фирмы «Эстес» можно найти на сайте http://www.estesrockets.com

Меры безопасного обращения с МРД.

1. Беречь двигатели от механический повреждений, порезов, ударов, падений с высоты на твёрдое основание. Повреждения корпуса приводят к снижению его прочностных характеристик, при запуске такого двигателя корпус может громко разрушиться. Повреждение (растрескивание) топливного заряда приводит к резкому увеличению поверхности горения, а значит и давления внутри, на которое прочность корпуса не рассчитана, что опять же приводит к его разрушению.

2. Беречь двигатели от воздействия воды и повышенной температуры. Многие топлива с водой не дружат, при увлажнении заряда и последующем высыхании возможно растрескивание заряда. Последствия — см. п.1.

При повышении начальной температуры возможно ускоренное химическое разложение топлива, изменяющее его характеристики, а также повышается вероятность самопроизвольного запуска. Так что не стоит оставлять двигатели летом на солнце под лобовым стеклом автомобиля. И уж тем более сушить подмокший двигатель на батарее.

3.

Не перекрывать сопла двигателя при установке воспламенителя, МРД не рассчитаны на работу с жёсткой сопловой заглушкой.

Самое надежное — пользоваться штатными воспламенителями и штатными их фиксаторами, при отсутствии последних пользуемся мягкими материалами, классический вариант — вата, бинт, кусочек туалетной бумаги (есть недостаток — эти материалы могут тлеть после запуска, так что в этом случае внимательно относимся к выбору места старта).

4. Запрещается вносить изменения в конструкцию двигателя. В инструкции так и пишут — запрещается. Рассверливать или удлинять канал в заряде топлива, высверливать замедлитель и т.д. Двигателей сейчас достаточно и разных, всегда можно найти подходящий по характеристикам. А ковырять готовый — бессмысленно и небезопасно.

5. При отказе на старте подходить к двигателю не ранее, чем через 1 минуту.

6. Модель ракеты должна отвечать требованиям прочности конструкции и устойчивости в полёте. Двигатель должен быть надёжно закреплён на модели, отделение его в полёте от модели в большинстве случаев не допускается. Полёт неустойчивой модели непредсказуем, а значит небезопасен для вас и ваших зрителей, вольных или невольных.

7. Пусковая установка должна быть прочной, устойчивой и обеспечивать надёжный старт модели с углами возвышения 60-90 градусов. Запускать модели ракет по настильной траектории спортивными правилами запрещается. Кроме перечисленного в задачи ПУ входит отвод газовой струи из сопла МРД для защиты модели, места старта и самой ПУ от её воздействия.

  • Литература по теме.
  • Полезную для себя информацию можно почерпнуть и на сайте Федерации ракетомодельного спорта России.
  • Успехов в творчестве!

1. Эльштейн П. Конструктору моделей ракет.2. Кротов И.В. Модели ракет.3. Канаев В.И. Ключ — на старт!4. Рожков В.С. Авиамодельный кружок.5. Букш Е.Л. Основы ракетного моделизма.5. Минаков В.И. Спортивные модели-копии ракет.Благодарю за внимание!

Сам себе ракетостроитель: взлетаем самостоятельно

Между Главным конструктором наших ракет Сергеем Королевым и Главным конструктором наших ракетных двигателей Валентином Глушко шла негласная борьба за звание Самого Главного: кто же действительно важнее, конструктор ракет или двигателей для них? Глушко приписывают крылатую фразу, якобы брошенную им в разгар такого спора: «Да я к своему двигателю забор привяжу — он на орбиту выйдет!» Впрочем, эти слова — отнюдь не пустое бахвальство. Отказ от «глушковских» двигателей привел к краху королевской лунной ракеты H-1 и лишил СССР каких-либо шансов на победу в лунной гонке. Глушко же, став генеральным конструктором, создал сверхмощную ракету-носитель «Энергия», превзойти которую до сих пор никому не удается.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Двигатели из патронов

Та же закономерность работала и в любительском ракетостроении — выше летала ракета, у которой был более мощный двигатель.

Несмотря на то что первые ракетомодельные двигатели появились в СССР еще до войны, в 1938 году, Евгений Букш, автор вышедшей в 1972 году книги «Основы ракетного моделизма», взял за основу такого двигателя картонную гильзу охотничьего патрона.

Мощность определялась калибром исходной гильзы, а производились двигатели двумя пиротехническими мастерскими ДОСААФ вплоть до 1974 года, когда было принято решение об организации в стране ракетомодельного спорта. Для участия в международных соревнованиях потребовались двигатели, подходящие по своим параметрам под требования международной федерации.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Их разработка была поручена Пермскому НИИ полимерных материалов. Вскоре была выпущена опытная партия, на основе которой и начал развиваться советский ракетомодельный спорт.

С 1982 года с перебоями заработало серийное производство двигателей на государственном казенном заводе «Импульс» в украинской Шостке — в год выпускали 200−250 тысяч экземпляров.

Несмотря на жесткий дефицит таких двигателей, это был период расцвета советского любительского модельного ракетостроения, который закончился в 1990 году одновременно с закрытием производства в Шостке.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Двигательный тюнинг

Качество серийных двигателей, как нетрудно догадаться, для серьезных соревнований не годилось. Поэтому рядом с заводом в 1984 году появилось мелкосерийное опытное производство, обеспечивавшее своей продукцией сборную страны. Особенно выделялись двигатели, частным образом изготовленные мастером Юрием Гапоном.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

А в чем, собственно, сложность производства? По своей сути ракетомодельный двигатель — простейшее устройство: картонная трубка с запрессованным внутри дымным порохом марки ДРП-3П (дымный ружейный порох 3-й состав для прессованных изделий) с керамической заглушкой с соплом-дыркой с одной стороны и пыжом с вышибным зарядом — с другой. Первая проблема, с которой не справлялось серийное производство, — точность дозировки, от которой зависел и конечный суммарный импульс двигателя. Вторая — качество корпусов, которые часто давали трещины при прессовании под давлением в три тонны. Ну и третья — собственно, качество запрессовки. Впрочем, проблемы с качеством возникали не только в нашей стране. Не блещут им и серийные ракетомодельные двигатели другой великой космической державы — США. А лучшие модельные двигатели делают микроскопические предприятия в Чехии и Словакии, откуда их контрабандой провозят для особо важных мероприятий.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Тем не менее при социализме двигатели, пусть неважные и с дефицитом, но были. Сейчас же их нет вообще. Отдельные детские ракетомодельные студии летают на старых, еще советских запасах, закрывая глаза на то, что срок годности давно вышел.

Спортсмены пользуются услугами пары мастеров-одиночек, а если повезет, то и контрабандными чешскими двигателями. Любителям же остается единственный путь — перед тем как стать Королевым, сначала стать Глушко. То есть делать двигатели самим. Чем, собственно, и занимались я и мои друзья в детстве.

Слава богу, пальцы и глаза у всех остались на месте.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Из всех искусств

Из всех искусств для нас важнейшим является кино, любил поговаривать Ильич. Для ракетомоделистов-любителей середины прошлого века — тоже. Ибо кино- и фотопленка того времени делалась из целлулоида.

Туго свернутая в небольшой рулончик и засунутая в бумажную трубку со стабилизаторами, она позволяла взлететь простейшей ракете на высоту пятиэтажного дома.

У таких двигателей было два главных недостатка: первый — небольшая мощность и, как следствие, высота полета; второй — невозобновимость запасов целлулоидной пленки. Например, фотоархива моего отца хватило всего на пару десятков запусков. Сейчас, кстати, жалко.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Максимальная высота при фиксированном суммарном импульсе двигателя достигалась при кратковременном четырехкратном скачке мощности на старте и дальнейшем переходе на ровную среднюю тягу. Скачок тяги достигался формированием отверстия в топливном заряде.

Второй вариант двигателей собирался, так сказать, из отходов деятельности Советской армии. Дело в том, что при стрельбах на артиллерийских полигонах (а один из них как раз находился неподалеку от нас) метательный заряд при выстреле выгорает не до конца.

И если хорошенько поискать в траве перед позициями, можно было найти довольно много трубчатого пороха. Самая несложная ракета получалась в результате простого заворачивания такой трубки в обычную фольгу от шоколадки и поджигания с одного конца.

Летала такая ракета, правда, невысоко и непредсказуемо, зато весело. Мощный двигатель получался при собирании длинных трубок в пакет и заталкивании их в картонный корпус. Из обожженной глины изготавливалось и примитивное сопло.

Работал такой двигатель очень эффектно, поднимал ракету довольно высоко, но часто взрывался. К тому же на артиллерийский полигон не особо походишь.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Третий вариант представлял собой попытку почти промышленного изготовления ракетомодельного двигателя на самодельном дымном порохе. Делали его из калиевой селитры, серы и активированного угля (он постоянно заклинивал родительскую кофемолку, на которой я его измельчал в пыль).

Признаюсь честно, мои пороховые двигатели работали с перебоями, поднимая ракеты всего на пару десятков метров. Причину я узнал лишь пару дней назад — запрессовывать двигатели нужно было не молотком в квартире, а школьным прессом в лаборатории.

Но кто бы, спрашивается, меня в седьмом классе пустил запрессовывать ракетные двигатели?!

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Последние из МРД

Два редчайших двигателя, которые удалось достать «ПМ»: МРД 2, 5-3-6 и МРД 20-10-4. Из советских запасов ракетомодельной секции в Детском доме творчества на Воробьевых горах.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Работа с ядами

Вершиной же моей двигателестроительной деятельности стал довольно ядовитый двигатель, работавший на смеси цинковой пыли и серы. Оба ингредиента я выменял у одноклассника, сына директора городской аптеки, на пару резиновых индейцев, самую конвертируемую валюту моего детства.

Рецепт я почерпнул в жутко редкой переводной польской ракетомодельной книжке. И двигатели набивал в папином противогазе, который хранился у нас в кладовке, — в книжке особый упор делался на токсичность цинковой пыли. Первый пробный запуск был проведен в отсутствие родителей на кухне.

Столб пламени из зажатого в тисках двигателя с ревом устремился к потолку, прокоптив на нем пятно диаметром в метр и наполнив квартиру таким вонючим дымом, с каким не сравнится и коробка выкуренных сигар. Вот эти-то двигатели и обеспечили мне рекордные запуски — метров, наверное, на пятьдесят.

Каково же было мое разочарование, когда через двадцать лет я узнал, что детские ракеты нашего научного редактора Дмитрия Мамонтова летали в разы выше!

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Из патронной гильзы

1, 2, 4) При наличии заводского ракетного двигателя с постройкой простейшей ракеты справится и школьник начальных классов. 3) Продукт самодеятельного творчества — двигатель из патронной гильзы.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На удобрениях

Двигатель Дмитрия был проще и технологичнее. Основной компонент его ракетного топлива — это натриевая селитра, которая продавалась в хозяйственных магазинах как удобрение в мешках по 3 и 5 кг. Селитра служила окислителем.

А в качестве горючего выступала обычная газета, которая и пропитывалась перенасыщенным (горячим) раствором селитры, а затем высушивалась. Правда, селитра в процессе сушки начинала кристаллизоваться на поверхности бумаги, что приводило к замедлению горения (и даже гашению).

Но тут вступало в действие ноу-хау — Дмитрий проглаживал газету горячим утюгом, буквально вплавляя селитру в бумагу. Это стоило ему испорченного утюга, но зато такая бумага горела очень быстро и стабильно, выделяя большое количество горячих газов.

Набитые свернутой в тугой рулон селитрованной бумагой картонные трубки с импровизированными соплами из бутылочных пробок взлетали на сотню-другую метров.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Карамель

Параноидальный запрет российских властей на продажу населению разных химреактивов, из которых можно изготовить взрывчатку (а ее можно изготовить практически из всего, хоть из древесных опилок), компенсируется доступностью через интернет рецептов практически всех видов ракетного топлива, включая, например, состав горючего для ускорителей «Шаттла» (69,9% перхлората аммония, 12,04% полиуретана, 16% алюминиевой пудры, 0,07% оксида железа и 1,96% отвердителя).

Картонные или пенопластовые корпуса ракет, топливо на основе пороха кажутся не очень серьезными достижениями. Но как знать — может, это первые шаги будущего конструктора межпланетных кораблей?

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Безусловным хитом любительского ракетного двигателестроения сейчас являются так называемые карамельные двигатели. Рецепт топлива прост до неприличия: 65% калиевой селитры KNO3 и 35% сахара. Селитра подсушивается на сковородке, после чего измельчается в обычной кофемолке, медленно добавляется в расплавленный сахар и застывает.

Итогом творчества становятся топливные шашки, из которых можно набирать любые двигатели. В качестве корпусов двигателей и форм прекрасно подходят стреляные гильзы от охотничьих патронов — привет тридцатым! Гильзы в неограниченном количестве есть на любом стрелковом стенде.

Хотя признанные мастера рекомендуют использовать не сахарную, а сорбитовую карамель в тех же пропорциях: сахарная развивает большее давление и, как следствие, раздувает и прожигает гильзы.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Назад в будущее

Ситуация, можно сказать, вернулась в 1930-е годы. В отличие от других видов модельного спорта, где недостаток отечественных двигателей и прочих комплектующих можно компенсировать импортом, в ракетомодельном спорте это не проходит.

У нас ракетомодельные двигатели приравниваются к взрывчатым веществам, со всеми вытекающими условиями по хранению, транспортировке и провозе через границу. Не родился еще на земле русской человек, способный наладить импорт таких изделий.

Выход один — производство на родине, благо технология тут вовсе не космическая. Но заводы, имеющие лицензии на производство таких изделий, за них не берутся — им этот бизнес был бы интересен лишь при миллионных тиражах.

Вот и вынуждены начинающие ракетомоделисты из крупнейшей космической державы летать на карамельных ракетах. Тогда как в Соединенных Штатах сейчас стали появляться уже многоразовые модельные ракетные двигатели, работающие на гибридном топливе: закись азота плюс твердое горючее.

Как вы думаете, какая страна лет через тридцать полетит к Марсу?

Ядерные двигатели

С.
В. Каплун

Введение

    Двигательные
установки на борту транспортного
средства предназначены для создания
силы тяги или момента импульса. В
последние десятилетия все большее
внимание уделяется таким характеристикам
как расход топлива и создаваемая тяга.
Все большее внимание начинает уделяться
разработкам ядерных двигателей на
транспортных средствах. Одной из наиболее
перспективных областей применения
ядерных ракетных двигателей является
космонавтика. В
настоящее время для полетов на другие
планеты, не говоря уж о звездах, применение
жидкостных ракетных двигателей и
твердотопливных ракетных двигателей
становится все более невыгодным, хотя
и было разработано множество ракетных
двигателей.
    Таким
образом, для достижения пилотируемыми
экипажами даже ближайших планет
необходимо развивать ракетоносители
на двигателях, работающих на принципах,
отличных от химических двигательных
установок. Наиболее перспективными в
этом плане являются электрические
реактивные двигатели, лазерные реактивные
двигатели и ядерные реактивные.

1. Силовые
установки

    Ядерная
силовая установка
(ЯСУ) —
это силовая установка, работающая на
энергии цепной реакции деления ядра.
ЯСУ состоит
из ядерного реактора и паро- или
газотурбинной установки, в которой
тепловая энергия, выделяющаяся в
реакторе, преобразуется в механическую
или электрическую энергию. Преимуществами
подобной установки являются неограниченная
автономность передвижения (дальность
хода), и большая мощность двигателей: и
как следствие, возможность длительно
использовать высокую скорость движения,
транспортировать более тяжёлые грузы
и способность работать в тяжёлых
условиях.
   
Основная
сфера применения ЯСУ — морской флот:
как надводный, так и подводный, также
потенциально ЯСУ может быть использована
в автомобильном, железнодорожном,
авиационном и космическом транспортном
средстве.


Рис.
1.
Схема отсеков атомной подводной лодки
проекта 949А «Антей»

    Атомный
флот.

Название атомохо́д
(атомное судно) носят суда, использующие
ядерную энергетическую установку в
качестве двигателя. Различают атомоходы
гражданские (атомные ледоколы, транспортные
суда) и военные (авианосцы, подводные
лодки, крейсеры, тяжёлые фрегаты).
Первым в мире атомоходом является
подводная лодка «Наутилус», построенная
в 1954 году в США.

    Рассмотрим
подробнее внутреннее строение атомной
подводной лодки (АПЛ) на примере
отечественной субмарины проекта 949А
«Антей» (рис. 1). Для повышения живучести
создатели продублировали многие важные
компоненты этой АПЛ. Такие лодки получили
по паре реакторов, турбин и винтов. Выход
из строя одного из них, согласно задумке,
не должен стать для лодки смертельным.
Все 10 отсеков субмарины разделяют
межотсечные переборки: они рассчитаны
на давление в 10 атмосфер и сообщаются
люками, которые можно герметизировать,
если это необходимо.

    В
пятом отсеке находится вырабатывающий
энергию дизель-генератор. Тут же можно
видеть электролизную установку для
регенерации воздуха, компрессоры
высокого давления, щит берегового
питания, запасы дизтоплива и масла.
Помещение 5-бис нужно для деконтаминации,
т.е. удаления радиоактивных веществ с
поверхностей и снижении уровня загрязнения
радиоактивными веществами членов
экипажа, которые работали в отсеке с
реакторами.
    Шестой
отсек, находится в самом центре АПЛ. Он
имеет особую важность, ведь именно здесь
находятся два ядерных реактора мощностью
по 190 МВт. Реактор относится к серии
ОК-650 – это серия водо-водяных ядерных
реакторов на тепловых нейтронах. Роль
ядерного топлива исполняет высокообогащенная
по 235U
двуокись урана. Отсек имеет объем 641 м³.
Над реактором находятся два коридора,
позволяющие попасть в другие части
АПЛ. 
    Атомным
подводным флотом обладают шесть стран:
США, Россия, Великобритания, Франция,
Китай и Индия, имеющие суммарно более
ста АПЛ на вооружении. Гражданским
атомным флотом располагает Россия. В
него входят два атомных ледокола типа
Арктика с двухреакторной ядерной
энергетической установкой мощностью
75 тысяч
лошадиных сил и два ледокола типа Таймыр
с однореакторной установкой мощностью
40 тысяч лошадиных сил, а также атомный
лихтеровоз. Россия является мировым
лидером в применении атомного ледокольного
флота в морях Арктики и неарктических
замерзающих морях. В первую очередь это
транзитная навигация по трассам Северного
морского пути, имеющем исключительно
важное экономическое значение как на
национальном, так и на международном
уровне.
   
Неудавшиеся
проекты применения ЯСУ.
В
силу трудностей
при использовании ядерной силовой
установки не все проекты по её применению
могли быть осуществлены. Например,
атомовоз — автономный локомотив,
приводимый в движение за счёт использования
атомной энергии разрабатывался в
середине 20-го века, как и атомолёт, но
из-за множества нерешённых проблем, в
том числе с обеспечением безопасности,
проекты были закрыты.

2. Ядерные ракетные двигатели (ЯРД)

    Ракетный
двигатель является единственным почти
освоенным способом вывода полезной
нагрузки на орбиту Земли [1, 3]. За счёт
преобразования исходной энергии в
кинетическую энергию реактивной струи
реактивного тела в ракетном двигателе
возникает сила тяги. Классификацию
ракетных двигателей можно провести по
виду энергии, которая преобразуется в
кинетическую энергию реактивной струи.
Различают такие виды, как химические,
ядерные и электрические ракетные
двигатели.

    Показателем
эффективности ракетного двигателя
является удельный импульс (иногда
применяется термин «удельная тяга») —
отношение количества движения, получаемого
ракетным двигателем, к массе израсходованного
рабочего тела. Размерность удельного
импульса совпадает с размерностью
скорости, то есть м/с. Теоретически (при
условии равенства давления окружающей
среды и давления газов в срезе сопла)
удельный импульс равен скорости истечения
рабочего тела из сопла, но фактически
может от неё отличаться.
   
История
создания ЯРД.

Ядерный ракетный двигатель вырабатывает
энергию не при сгорании топлива, как в
химическом РД, а в результате нагревания
рабочего тела энергией ядерных реакций.
Традиционный двигатель этого типа
состоит из нагревательной камеры с
ядерным реактором, как источником тепла,
системы подачи рабочего тела, и сопла.
Рабочее тело (в большинстве случаев — водород) —
подаётся из бака в активную зону реактора,
где, проходя через нагретые реакцией
ядерного
распада
каналы, разогревается до высоких
температур и затем выбрасывается через
сопло, создавая реактивную
тягу.

    Конструкция
и принцип работы ЯРД были разработаны
еще в 50-х
годах. Уже в 70-х
годах в США и СССР были готовы
экспериментальные образцы, которые
успешно проходили испытания. Твердофазный
советский двигатель РД-0410 с тягой в 3.6
тонны испытывался на стендовой базе, а
американский реактор «NERVA» по плану
должен был быть установлен на ракету
«Сатурн V», однако спонсирование
лунной программы было остановлено.
Параллельно велись работы и над созданием
газофазных ЯРД.


Рис.
2. Модель американского двигателя «Nerva»

2.1.
Устройство и принцип действия ЯРД.

    Ядерные
ракетные двигатели бывают газофазными,
жидкофазными и твердофазными
в зависимости от агрегатного состояния
ядерного топлива. Также они могут
подразделяться на жидкостные и
импульсно-взрывные. Жидкостные ядерные
ракетные двигатели используют нагрев
жидкого рабочего тела в нагревательной
камере от ядерного
реактора
и вывод газа через сопло, а импульсно-взрывные
основаны на создании ядерных взрывов
малой мощности через равные промежутки
времени.

    ТЯРД
может
использовать различные виды термоядерных
реакций в зависимости от вида применяемого
топлива. В частности, на настоящее время
принципиально осуществимы следующие
типы реакций:

Реакция
дейтерий + тритий (топливо D-T)

2H
+ 3H
= 4He
+ n
+ 17.6 МэВ

   
Такая реакция
наиболее легко осуществима с точки
зрения современных технологий, даёт
значительный выход энергии, топливные
компоненты относительно дёшевы.
Недостаток её — весьма большой выход
нежелательной (и бесполезной для прямого
создания тяги) нейтронной радиации,
уносящей большую часть выходной энергии
реакции и, как следствие, резко снижающей
КПД двигателя. Тритий радиоактивен,
период его полураспада около 12 лет, то
есть долговременное хранение трития
невозможно. В то же время, возможно
окружить дейтериево-тритиевый реактор
оболочкой, содержащей литий: последний,
в результате облучения нейтронным
потоком, превращается в тритий, что
приводит к замыканию топливного цикла,
поскольку реактор работает в режиме
размножителя (бридера). Таким образом,
топливом для D-T-реактора фактически
служат дейтерий и литий.

Реакция
дейтерий + гелий-3

2H
+ 3He
= 4He
+ p
+ 18.3 МэВ

   
Условия её достижения
значительно сложнее. Гелий-3, кроме того,
редкий и чрезвычайно дорогой изотоп. В
промышленных масштабах на настоящее
время не производится. Кроме того, что
энергетический выход этой реакции выше,
чем у D-T-реакции, она имеет следующие
дополнительные преимущества:

  • Сниженный нейтронный
    поток (реакцию можно отнести к
    «безнейтронным»),
  • Меньшая масса
    радиационной защиты,
  • Меньшая масса
    магнитных катушек реактора.

   
При реакции D-3He
в форме нейтронов выделяется всего
около 5% мощности (против 80% для D-T). Около
20% выделяется в форме рентгеновского
излучения. Вся остальная энергия может
быть непосредственно использована для
создания реактивной тяги. Таким образом,
реакция D-3He
намного более перспективна для применения
в реакторе ТЯРД.

Другие
виды реакций

   
Реакции между ядрами
дейтерия (D-D, монотопливо):

2H
+ 2H
3He
+ n
+ 3.3 МэВ,

2H
+ 2H
→> 3H
+ p
+
4 МэВ.

Нейтронный
выход в данном случае весьма значителен.

   
Возможны и некоторые
другие типы реакций:

p
+ 6Li
4He
(1.7 MeV) + 3He
(2.3 MэВ)

3He
+ 6Li
→ 24He
+ p
+ 16.9 MэВ

p
+ 11B
→ 34He
+ 8.7 MэВ


Рис. 3
Строение жидкофазного ядерного двигателя

   
Рабочее
тело, контактируя с ТВЭЛом, поглощает
энергию и нагревается, увеличивается
в объеме, после чего выходит через сопло
двигателя под высоким давлением.
   
Принцип
работы жидкофазного ЯРД и его устройство
аналогично твердофазным, только топливо
находится в жидком состоянии, что
позволяет увеличить температуру, а
значит и тягу.

   
Газофазные
ЯРД работают на топливе в газообразном
состоянии. Газообразное топливо может
удерживаться в корпусе электрическим
полем или же находится в герметичной
прозрачной колбе – ядерной лампе. В
первом случае возникает контакт рабочего
тела с топливом, а также частичная утечка
последнего, поэтому кроме основной
массы топлива в двигателе должен быть
предусмотрен его запас для периодического
пополнения. В случае с ядерной лампой
утечки не происходит, а топливо полностью
изолировано от потока рабочего тела.

2.2
Ядерный импульсный двигатель

    В
основе импульсного двигателя для
космического аппарата лежит концепция
атомного взрыва. Атомные заряды мощностью
примерно в килотонну 
на этапе взлёта должны были взрываться
со скоростью один заряд в секунду.
Ударная волна — расширяющееся
плазменное
облако — должна была приниматься
«толкателем» — мощным металлическим
диском с теплозащитным покрытием, и,
потом, отразившись от него, создать
реактивную тягу. Импульс, принятый
плитой толкателя, через элементы
конструкции передавался кораблю. Затем,
когда высота и скорость вырастут, частоту
взрывов можно было уменьшить. При взлёте
корабль должен был лететь строго
вертикально, с целью минимизировать
площадь радиоактивного загрязнения
атмосферы.
    В
США были проведены несколько испытаний
модели летательного аппарата с импульсным
приводом (для взрывов использовалась
обычная химическая взрывчатка). Получены
положительные результаты о принципиальной
возможности управляемого полёта аппарата
с импульсным двигателем.
    В
США космические разработки с использованием
импульсных ядерных ракетных двигателей
осуществлялись с 1958
по 1965 год
в рамках проекта «Орион»
компанией «General
Atomics»)
по заказу ВВС
США.
Программа развития проекта «Орион»
была рассчитана на 12 лет.
Однако приоритеты изменились, и в 1965
году проект был закрыт.
    В
СССР аналогичный проект разрабатывался
в 1950—70-х годах. Основной проблемой была
прочность экрана-толкателя, который не
выдерживал огромных тепловых нагрузок
от близких ядерных взрывов. Вместе с
тем были предложены несколько технических
решений, позволяющих разработать
конструкцию плиты-толкателя с достаточным
ресурсом. Проект не был завершён.
    Реальных
испытаний импульсного ЯРД с подрывом
ядерных устройств не проводилось.

2.3
Другие разработки

   
В 1960-х
годах США были на пути к Луне. Менее
известным является тот факт, что на
полигоне Невады учёные работали над
одним амбициозным проектом — полётом
на Марс на ядерных двигателях. Проект
был назван NERVA.
В январе 1965 года были произведены
испытания ядерного ракетного двигателя
под кодовым названием «КИВИ» (KIWI). При
испытаниях реактору ЯРД специально
позволили перегреться. При температуре
в 4000 °C реактор взорвался. Пять месяцев
спустя произошла настоящая авария,
когда перегрелся ядерный двигатель
другой сборки, который носил кодовое
название Феб (Phoebus).
   
Также
в США разрабатывался ядерный ракетный
двигатель прямоточной конструкции в
рамках проекта Pluto (рис. 4). Американцы
сумели создать два прототипа нового
двигателя — Tory-IIA и Tory-IIC, на которых даже
производились включения реакторов.
Мощность установки должна была составить
600 мегаватт.


Рис.
4. Прототип двигателя в рамках проекта Pluto

   
Двигатели,
разработанные в рамках проекта Pluto,
планировалось устанавливать на крылатые
ракеты, которые в 1950-х годах создавались
под обозначением SLAM (Supersonic Low Altitude Missile
(сверхзвуковая маловысотная ракета)).
Планировалось построить ракету длиной
26.8 метра, диаметром три метра, и массой
в 28 тонн. В корпусе ракеты должен был
располагаться ядерный боезаряд, а также
ядерная двигательная установка, имеющая
длину 1.6 метра и диаметр 1.5 метра. На фоне
других размеров установка выглядела
весьма компактной, что и объясняет её
прямоточный принцип работы.
   
Разработчики
полагали, что, благодаря ядерному
двигателю, дальность полета ракеты SLAM
составит, по меньшей мере, 182 тысячи
километров.
   
В 1964
году министерство обороны США проект
закрыло. Официальной причиной послужило
то, что в полете крылатая ракета с ядерным
двигателем слишком сильно загрязняет
все вокруг. Но в действительности причина
состояла в значительных затратах на
обслуживание таких ракет, тем более к
тому времени бурно развивалось
ракетостроение на основе жидкостных
реактивных ракетных двигателей,
обслуживание которых было значительно
дешевле.


Рис.
5.
 Двигатель РД-0410

   
СССР
оставался верной идеи создания ЯРД
прямоточной конструкции значительно
дольше, чем США, закрыв проект только в
1985 году. Но и результаты получились
значительно весомее. Так, первый и
единственный советский ядерный ракетный
двигатель был разработан в конструкторском
бюро «Химавтоматика», Воронеж. Это
РД-0410 (Индекс ГРАУ — 11Б91, известен также
как «Ирбит» и «ИР-100»).
   
В РД-0410
(рис. 5) был применён гетерогенный реактор
на тепловых нейтронах, замедлителем
служил гидрид циркония, отражатели
нейтронов были выполнены из бериллия,
в качестве ядерного топлива служил
материал на основе карбидов урана и
вольфрама, с обогащенный изотопом 235U
до концентрации около 80 %.

   
Конструкция
включала в себя 37 тепловыделяющих
сборок, покрытых теплоизоляцией,
отделявшей их от замедлителя. Проектом
предусматривалось, что поток водорода
вначале проходил через отражатель и
замедлитель, поддерживая их температуру
на уровне комнатной, а затем поступал
в активную зону, где охлаждал тепловыделяющие
сборки, достигая при этом температур
до 3100 К. На стенде и отражатель, и
замедлитель охлаждались отдельным
потоком водорода.
   
Реактор
прошёл значительную серию испытаний,
но ни разу не испытывался на полную
длительность работы. Однако вне реакторные
узлы были отработаны полностью.

Технические
характеристики РД 0410 [9]:

  • Тяга
    в пустоте: 3,59 тс (35,2 кН)
  • Тепловая
    мощность реактора: 196 МВт
  • Удельный
    импульс тяги в пустоте: 910 кгс·с/кг (8927
    м/с)
  • Число
    включений: 10
  • Ресурс
    работы: 1 час
  • Компоненты
    топлива: рабочее тело — жидкий водород,
    вспомогательное вещество — гептан
  • Масса
    с радиационной защитой: 2 тонны
  • Габариты
    двигателя: высота 3,5 м, диаметр 1,6 м.

   
Относительно
небольшие габаритные размеры и вес,
высокая температура ядерного топлива
(3100 K) при эффективной системе охлаждения
потоком водорода свидетельствует о
том, что РД-0410 является почти идеальным
прототипом ЯРД для современных крылатых
ракет. А, учитывая современные технологии
получения самоостанавливающегося
ядерного топлива, увеличение ресурса
с часа до нескольких часов является
вполне реальной задачей.
   
Также
в настоящее время ведется разработка
ядерной электродвигательной установки
— двигательной установки космического
аппарата, включающая в себя комплекс
бортовых систем, таких как: электрический
ракетный двигатель, система электропитания,
обеспечиваемого ядерным реактором,
система хранения и подачи рабочего
тела, система автоматического управления.

3.
Проблема межпланетных полетов

3.1
Использование
гравитационного маневра при полете к
Марсу

Рассмотрим
изменение характеристической скорости
при полёте с околоземной круговой
(опорной) орбиты к Марсу с использованием
гравитационного манёвра у Луны [7].


Рис.
6. Эллиптическая
орбита Гомана

    Для
перехода с круговой орбиты Земли вокруг
Солнца на эллиптическую орбиту перелёта
к Марсу (орбиту Гомана) необходима
дополнительная характеристическая
скорость (рис. 6) [8]:

где
Vкр1 – первая
(круговая) скорость относительно Солнца
на орбите Земли, R1
– радиус орбиты Земли, R2
– радиус орбиты Марса.
   
Но,
чтобы выйти на круговую
орбиту Земли вокруг Солнца, нужно выйти
из сферы притяжения Земли, т.е. получить
вторую космическую (параболическую) Vпар01
= √2Vкр01
скорость относительно Земли. Следовательно,
мы должны дать космическому аппарату
такую кинетическую энергию на околоземной
круговой орбите, что бы её хватило на
выход из сферы притяжения Земли и переход
на эллиптическую орбиту перелёта к
Марсу (рис. 7)


Рис.
7. 1
– Орбита Земли вокруг Солнца, 2 –
Эллиптическая орбита Гомана

Здесь
V1
– скорость отлёта из неподвижной
относительно Земли точки, расположенной
на круговой околоземной орбите. Учитывая,
что мы уже движемся по этой орбите с
круговой скоростью, для окончательной
скорости отлёта к Марсу требуется
скорость

   
Аналогично
для перехода с эллиптической орбиты на
орбиту вокруг Марса имеем

где

Здесь

– первая (круговая)
скорость относительно Марса, – первая
(круговая) скорость на орбите Земли
(рис. 6),

– первая (круговая)
скорость на орбите Марса (рис. 6),
– первая
(круговая) скорость относительно Земли, μ = GM
– произведение
массы тела M
на гравитационную постоянную G.
Значения
параметра
μ
для Солнца, Земли и Марса
μс = 1.327·1020 м32,
μз = 3.99·1014 м32,
μмар = 4.228·1013 м32

   
С учётом
дополнительных затрат на управление и
ориентацию (добавляем 5%) получим полную
характеристическую скорость:

Vхар1 = 1.05·(ΔVз + ΔVмар).

   
Если
использовать гравитационный манёвр,
то характеристическая скорость уменьшится

Vхар2 = Vхар1 –   ΔVграв

   
Соответственно
выигрыш в скорости составит

   
Проведём
расчёт характеристической скорости с
учетом следующих значений радиусов
орбит движения Земли и Марса вокруг
Солнца:

R1 = 1. 5·1011 м,  R2 = 2.28·1011
м,

а
также примем значения радиусов околоземной
орбиты и орбиты около Марса

R01 = 6.8·106
м,  R02 = 3.4·106 м

   
Максимальная
скорость, которую мы можем получить при
использовании гравитационного маневра
у Луны, равняется:

    ΔVграв = 1680 м/с

Тогда
имеем

  ΔVз = 3561 м/с,    ΔVмар
= 2133 м/с,
ΔVхар1 = 5979 м/с,    ΔVхар2 = 4379 м/с.

Выигрыш
в скорости при использовании гравитационного
маневра

 ΔV% = 26.8%.

При
дальнейших расчетах будем использовать
значение скорости
ΔVхар2 так как
это позволяет нам сэкономить топливо.

3.2
Время полета к Марсу по орбите Гомана

   
Также
необходимо рассчитать время полета к
Марсу по выбранной нами траектории. Для
этого используем формулы [8]:

Тогда
время полета составит:
Т ≈ 260 суток.

3.3
Сравнение
затрат топлива жидкостного (Ж) и
твердофазного ядерного (ТЯ) ракетного
двигателя при
полете к Марсу

   
Для
нахождения массы топлива используем
формулу К. Э. Циолковского [3]:

Vхар2 = Vк – V0 = Wln(1 + Mт/Mк),

где
Mт − масса
топлива,
Mк
конечная масса ракеты (без топлива),
Vк
конечная скорость полета,
V0
начальная скорость,
W −
скорость истечения газов из двигателя.
Обозначим:

    

Тогда

Здесь:
kТО
– весовой коэффициент топливного
отсека, kсу
– весовой коэффициент системы управления, kду
– весовой коэффициент двигательной
установки, n
– коэффициент перегрузки, g0
– ускорение силы тяжести,Mпг

масса полезного груза. Также можно
рассчитать какой процент топлива мы
сэкономим при использовании ТЯРД по
формуле:

Произведем
расчеты при следующих параметрах для
ЖРД и ЯРД:

ЖРД:   W = 4599 м/с, kду =
0. 001,  kсу = 0.01,    kТО = 0.1
ЯРД:   W = 9000 м/с, kду = 0.01,  kсу =
0.01,    kТО = 0.1
n = 1, g = 9.81 мс-2,  Mпг = 128000 кг

Тогда
имеем: Dж = 1.65,  Dя = 0.63,  Mж =
269903 кг, Mя = 105994 кг

    Соответствующая
экономия топлива составит ΔM = 69.7%.
    Таким
образом, использование гравитационного
маневра у Луны дает значительный выигрыш
в скорости, также следует отметить
преимущество использования ТЯРД перед
ЖРД.

Заключение

    Преимущество,
заключающееся в высоком показателе
удельного импульса ядерных ракетных
двигателей по сравнению с химическими,
очевидно. Для твердофазных моделей
величина удельного импульса составляет
8000-9000 м/с, для жидкофазных – 14000 м/с, для
газофазных – 30000 м/с. Однако, когда речь
идет о ядерном топливе, никогда не
следует забывать о пагубном воздействии
на экологию нашей планеты. Так и в случае
с ядерными ракетными двигателями
необходимо учитывать загрязнение
атмосферы Земли. Поэтому, несмотря на
существование действующих моделей
ядерных ракетных двигателей, пока ни
один из них так и не был задействован
вне лабораторий или научных баз. Потенциал
таких двигателей высочайший, однако, и
риск, связанный с их использованием,
тоже немалый, так что пока они существуют
только в проектах.

Литература
  1. Новый
    политехнический словарь / Гл. ред. А.Ю.
    Ишлинский. — М.: Большая Российская
    энциклопедия, 2000. 
  2. Рылев
    Ю. 6000
    изобретений XX и XXI веков, изменившие
    мир. М.: Эксмо. 2017.
  3. Космонавтика:
    Энциклопедия. М.: Сов. Энциклопедия,
    1985
  4. Феодосьев
    В.И. Основы техники ракетного полета.
    М.: Наука, 1979.
  5. Свободная
    интернет-энциклопедия Википедия.
  6. Дорофеев
    А.А. Основы теории тепловых ракетных
    двигателей. М.: Изд. МГТУ
    им. Н. Э. Баумана, 2014.
  7. Руппе
    Г. Введение в астронавтику.- М.: Наука,
    1970.
  8. Фертрегт
    М. Основы космонавтики.- М.: Просвещение,
    1969.
  9. КБ
    Химавтоматика. Перспективные космические
    аппараты. Интернет-ресурс:
    http://www.kbkha.ru/?p=8&cat=11&prod=66

 

Анализ габаритов баллистических ракет, представленных Северной Кореей в ходе последнего военного парада

Язык:

  • English (UK)

Анализ габаритов баллистических ракет, представленных Северной Кореей в ходе последнего военного парада

При наличии материалов для сравнения размер северокорейских ракет можно определить достаточно точно. Путем сравнения автору удалось опознать уникальную северокорейскую баллистическую ракету SCUD-ER (название по классификации НАТО), установив, что диаметр ее корпуса составляет почти точно 1 м вместо стандартных для других SCUD 0,88 м[1].

С появлением изображений с последних парадов и пробных запусков северокорейских ракет у нас появилось больше возможностей для того, чтобы относительно точно оценить их размеры. В этой статье мы расскажем вам о габаритах ракет и моделей, представленных на параде в Северной Корее 15 апреля 2017 года, которые нам удалось установить в ходе исследования. По этим габаритам, в свою очередь, можно судить о технической продвинутости страны в этом виде вооружения.

«Новая» HS-10  

По результатам первичной оценки утверждалось, что новая ракета – это двухступенчатая HS-13 или KN-08. Однако если предположить, что новая ракета и KN-08 имеют одинаковые боеголовки, первичный анализ показывает, что диаметр новой ракеты равняется диаметру HS-10, т. е. 1,5 м[2].

Обратите внимание на разъемы двигателей (красного и желтого цвета) на белом ободе у основания боеголовки. Возможно, боеголовка оснащена небольшой послеразгонной ступенью.

Кроме того, учитывая, что ракеты размещены на пусковых установках МАЗ-547, колеса которых имеют около 1,5 м в диаметре[3], на основании анализа изображения мы можем утверждать, что диаметр корпуса новой ракеты также составляет 1,5 м (с небольшой погрешностью). Для этого мы использовали следующий метод: нарисовали плоскость, на которой находятся измеряемый объект и объект, взятый для сравнения, с минимальным искажением за счет перспективы.

Корпус новой ракеты был значительно (на несколько метров) удлинен, и ее вес намного увеличился, а значит, для нее требуется более мощный двигатель. Судя по коробу для кабелей и новой задней секции модели, двигатель не утоплен в фюзеляж, в отличие от HS-10, имеющей более сложное исполнение. Достаточно будет сказать, что это баллистическая ракета средней дальности диаметром 1,5 м в новом исполнении.

Габариты ракеты Pukguksong-1

До парада, прошедшего в Северной Корее 15 апреля 2017 года, габариты баллистической ракеты Pukguksong-1 оставались загадкой. Во время парада ракеты перемещали на прицепах. Прицепы приводили в движение грузовики HOWO 6×6 на шинах Hualu 306. На шинах прицепа стоит маркировка «HF 313».

Согласно информации производителя (компании Shandong Hengfeng Rubber & Plastic), шины HF 313 для прицепов (которые продаются под разными торговыми марками) имеют обод диаметром 0,5 м. На фотографии мы видим только внешний диаметр обода, который немного превышает значение 0,5 м. В зависимости от диаметра внешний диаметр HF может составлять от 105 см до 112,5 см[4]

Если взять расчетный диаметр обода и диаметры шин, указанные производителем, с учетом перспективы получается, что диаметр Pukguksong-1 составляет от 144 см до 158 см. Допуская погрешность в несколько сантиметров, автор оценивает диаметр северокорейской баллистической ракеты подводного пуска в 1,5 м. Это подтверждают результаты анализа габаритов ракеты Pukguksong-2.

В настоящее время максимальная дальность полета Pukguksong-1 оценивается приблизительно в 1 300 км[5].

Изображение: @ain92ru

Сравнение с ракетой SCUD

Прежде чем обратиться к изучению Pukguksong-2, автор решил измерить «новую» ракету SCUD, представленную на параде 15 апреля, и использовать ее для сравнения.

На «новой» SCUD горловина топливного бака (желтого цвета; горловина бака с окислителем – красного) находится на передней части корпуса, следовательно, эта ракета относится к типу B или C , так как у SCUD-ER, имеющей диаметр 1 м, топливный бак находится в нижней части, а бак с окислителем спереди [7][8].

По длинному приборному отсеку с прямоугольными отверстиями и желтой горловиной топливного бака можно уверенно утверждать, что ракета относится к моделям SCUD старого исполнения с диаметром 0,88 м.

Кроме того, ракета SCUD, представленная на параде 15 апреля 2017 года, имеет длинный приборный отсек с типичными прямоугольными отверстиями, и это еще один явный признак того, что она относится к классу SCUD стандартного исполнения, так как SCUD-ER с диаметром 1 м оснащена более компактным приборным отсеком. Даже если предположить, что на SCUD-ER установили такой громоздкий приборный отсек, из-за более крупного диаметра ракеты он выглядел бы совершенно по-другому.

Убедившись в том, что ракета с новой головной частью имеет стандартный для SCUD диаметр 0,88 м, автор установил, что диаметр колеса пусковой установки составляет 728 мм, а ступицы – 228 мм. Колеса T-72 (диаметр 750 мм) имеют почти такой же размер.

Это соответствует общим представлениям о том, что на северокорейских пусковых установках стоят колеса от танка T-55/62, которые имеют диаметр 810 мм и ступицу диаметром 235 мм. Хотя визуально колеса кажутся почти одинаковыми, Северная Корея, похоже, уменьшила их размер на 10%, что, по-видимому, является более практичным для новой технической разработки.

Если использовать для сравнения колеса танка T-55/62, получается, что диаметр старых SCUD / KN-17 равняется 1 м, что не соответствует действительности.

Габариты ракеты Pukguksong-2

Найдя объект для сравнения, автор измерил габариты Pukguksong-2 при помощи пропагандистских фотографий запуска ракеты, опубликованных Северной Кореей, а также фотографий, сделанных во время парада.

В результате получилось, что диаметр контейнера Pukgusong-2 составляет от 170 до 176 см. Диаметр ракеты на фотографиях с пробного запуска составляет около 1,5 м, что совпадает с размерами контейнера и соответствует стандартным значениям при удлинении корпуса баллистических ракет (подводного пуска) с целью увеличения дальности полета.

Тем не менее, дальность полета Pukgusong-2, согласно оценкам, не превышает аналогичного показателя для ракет подводного пуска Pukgusong-1[9]. Это можно объяснить тем, что ракеты Pukgusong-2 оснащены более массивной боеголовкой (это заметно на официальных фотографиях пробного запуска).

«Новые» межконтинентальные баллистические ракеты    

Несмотря на попытки скрыть марку машины, при помощи сравнения изображений можно догадаться, что для транспортировки загадочной модели, «похожей на DF-31», скорее всего, был задействован HOWO T7H – широко применяющийся в разных странах тягач, который можно купить на вторичном рынке. Выпуск этой модели осуществлялся при сотрудничестве с компанией MAN.

Для тягачей HOWO T7H используют шины 12.00R20 и 295/80R22.5[10], и на большинстве моделей, предлагаемых на рынке, стоит второй вариант[11]. В ходе тщательной оценки Джеймс Пирсон и Тал Инбар установили, что на тягачах стоят шины Triangle[12] и CST 27[13], при этом внешний диаметр шин 295/80R22.5 обоих брендов составляет 1,044 м[14][15].

При помощи похожего метода и с учетом перспективы автор установил, что диаметр контейнера «похожей на DF-31» ракеты составляет около 2 м. Если на тягаче стоят шины 12.00R20, то диаметр стартовой трубы равняется приблизительно 2,2 м[16][17]. Общая длина контейнера – около 17 м. Из-за отсутствия других, более подходящих изображений эти расчеты выполнены с большей погрешностью.

Диаметр 2 м также можно связать с другой межконтинентальной баллистической ракетой, похожей на российскую РТ-2ПМ. Диаметр колес и общая длина пусковой установки равняются 1,6 м и 20,11 м соответственно, следовательно, диаметр контейнера ракеты, «похожей на РТ-2ПМ», составляет около 2,1 м, длина – около 24,5 м.

Общая длина контейнера равняется приблизительно 24,5 м.

Почему две новые модели различаются по длине, неизвестно. Стоит отметить, что со времен начала Холодной войны вместо настоящих ракет стратегического назначения в парадах часто принимали участие модели – по разным причинам, в том числе чтобы не раскрывать текущий статус разработки и не допускать нанесения повреждений дорогостоящему оборудованию. Если исключить возможность того, что две новые модели были продемонстрированы с целью запутать мировую общественность, то можно предположить, что ракета, «похожая на DF-31», может быть рассчитанным на среднюю дальность вариантом ракеты, «похожей на РТ-2ПМ». Или же эти модели относятся к двум разным проектам[18].

Похоже, что две «новые» межконтинентальные баллистические ракеты относятся к технологии так называемого «холодного пуска» и оснащены твердотопливным двигателем. Ракеты с жидкостным двигателем в основном запускают методом «горячего пуска», однако пока не следует исключать, что в стартовой трубе может находиться ракета, работающая на жидком топливе. Так, запуск российских межконтинентальных Р-36М и МР УР-100 производится из стартовой шахты по технологии «холодного пуска». Транспортировка заправленных межконтинентальных баллистических ракет с жидкостным двигателем по бездорожью является нецелесообразной, но известны случаи, когда такие ракеты, стоящие на вооружении РФ (например, МР УР-100, Р-27 и Р-29), заправляли топливом на заводе и перевозили к месту расположения ракетных частей по железной дороге или по автодорогам с хорошим покрытием. Кроме того, возможно, что в контейнере имеются отверстия, через которые заправка жидкостного двигателя производится после установки ракеты в вертикальное положение.

Выводы и предположения

  1. Диаметр новой баллистической ракеты средней дальности с жидкостным двигателем составляет 1,5 м, а длина значительно больше, чем у HS-10, на основании чего можно предположить, что Северная Корея ведет разработки в двух направлениях. С одной стороны, она пытается создать баллистическую ракету средней дальности по типу Р-27 в сложном исполнении, с другой – возможно, продолжает заниматься разработкой собственного двигателя. На сегодня частота отказов HS-10 составляет около 88%[19], так что не исключено, что Северная Корея планирует заменить эту модель на более простую. Если это действительно так, то в проект по разработке межконтинентальных баллистических ракет / ракет-носителей, возможно, будут внесены соответствующие изменения.
  2. Несмотря на крупный размер, северокорейская баллистическая ракета подводного пуска проигрывает китайским и американским аналогам по техническим характеристикам, и еще многое предстоит сделать для того, чтобы увеличить удельный импульс и снизить массу.
  3. Судя по тому, что во время парада были продемонстрированы контейнеры диаметром 2 м, существует вероятность, что Северная Корея занимается разработкой твердотопливных двигателей большего диаметра.
  4. Исходя из текущего состояния проекта баллистической ракеты подводного пуска, до межконтинентальной баллистической ракеты с твердотопливным двигателем Северной Корее еще далеко. Но не исключено, что разработчикам удастся ускорить этот процесс, например, за счет верхней ступени с жидкостным двигателем.
  5. Северная Корея работает над обновлением имеющихся SCUD. Корпус SCUD стандартно изготовляют из стали, за счет чего эти ракеты можно транспортировать по бездорожью после заправки. Это позволяет сократить время, необходимое для подготовки к запуску. Таким образом, установка отделяемой головной части на старые ракеты SCUD позволила бы эффективно и экономично модернизировать стоящие на вооружении Pyongyang малого радиуса действия. Это не исключает возможной разработки нового твердотопливного двигателя, хотя, судя по всему, на данный момент это не является приоритетным направлением.

Автор благодарит @ain92ru за предоставленные сведения и изображения

[1] https://twitter.com/stoa1984/status/773528435138318336    Измерение впервые замеченной ракеты SCUD

[2] https://twitter.com/stoa1984/status/853221129275580416  Грубое сравнение габаритов KN-08 и новой ракеты.

[3] Изображение см. здесь: http://defense-update.com/20160429_musudan.html

[4] http://www.emotion.hk/catalogos/SUNFULL/SUNFULL%20TBR%20catalog.pdf В технической документации приведена спецификация только на шины 11.00 и 12.00R20. Тем не менее, поскольку внешний диаметр шин 11.00 и 12.00R20 совпадает с диаметром шин 11.00 и 12.00R20 HUALU 306, то можно утверждать, что внешний диаметр шины 10.00R20 HF 313 равняется диаметру 10.00R20 HUALU.

https://www.alibaba.com/product-detail/10-00R20-16PR-306_580726729.html Спецификация шин HUALU 306

[5] http://allthingsnuclear.org/dwright/range-of-the-north-korean-kn-11-sub-launched-missile

[6] http://carnegieendowment. org/pdf/npp/CRSchinamissilesupdated081000.pdf

[7] http://www.uriminzokkiri.com/index.php?ptype=great&who=4&categ1=1&categ2=2&no=5791

[8] http://38north.org/app/uploads/2016/11/Scud-ER-110816_Schiller_Schmucker.pdf

[9] http://allthingsnuclear.org/dwright/nk-5-april-2017-missile-launch

[10] http://en.sinotruk.com/View/zt/howot7h/cs.aspx

[11]  https://www.che001.com/detail_id5150/   http://sinotruk-huawin.en.made-in-china.com/product/mBEQvqRXZwkM/China-Sinotruk-HOWO-T7h-6X4-Heavy-Duty-Truck-Euro-III-390HP-Power.html

[12] https://twitter.com/pearswick/status/854252312570679296

[13] https://twitter.com/inbarspace/status/854446576999202817

[14] https://www.alibaba.com/product-detail/china-1200R20-chengshan-brand-CST27-new_60123130034.html?spm=a2700.7724838.0.0.VL6YFj

[15] https://www.alibaba.com/product-detail/triangle-truck-tyre-295-80r22-5_60026653083. html

[16] https://www.alibaba.com/product-detail/china-1200R20-chengshan-brand-CST27-new_60123130034.html?spm=a2700.7724838.0.0.VL6YFj

[17] https://triangletyre.en.alibaba.com/product/60003249433-209422637/12_00R20_20PR_TR691_JS_TRIANGLE_BRAND_TRUCK_TIRE.html

[18] Например, у советской экспериментальной межконтинентальной баллистической ракеты РТ-20П (SS-X-15 SCROOGE по классификации НАТО) на первой ступени был установлен твердотопливный ракетный двигатель, а на второй – жидкостный ракетный двигатель. Размер контейнера несколько превышает таковой у ракеты, похожей на DF-31, а вес ракеты составляет 30 т.

[19] http://www.itv.com/news/2017-04-18/pence-us-will-not-rest-until-north-korea-gives-up-nuclear-weapons/

Модель ракетного двигателя

+
Только текстовый сайт
+ Версия без Flash
+
Свяжитесь с Гленном

Полеты на ракетных моделях — относительно безопасный и недорогой способ для студентов.
изучить основы силы и
Реакция транспортных средств на внешние воздействия.
Как и самолет, модель ракеты
подвергается
силы веса,
тяга и аэродинамика
во время своего
полет.
9Тяга 0029 с силой обеспечивается небольшим твердотопливным двигателем.

Есть две основные категории ракетных двигателей; жидкостные ракеты и
твердотопливные ракеты. В
жидкая ракета,
топливо и источник
кислород ( окислитель ), необходимый для
горение
хранятся отдельно и закачиваются в камеру сгорания
сопло
где происходит горение.
В
твердотопливная ракета,
горючее и окислитель смешиваются вместе в твердое пропеллент
который упакован в прочный цилиндр. В нормальных температурных условиях,
топливо не горит; но топливо сгорает при воздействии
внешний источник тепла.
Для инициирования горения используется какой-либо тип воспламенителя.
РДТТ на конце пороха, обращенном к соплу.
При сгорании топлива горячие выхлопные газы
произведено, которое используется для приведения в движение ракеты, и
Образуется «фронт пламени», который перемещается в порох.
Как только начнется горение,
это будет продолжаться до тех пор, пока не сгорит все топливо.
С жидкостной ракетой можно остановить тягу, отключив поток
топливо или окислитель; а вот с твердотопливной ракетой надо разрушить обшивку для остановки
двигатель. Жидкостные ракеты, как правило, тяжелее и больше
сложный из-за насосов, используемых для перемещения топлива и окислителя,
а горючее и окислитель вы обычно загружаете в ракету как раз
перед запуском. Твердотопливная ракета намного проще в обращении и может простоять годами
перед стрельбой.

Относительная
безопасность
строительства и летающих моделей ракет является результатом
производство и доступность предварительно упакованных твердотопливных моделей ракет
двигатели. Двигатели выпускаются несколькими производителями и
доступны в различных размерах с диапазоном
производительность двигателя.
Двигатели можно купить в большинстве магазинов для хобби и в некоторых магазинах игрушек за
скромная цена (средняя текущая цена — 3 двигателя за 5 долларов). Двигатели
используются один раз и выбрасываются; вставлен новый двигатель
ракета для следующего полета. Перед этим
двигатели стали доступны, многие молодые ракетостроители потеряли конечности или жизнь в
процесс смешивания ракетных топлив. С этими двигателями вы все еще можете
получайте удовольствие от постройки и запуска ракет, изучите основы, а затем
перейти к более опасным и сложным проблемам движения.

На этом слайде мы показываем чертеж деталей модели ракетного двигателя.
чтобы вы могли узнать, как это работает.
Мы положили двигатель на бок,
и «разрезать» двигатель пополам, чтобы мы могли видеть, что внутри.
Никогда не трогайте, не разрезайте и не модифицируйте настоящую модель ракетного двигателя. Пропеллент
может воспламениться в любой момент при наличии источника тепла.

Двигатель установлен в ракете, показанной на рисунке пунктирными линиями.
Кожух двигателя представляет собой цилиндр из плотного картона, в котором находится
сопло, метательные взрывчатые вещества и другие заряды взрывчатого вещества.
С правой стороны двигателя находится
сопло, относительно
простое устройство, используемое для ускорения горячих газов и создания тяги. Модель ракеты
насадки обычно изготавливаются из глины или керамики из-за высокой
температура выхлопа. Горячие газы
для модели ракеты изготавливаются на твердом топливе и , показанном на
зеленый. Электрический воспламенитель используется для запуска модели ракеты.
Когда пламя прожигает топливо, ракета испытывает
полет с двигателем .
Когда фронт пламени достигает крайнего левого края пороха, тяга
достигает нуля, и начинает гореть заряд задержки , окрашенный в синий цвет.
В течение
задержка, тяга не создается и ракета
достигает максимальной высоты.
Длина задержки варьируется между двигателями от 2 до 8 секунд и
величина задержки указана на корпусе двигателя.
При полном прогорании заряда замедления метательный заряд , показанный красным цветом, загорается. Это производит небольшой взрыв, который выбрасывает
горячий газ выходит из передней части двигателя через опору двигателя , выбрасывается
носовой обтекатель и раскрывает парашют для безопасного
восстановление.


Экскурсии с гидом

  • Силовая установка:

  • Модель ракеты:


Деятельность:


Связанные сайты:
Rocket Index
Rocket Home
Руководство для начинающих Home

 

+ Горячая линия генерального инспектора
+ Данные о равных возможностях трудоустройства публикуются в соответствии с Законом об отсутствии страха
+ Бюджеты, стратегические планы и отчеты о подотчетности
+ Закон о свободе информации
+ Повестка дня президентского руководства
+ Заявление НАСА о конфиденциальности, отказ от ответственности,
и сертификация доступности

 

    Редактор: Том
Бенсон
Официальный представитель НАСА: Том
Бенсон
Последнее обновление: 13 мая 2021 г.
+
Свяжитесь с Гленном

Ракеты Apogee, модельные ракеты Волнение начинается здесь

Модельные ракетные двигатели, также называемые «двигателями», — это то, что заставляет ракету двигаться. Метательное топливо, медленный капсюль-замедлитель, а затем черный порох, используемый в качестве метательного заряда. Все они заключены в корпус из бумаги, пластика или алюминия. Все двигатели одноразовые, хотя корпус может быть многоразовым.

Модельные ракетные двигатели состоят из топлива и окислителя, это топливо. Эти два ингредиента могут варьироваться, но оба необходимы для создания соответствующей тяги. Наиболее распространенные модели ракетных двигателей сделаны из черного пороха и состоят всего из трех ингредиентов: древесного угля, нитрата калия и серы.

Читайте дальше или щелкните ссылки ниже для получения дополнительной информации.

  • Что означают все цифры и буквы на двигателе?
  • Что такое «черный порох» и «композитный» двигатель?
  • Что такое двигатель «малой мощности», «средней мощности» и «высокой мощности»?
  • Что такое «одноразовый», «загружаемый» и «перезагружаемый» двигатель?
  • В чем разница между марками ракетных двигателей, которые мы продаем?

Чтобы прочитать модели ракетных двигателей, вам просто нужно понять простой код, который они используют в процессе производства. Он состоит из буквы и двух цифр. Буква в начале кода соответствует общему количеству энергии, содержащейся в двигателе, она измеряется в ньютон-секундах. Первая цифра рядом с буквой — это средняя тяга двигателя. Чем выше число, тем быстрее он сжигает топливо, тем больше тяга в секунду. Третье число, расположенное после тире, представляет собой время задержки от воспламенения до момента срабатывания метательного заряда и раскрытия парашюта.

Давайте рассмотрим пример, чтобы вы могли понять, как читать диаграммы. Мы рассмотрим двигатель AeroTech «E28-4T» .

Если разобрать, у нас есть четыре бита информации. « E «, « 28 «, « 4 » и « T »

Мощность: первая буква 

В нашем примере это «E» — уровень мощности. двигателя, измеряется в импульсе ньютон-секунд. Если вы посмотрите на диаграмму справа, вы увидите, что двигатели «E» имеют диапазон от 20 до 40 ньютон-секунд «общего импульса». Максимальный общий импульс каждой буквенной классификации в два раза превышает предыдущий. Полную таблицу уровней классификации импульсов см. на странице Википедии.

В нашем примере E28-4T имеет 39,69 Н-с общего импульса по данным производителя, поэтому он будет считаться «полным» двигателем E, поскольку он близок к максимальному значению 40 Н-с.

Средняя тяга: число после мощности 

Это средний уровень тяги ракеты, измеренный в ньютонах, каждая единица которого эквивалентна 0,225 фунта силы. Это означает, что в нашем примере двигатель имеет среднюю тягу 28 ньютонов.

Задержка: значение после тире

ИЛИ

Это отрезок времени, в течение которого «заряд замедления» горит до того, как пламя достигнет и воспламенит катапультный заряд, раскрывающий ваш парашют. парашют не вырывается из трубы при выбросе. В нашем примере ракета будет двигаться по инерции в течение 4 секунд перед раскрытием. для вашего комплекта. Некоторые загружаемые, более крупные одноразовые или перезаряжаемые двигатели часто имеют максимальную задержку, которую с помощью специально разработанного инструмента вы можете использовать, чтобы сократить задержку до того, что лучше всего подходит для вашей ракеты. Посмотрите на статистику «Максимальная задержка». для этого конкретного двигателя.  Если задержка отсутствует, но есть такая буква, как «M», это означает «Средняя», которая обычно составляет около 10 с.  Если она недоступна или не указана в списке, вы не можете настроить задержку . Буква «P» означает «подключен» и требует электроники для развертывания па. рашют потому что в заглушенных моторах нет выбрасывающего заряда.

Цвет: Письмо после задержки, возможно.

ИЛИ 

Это обозначение является необязательным и, в зависимости от марки, может стоять перед индикатором задержки, например, у h223W-M. Это обозначает тип топлива или цвет двигателя. Исключением является Эстес, который использует букву «Т» для обозначения «крошечного» 13-мм двигателя.

Двигатели из черного пороха не имеют выбора цвета, тогда как двигатели из композитных материалов имеют различные варианты. Каждый бренд использует свою схему надписей. Наш пример — двигатель Aerotech, и буква «Т» говорит нам, что это двигатель Blue Thunder. Тип топлива не влияет на то, как летит ваша ракета, он просто влияет на то, как она выглядит при взлете. Дополнительную информацию о цвете пламени двигателя см. в Информационном бюллетене Peak-of-Flight № 217.

В Apogee мы продаем ракетные двигатели двух разных типов: черный порох и композит. Доступны и другие, такие как гибриды (комбинация жидкости и твердого вещества), но мы их не продаем и не можем предоставить вам информацию о них.

Черный порох

Мотор черного пороха в разрезе

Черный порох также называется порохом и состоит только из трех ингредиентов: древесного угля, нитрата калия и серы. Преимущество черного пороха в том, что он дешевле по сравнению с более экзотическими порохами. Недостатком является то, что он не создает много энергии на килограмм топлива. Самый простой способ отличить двигатель на черном порохе от других двигателей — это то, что он поставляется в бумажном корпусе. Это одна из причин, по которой он такой недорогой по сравнению с другими видами топлива.

Плюсы:

  1. Легко найти.  Их можно найти почти в каждом магазине товаров для хобби по всей стране, что упрощает поиск двигателей, если у вас не хватает времени.
  2. Относительно недорого.  Базовые компоненты, глина, черный порох и бумага (используемая для корпуса) легко приобретаются и являются недорогими материалами.
  3. Легкое зажигание. Черный порох довольно легко воспламеняется, поэтому воспламенение очень стабильное.
  4. Простота постановки.  Двигатели с черным порохом требуют только сильного нагрева для воспламенения, поэтому вы можете включить двигатели без прямого пламени, например, с помощью методов прямого включения или включения с промежутком.
  5. Готов к использованию. Все пороховые двигатели готовы к установке в вашу ракету и полету!

Минусы:

  1. Низкая плотность энергии. По сравнению с композитным топливом вы не можете вместить столько энергии в гильзу заданного диаметра.
  2. Может расколоть внутреннее топливо при падении . Поскольку топливо представляет собой просто гидравлически спрессованный черный порох, если вы уроните двигатель, он может треснуть. Треснувшее топливо сгорает неправильно (слишком быстро), и давление увеличивается в неправильных местах, что может привести к разрыву корпуса и, таким образом, к разрушению вашей ракеты.
  3. Ограниченные размеры.  Летучий характер черного пороха в сочетании с повышенным риском растрескивания по мере увеличения длины и диаметра означает, что существует наложенное ограничение на то, насколько большим вы можете стать. Просто слишком рискованно идти дальше.
  4. Транспортировка более крупных двигателей сопряжена с риском. Опять же, из-за летучей природы некоторые из двигателей черного пороха требуют транспортировки HAZMAT, особенно двигатели мощности E и F. На всех двигателях на нашем сайте указано, требуется ли доставка HAZMAT, поэтому будьте внимательны при покупке двигателей.

 

Композит

Разрез композитного двигателя двухкомпонентная эпоксидная смола или смола. Они могут быть готовыми к использованию в стиле «одноразового использования» или могут требовать сборки в качестве «перезагрузки».

Плюсы:

  1. Более высокая плотность энергии. Химический состав аналогичен составу больших ракет и шаттлов. Его плотность энергии более чем в два раза выше, чем у дымного пороха, что означает, что вы можете вместить мощность двигателя D в 18 мм, тогда как черный порох может вместить только B или C.
  2. Композитный материал является резиноподобным, поэтому риск разрушения метательного взрывчатого вещества при ударе очень мал. Вот где экономия денег.  Материал очень эластичный, поэтому он легко выдержит удары в процессе доставки, выбоины во время поездки на стартовую площадку и скатится с подготовительного стола. Это означает более безопасные запуски и меньше катонов и потерянных ракет.
  3. Доступны почти все диаметры и уровни мощности. Эта резиновая текстура с низким уровнем риска означает, что вы можете работать больше и лучше с двигателями. Факторы безопасности композитного топлива означают, что вы можете производить, поставлять и запускать двигатели диаметром 18, 38, 98 мм и даже больше.
  4. Дополнительные цвета пламени. При смешивании составных топлив производители могут добавлять дополнительные химические вещества для создания различных цветов пламени, как это делается в случае с фейерверками. Таким образом вы обязательно понравитесь толпе.

Минусы:

  1. Дороже черного пороха. Чтобы получить более высокую плотность энергии, производители должны использовать более дорогие и качественные компоненты. Также более дорогим будет более прочный корпус, используемый для удержания всего того дополнительного давления, которое заставляет вашу ракету парить.
  2. Труднее найти в магазинах товаров для хобби. В то время как в большинстве магазинов для хобби вы можете найти небольшой выбор двигателей из композитных материалов, чтобы получить полный ассортимент, вам нужно будет делать покупки в Интернете. Удивительный онлайн-выбор ракетных двигателей (особенно в Apogee!) достигается за счет стоимости доставки и того факта, что мы ДОЛЖНЫ доставлять ракетные двигатели наземным транспортом. FIAA и другие правительственные организации не разрешают проносить такие легковоспламеняющиеся вещества на борт самолета.
  3. Может быть труднее зажечь, особенно при стадировании и кластеризации. Для воспламенения композитных двигателей требуется прямое пламя. Хотя это отличная функция безопасности (например, самого тепла недостаточно, как в случае с дымным порохом), она делает невозможными такие вещи, как прямая постановка и постановка с промежутком, поскольку в этих методах используется только тепло выбрасывающего заряда. чтобы зажечь второй двигатель. Вам понадобится электроника для установки любых композитных двигателей в ракете. Точно так же возможна группировка, но вам нужно убедиться, что все ваши стартеры правильно вставлены, чтобы они зажигались одновременно, и ни у одного из двигателей не было задержки зажигания, вызывающей отклонение вашей ракеты.

Как уже упоминалось в предыдущем разделе, мощность ракеты обозначается начальной буквой в общем названии ракеты. У А6-4 мощность «А», у h355 мощность «Н». Мощности двигателей от A до O и выше делятся на три класса, что обычно указывает на то, какую производительность вы получите. На вершинах классов есть несколько серых зон, но общее правило таково:

  • Маломощные: двигателей A, B, C, D. Обычно 18-24 мм.
  • Средняя мощность:  D, E, F, большинство двигателей G. Обычно 24-29 мм.
  • Высокая мощность:  Несколько F,  несколько G, все H и выше, все тяга выше 80.   Обычно 29 мм и выше. Требуется сертификация и 18+.

Переход от двигателей малой мощности к двигателям средней мощности является серой зоной. Есть моторы типа D, которые считаются маломощными, а есть — высокомощными. Ключевым моментом с двигателями малой и средней мощности является то, что они не требуют какой-либо подготовки или сертификации для полета. Пока двигатель представляет собой комбинацию из оба с мощностью «G» или менее и с тягой «80» или менее , вы можете летать на нем без сертификации .  Начинающий летчик может летать с двигателем F или G, но мы рекомендуем вам продвигаться вперед и использовать двигатели большего размера, если ваш опыт позволяет.

Однако двигатели большой мощности требуют сертификации. Для всего, что имеет значение «H» или выше, или тяга на долю выше «80», потребуется либо сертификация Национальной ассоциации ракетной техники (NAR), либо Ассоциации ракетной техники Триполи (TRA), либо потребуется квалифицированный специалист. наблюдать за своим полетом, чтобы увидеть, вернете ли вы его обратно целым и сразу же готовым к полету снова. Для получения информации о сертификации обратитесь в местный ракетный клуб или посетите одну из страниц ассоциации, указанных выше. Если вам нужно найти клуб, те, кто зарегистрирован в ассоциациях, будут перечислены на их сайтах.

NAR проводит программу «Юниорская сертификация», которая позволяет ракетчикам в возрасте от 14 до 17 лет сертифицировать и запускать двигатели большой мощности, но они по-прежнему должны иметь родителя или наставника старше 18 лет, чтобы купить их двигатели большой мощности. У TRA нет программы для юниоров, и все высокомощные участники старше 18 лет.

Некоторые модели ракетных двигателей можно использовать повторно, однако топливо и окислитель всегда нуждаются в замене. Apogee продает двигатели трех типов: одноразовые, загружаемые и перезаряжаемые. На уровне средней мощности двигатели чаще бывают загружаемыми или перезагружаемыми, а двигатели большой мощности почти всегда перезагружаются.

Одноразовый

  • Не закручивается в сборе
  • Более дешевая начальная установка, так как нет необходимости приобретать корпус
  • Дороже в долгосрочной перспективе. Если вы будете запускать среднюю мощность более 3 раз, лучше вложиться в систему перезарядки.
  • Если вы потеряете ракету, корпус не заменяется.
  • Доступен как с дымным порохом, так и с композитным топливом.
  • Легко найти в магазинах товаров для хобби, по крайней мере, меньших размеров.
  • Для большинства (за некоторыми исключениями для моделей высокой мощности) не требуется возраст 18+
  • Нет возрастных ограничений для двигателей SU малой и средней мощности
  • Нет контроля времени задержки (за некоторыми исключениями для моделей высокой мощности) — Задержки устанавливаются заранее, поэтому вам необходимо приобрести правильную задержку.
  • Дороговизна доставки больших диаметров или длин из-за требований HAZMAT (проверьте информацию о двигателе, чтобы узнать, если это необходимо).

Загружаемый

  • Только составное топливо
  • Цена аналогична одноразовым двигателям
  • .

  • Предназначен для пересылки через почтовые отделения без взимания сборов за ОПАСНОСТЬ. В принципе, почта имеет максимальный вес для отдельного сегмента непрерывного топлива. Нагружаемые двигатели имеют полное топливо, разбитое на части определенной длины, чтобы их можно было перевозить в безопасных условиях. Нет ограничений на количество сегментов, которые могут быть отправлены.
  • Требуется сборка.
  • Требуется проверка возраста 18+ (из-за доступа к самому топливу)

Двигатель перезарядки AeroTech

Перезарядка

  • Более дешевое топливо означает меньшую стоимость полета. Обычно вы экономите 6-10 долларов за рейс.
  • Требуется покупка кожуха, поэтому начальные инвестиции выше. Эти инвестиции окупаются более дешевым топливом.
  • Более широкий выбор опций, особенно для более мощных двигателей
  • При использовании марки AeroTech вам, скорее всего, не придется платить за доставку HAZMAT (см. примечание о длине сегмента топлива выше)
  • Требуется сборка

  • , у AeroTech больше ступеней, чем у Cesaroni
  • .

  • Точный контроль времени задержки (кроме случаев, когда он забит).
  • Труднее найти в магазинах товаров для хобби, часто требуется специальный заказ или покупка в Интернете.
  • Требуется проверка возраста 18+ (из-за доступа к самому топливу)

Apogee предлагает двигатели нескольких марок: Estes, Quest, Apogee, AeroTech и Cesaroni.

Estes

Моторы Estes самые распространенные, особенно для начинающих. Вы можете найти их почти в каждом магазине товаров для хобби по всей стране и даже за границей. Несмотря на то, что они всегда есть в наличии на нашем веб-сайте, если вам нужен мотор и вы не можете дождаться наземной доставки, вы, скорее всего, сможете забрать его на месте. Большинство двигателей Estes изготавливаются с использованием черного пороха, хотя они производят несколько композитных топлив в своей линейке «Pro Series II». Они варьируются в размерах от 1/4A до G.

Quest

Все двигатели Quest — это двигатели с черным порохом. По производительности они очень похожи на двигатели Estes. Люди часто предпочитают двигатели Quest двигателям Estes из-за того, что у стартеров более длинные хвосты, что повышает простоту использования и надежность. Стартеры сами по себе может быть трудно найти из-за небольшого запаса, но Apogee почти всегда имеет двигатели (которые поставляются со стартерами) на складе.

Медалист Апогея

Компания Apogee поручила компании AeroTech изготовить два специальных двигателя, отвечающих требованиям доставки легких ракет на большие высоты. Они идентичны AeroTech по конструкции и качеству.

AeroTech

AeroTech — один из самых универсальных брендов. Все они представляют собой двигатели композитного типа, но доступны 3 различных типа (одноразовый, загружаемый и перезаряжаемый) с размером D 18 мм и выше. Когда люди начинают заниматься ракетостроением высокой мощности, они часто хотят знать разницу между двумя крупными поставщиками двигателей большой мощности, Aerotech и Cesaroni. Плюсы и минусы следующие:

  • Всегда в наличии. Обычно заказ и получение товаров, которых нет в наличии, занимает менее двух недель.
  • Несмотря на то, что для всех двигателей 38 мм и более требуется доставка HAZMAT, существуют варианты сертификации двигателей 29 мм, для которых этот способ доставки не требуется. Поскольку мы не можем поставлять двигатели HAZMAT на Гавайи, Аляску, Пуэрто-Рико или другие протектораты, эти двигатели — ваш единственный вариант для получения сертификата уровня 1 в этих странах.
  • Вы можете использовать до 3 проставок для гильз (на одну больше, чем у Cesaroni), чтобы уменьшить количество гильз, необходимых для полного арсенала.
  • Приобретение корпуса и затворов может быть дороже, чем у Cesaroni, но у вас есть несколько вариантов передних и задних затворов в зависимости от ваших потребностей. Если вам нужна базовая комплектация кожуха, открытого переднего закрытия и стандартного заднего закрытия, не забудьте получить их все сразу, чтобы воспользоваться комбинированной скидкой.
  • Сборка и очистка двигателей требуют больше времени. Поскольку двигатели AeroTech поставляются по частям, в некоторых случаях это может помочь с транспортными расходами, но требует тщательной сборки перед использованием. Поскольку вокруг пуль пороха имеется только простая оболочка с открытым концом, внутренняя часть корпуса собирает больше остатков и должна быть тщательно очищена, чтобы предотвратить скопление и сохранить возможность вставлять комплекты пороха внутрь.
  • AeroTech предлагает несколько мощных одноразовых двигателей. Это означает, что нет необходимости покупать дорогостоящий корпус, который можно было бы потерять. Хотя в настоящее время они доступны только в диаметре 38 мм, они могут стать отличным вариантом для нервных пассажиров или тех, кто еще не уверен, что хочет посвятить себя определенному бренду. Еще одна замечательная особенность одноразовых двигателей — вам не нужно чистить кожухи после каждого полета.

Чезарони

Cesaroni — канадская компания, крупный дилер мощных двигателей в США. Все их двигатели представляют собой композитный тип перезарядки 

  • Поскольку комплекты топлива Cesaroni поставляются в основном предварительно собранными, вам просто нужно отрегулировать задержку, а затем вставить топливо в корпус Cesaroni. Очень просто.
  • Для системы Cesaroni требуется меньше крышек. Для любого корпуса не требуется передняя крышка, а для 38-мм двигателей задняя крышка встроена в топливный комплект. Просто вставьте и поверните на место. Для всех двигателей Cesaroni других диаметров требуется приобретение отдельной задней крышки.
  • Поскольку комплекты топлива находятся в закрытом пластиковом чехле, вам просто нужно выдвинуть его, быстро вытереть кожух бумажным полотенцем, и вы готовы к следующему запуску.
  • Вы часто можете получить фантастические предложения от Cesaroni. Если их Специальная сертификация неактивна, вы можете купить двигатель и согласующий пусковой набор, который включает в себя кожух (корпуса), проставки, инструмент для регулировки задержки со значительной скидкой по сравнению с тем, что он стоил бы по отдельности.
  • Двигатели Cesaroni импортируются из Канады, и если они закончатся, у нас может не быть этого двигателя/корпуса/аксессуаров на какое-то время. Мы размещаем у них оптовые заказы, чтобы сэкономить на стоимости доставки и импорта, поэтому мы размещаем заказы только раз в несколько месяцев.
  • Все двигатели Cesaroni должны быть доставлены через HAZMAT (средняя стоимость доставки 50 долларов США), поэтому лучше заказывать как можно больше сразу, поскольку плата взимается за отгруженную коробку, а не за двигатель. Заказывать вместе с другими членами клуба — отличная идея.
  • Часто бывает 7, 8, 9 или более моторов, которые будут работать в каждом корпусе, в зависимости от того, что вам нравится.
  • Вы можете использовать до двух проставок в каждой оболочке, поэтому вам действительно нужны только оболочки с зернистостью 3 и 6 зерен, чтобы получить максимальную отдачу от вашей коллекции Cesaroni.

Помните, что системы Cesaroni и AeroTech не совместимы друг с другом . Хотя вы можете использовать их взаимозаменяемо в одном и том же комплекте, вы не можете использовать, например, гильзу Cesaroni с топливным комплектом AeroTech.

«Ракетный двигатель на твердом топливе»

«Ракетный двигатель на твердом топливе»

Вернуться на главную страницу Purdue AAE Propulsion.


Как работают твердотопливные двигатели
Подробная информация о различных твердотопливных двигателях
Сравнительные таблицы различных двигателей


Концептуально твердотопливные двигатели (или РДТ) представляют собой простые устройства с
очень мало движущихся частей. На воспламенитель подается электрический сигнал, который
создает горячие газы, которые воспламеняют основное пороховое зерно (см. изображение ниже).
Топливо содержит как горючее, так и окислитель; поэтому эти устройства
может работать в вакууме космоса. Тяга развита
поскольку высокая тепловая энергия дымовых газов преобразуется в кинетическую
энергии в выхлопе. Простота SRM делает их привлекательным выбором
для многих ракетных двигателей. Потому что мало структурных
компонентов, SRM эффективен тем, что большая часть его веса приходится на
реально используемое топливо. SRM могут быть воспламенены в любой момент и не
требуют заправки жидкостью перед эксплуатацией. С другой стороны, их
КПД (удельный импульс) обычно ниже, чем у жидкостных систем, и
их нельзя легко задушить. После зажигания двигатель сгорит до
исчезновение, если не включены специальные положения для прекращения тяги
посреди обстрела.


Кордант Тиокол ​​

Многоразовый твердотопливный ракетный двигатель шаттла
Семейство STAR
Семейство КАСТОРОВ

Пратт и Уитни CSD

Семья Орбус

Альянт Техсистемс

Ремень-бустер GEM
Ракета-носитель Орион
Двигатель ракеты с тепловым наведением Sidewinder
Двигатель радиолокационной ракеты AMRAAM

Аэротех

Композитный ракетный двигатель большой мощности модельного ракетного двигателя

Эстес

Ракетные двигатели модели Black Powder

Бустеры со страпоном
Сделать Модель Тяга Вес Пропеллент Общий импульс Время горения приложений
Тиокол ​​ СРСМ 3 300 000 фунтов 1 300 000 фунтов перхлорат аммония/алюминий 75 с Шаттл СРБ
Кастор IVA Delta I, страпон Atlas
Альянс ГЕМ 112 241 фунт 28 592 фунта 88% HTPB 7 090 000 фунтов-с 55 с Ремешок Delta II
Автономные твердотопливные ускорители
Сделать Модель Тяга Вес Пропеллент Суммарный импульс Время горения Применение
Тиокол ​​ Ролик 120 435 000 фунтов 116 275 фунтов ХТПБ 29 900 000 фунтов-с 81 с Афина I, II первая ступень, Афина II вторая ступень
Альянс Орион 50S АЛ 130 500 фунтов 29 581 фунт ХТПБ 7 893 000 фунтов-с 72,4 с Ракета-носитель «Пегас»
Двигатели разгонных блоков
Сделать Модель Тяга Вес Пропеллент общий импульс Время горения приложений
Тиокол ​​ ЗВЕЗДА 48А 17 300 фунтов 5674 фунта Ап / Ал 1 528 409 фунтов-с 88 с Вспомогательный модуль полезной нагрузки STS
Пратт Орбус 6 23 800 фунтов 6515 фунтов 1 738 000 фунтов-с 101 с Инерционная верхняя ступень STS
Орбус 21S 59 460 фунтов 22 703 фунта 6 190 000 фунтов-с 138 с Удар перигея ИНТЕЛСАТ-VI
Двигатели тактических ракет
Сделать Модель Вес Пропеллент Рабочая температура
Альянс Сайдвиндер 99 фунтов РС ХТПБ от -65F до 160F
АМРААМ 156 фунтов -65F до 145F
Модели ракетных двигателей
Сделать Модель Пропеллент Тяга Импульс Вес Масса пороха Время горения
Аэротек F50-4T одноразовый Композит Blue Thunder 50 Н 80 Н-с 83 г 38,3 г 1,6 с
h280 Вт перезаряжаемый Композитный материал «Белая молния» 180 Н 230 Н-с 263,6 г 123 г 1,27 с
Эстес 1/2А6-2 Черный порох 6 Н 1,25 Н-с 2,6 г . 21 с
Д12-7 12 Н 17 Н-с 10,8 г 1,42 с

Эта страница Copright 1998 Purdue University

Космические и оборонные миссии: опыт твердотопливных двигателей

Этот веб-сайт лучше всего просматривать в таких браузерах, как: Edge, Firefox, Chrome или Safari. Мы рекомендуем вам использовать один из этих браузеров для получения наилучших результатов.

Перейти к содержимому

Движение в космических и оборонных целях

Опыт твердотопливных двигателей

Брукс МакКинни, АТР

Твердотопливные ракетные двигатели имеют решающее значение для космических и оборонных миссий из-за их длительного срока службы и возможности запуска с небольшой подготовкой. Благодаря своей конструкции эти двигатели обеспечивают быстрое зажигание и тягу большой грузоподъемности с надежными и воспроизводимыми результатами. Без самых передовых технологий для поддержки этих усилий производство наших твердотопливных двигателей потребовало бы значительных дополнительных испытаний и затрат.

Благодаря проектированию, изготовлению и летным испытаниям — многие твердотопливные двигатели, на которые опирается правительство США, инженеры Northrop Grumman находятся в авангарде инноваций, помогая обеспечить нашу безопасность.

«Путь от концепции ракетного двигателя к полномасштабному производству редко бывает прямым, но решение бесчисленных головоломок на этом пути всегда делает процесс полезным, — сказал Майк Фуллер, менеджер Northrop Grumman.

Группа Фуллера производит более крупные двигатели Northrop Grumman — 24 дюйма и более в диаметре — в Промонтори и Бахусе, штат Юта, а ракетные двигатели для тактического применения производятся в Элктоне, штат Мэриленд, и в Рокет-сити, Западная Вирджиния.

«Каждая конструкция твердотопливного двигателя представляет собой баланс между производительностью, стоимостью и сложностью».

— Майк Фуллер, менеджер по развитию бизнеса, Northrop Grumman

Определение твердотопливных двигателей

По словам Фуллера, твердотопливный двигатель по своей сути представляет собой относительно простое устройство без движущихся частей. Он включает в себя внешний цилиндрический корпус, твердое топливо с отверстием, часто звездообразным, по центру, называемое «зерном», воспламенитель для зажигания топлива и сопло для выпуска продуктов сгорания.

«Мы смешиваем горючее и окислитель в жидком виде, а затем заливаем его внутрь композитного или стального корпуса», — сказал он. «Воспламенитель, по сути, представляет собой мини-ракетный двигатель, пламя которого воспламеняет внутреннюю поверхность топлива. Газ, образующийся в результате этого сгорания, выходит из корпуса через сопло, создавая тягу, которая толкает ракету вперед».

Статические испытания GEM 63XL VM-1

Баланс соответствия требованиям

Большинство твердотопливных ракетных двигателей созданы в соответствии с новыми требованиями миссии.

«Обычно мы начинаем с спецификации производительности — доставляем количество массы X до определенного диапазона — затем проектируем ракету, исходя из этого», — заметил Фуллер. «Клиенты обычно предъявляют первоначальные требования, но затем мы можем предложить способы улучшения характеристик двигателя или снижения его стоимости».

Эти первоначальные расчеты лежат в основе концептуального дизайна ракетного двигателя.

«Каждая конструкция твердотопливного ракетного двигателя — это баланс между производительностью, стоимостью и сложностью», — сказал Фуллер. «Мы ищем золотую середину между материалом корпуса, типами топлива и конструкцией сопла, чтобы дать покупателю желаемую производительность по приемлемой цене в упаковке, которую мы можем произвести».

Иногда Northrop Grumman просто просят построить двигатель для замены существующей ракетной системы, добавил он. В этом случае основная цель состоит исключительно в снижении производственных затрат на устройство, а не в повышении его производительности.

Проектирование модели ракеты

После создания концептуального проекта группа разработчиков ракетного двигателя переходит к детальному проектированию основных компонентов двигателя, вычисляя, например, точные размеры его корпуса, состав его метательного заряда, форма метательного заряда и критические характеристики его сопла.

В основе этого процесса проектирования лежит компьютерное моделирование, подчеркнул Фуллер. Это позволяет команде создавать, модифицировать и виртуально тестировать электронную модель твердотопливного двигателя в различных возможных сценариях эксплуатации.

«В итоге мы получаем точную инженерную модель твердотопливного двигателя, которая описывает физические характеристики всех его отдельных компонентов», — сказал он. «По сути, в нем изложено, как мы планируем построить этот двигатель».

3, 2, 1, Готовность к… Тестированию подсистем

Перед сборкой первой детали двигателя группа проверяет каждый из его основных компонентов на соответствие стандарту производительности, требуемому для этой детали.

«Большую часть корпусов ракетных двигателей мы производим на заводе Northrop Grumman в Клирфилде, штат Юта, — сказал Фуллер. «Иногда мы герметизируем корпус, чтобы убедиться, что он может выдержать проектные ограничения, или даже герметизируем его до тех пор, пока он не выйдет из строя, просто чтобы убедиться, что он выдержит ожидаемую рабочую среду».

Команда также смешивает предлагаемое топливо в небольших количествах, чтобы убедиться, что оно смешивается правильно, тестирует его, чтобы убедиться, что оно правильно горит, а затем масштабирует его до смеси производственных размеров, добавил он.

Что касается воспламенителя ракетного двигателя, Фуллер объяснил, что группа разработчиков часто адаптирует ранее произведенный воспламенитель с ранее определенными характеристиками для текущего применения. И независимо от того, изготавливает команда или покупает сопло ракетного двигателя, они всегда проводят отдельный тест системы векторного управления, которая перемещает сопло во время полета.

«Больше всего мне нравится работать с хорошей командой и хорошими клиентами для решения сложных проблем».

— Майк Фуллер, менеджер по развитию бизнеса, Northrop Grumman

Еще больше испытаний для… взлета

Настоящим подтверждением правильности конструкции твердотопливного ракетного двигателя является статическое испытание полностью собранного двигателя. По словам Фуллера, Propulsion Systems тестирует свои ракетные двигатели в Промонтори, и подготовка к испытаниям может занять от нескольких дней до нескольких месяцев в зависимости от требований, заказчика и программы.

«Во время испытаний ракетного двигателя мы привязываем двигатель к испытательному стенду, кладем его на блок, способный выдержать силу ракеты, подключаем к нему измерительное оборудование, а затем запускаем двигатель, чтобы проверить, делает ли он то, что мы думаю, что это собирается сделать,» сказал он.

Фуллер добавил, что ключевой инструмент измерения для этого теста называется трассировкой тяги. Это график данных о величине создаваемой тяги в зависимости от времени в течение продолжительности горения. Анализируя кривую тяги, команда испытателей может определить, равномерно ли горит топливо.

Группа испытаний также использует высокоскоростное видео для анализа визуальных характеристик сопла и выхлопа во время испытаний ракетного двигателя, добавил он. А проверка ключевых компонентов после испытаний помогает определить, реагировали ли эти компоненты должным образом на горение топлива при температуре 6000 градусов по Фаренгейту.

От решения головоломок к выполнению обещания

Когда все сказано и сделано, разработка твердотопливных ракетных двигателей является увлекательной, технически сложной деятельностью, которая важна для наших клиентов и для всей страны.

«Больше всего мне нравится работать с хорошей командой и хорошими клиентами для решения сложных проблем», — сказал он.

Navigating Mars and Beyond with LN-200 Inertial Measurement Units

Learn more

Small But Mighty: Magnetometers and the Future of Inertial Navigation

Learn more

Keeping Astronauts Safe with NASA’s Orion Spacecraft’s Launch Отмена системы

Подробнее

Подпишитесь сейчас, чтобы получать новости от Northrop Grumman о наших технологиях и инновациях.

Подписаться

Какое топливо используют модели ракет? (Типы и стоимость) – SimpleRocketry

Мы можем приложить огромные усилия для создания наших моделей ракет. Но они никуда не поедут без двигателя, который их поднимет. Вот почему необходимо понимать, какое топливо используется в моделях ракет, как они работают и как правильно выбрать двигатель для вашей модели ракеты.

Давайте начнем с того, что выясним, какой тип ракетного топлива использует модель ракеты…

Как правило, модели летают на расходуемых двигателях с твердым топливом (таким как черный порох или композит). Что же касается жидкого топлива, то оно в ракетостроении почти не используется. Но некоторые модели ракет могут использовать гибридные двигатели, сочетающие жидкие окислители и твердое топливо для оптимального управления.

Не поймите меня неправильно. Жидкие и гибридные топлива могут использоваться в ракетной технике, но 99,9% ракет используют только твердое топливо. Поэтому я буду (в основном) говорить о них.

Я думаю, что это короткое объяснение может быть слишком запутанным. Поэтому ниже я объясню все более понятно. Но для этого я должен быстро рассказать вам о двигателе, используемом в ракетной модели…

Что такое ракетный двигатель?

Модель ракетного двигателя (мотора) — это пиротехническое устройство, которое регулирует горение ракетного топлива (топлива), чтобы наши ракеты летали. (Это вы, вероятно, поняли сами, но у ракетного двигателя есть второстепенная функция.) Он также раскрывает парашют, чтобы модель ракеты спускалась и благополучно приземлялась.

Он делает это без какой-либо электроники. Но как?

Как работают модели ракетных двигателей?

Перед запуском через сопло в ракетный двигатель вставляется воспламенитель. А когда гаснет воспламенитель, загорается ракетное топливо. Пламя, создаваемое топливом, концентрируется и регулируется соплом. Это позволяет модели ракеты лететь прямо и стабильно. Но…

Всего за несколько секунд ракетное топливо полностью сгорает. Но последние остатки топлива также воспламеняют заряд замедления. Который, как следует из названия, представляет собой таймер медленного горения, который активирует выбрасывающий заряд. Когда это произойдет, метательный заряд вытолкнет парашют и заставит модель ракеты безопасно вернуться на землю.

Хорошо, теперь мы знаем, что делает модель ракетного двигателя и как она работает. Так ответь мне на вопрос. Что происходит с двигателем, когда его топливо израсходовано? Модельный ракетный двигатель выбрасывается или заправляется? ( оба… )

Какие существуют два типа двигателей ракетных моделей?

Обычно после запуска модель ракетного двигателя выбрасывается. Это потому, что в ракетостроении мы почти всегда используем одноразовые двигатели. Это настолько распространено, что большинство случайных ракетчиков даже не знают, что существует другой тип двигателя…

1. Что такое одноразовый модельный ракетный двигатель?

Это очень распространенный тип модели ракетного двигателя, который можно использовать только один раз, потому что он сделан из бумаги и глины. Одноразовые двигатели популярны, потому что они легкодоступны, просты в использовании и не имеют возрастных ограничений. Они могут иметь черный порох или составное топливо.

Цены на одноразовые двигатели варьируются от 1,5 до 36 долларов за двигатель. Стоимость зависит от того, насколько мощный двигатель вам нужен и на каком топливе он работает.

2. Что такое ракетный двигатель перезаряжаемой модели?

Перезаряжаемые ракетные двигатели имеют алюминиевый корпус, что делает их многоразовыми. Отработанный перезаряжаемый двигатель можно пополнить с помощью комплекта топлива. Это со временем снижает стоимость запуска. А вот перезаряжаемые двигатели могут использовать только ракетчики от 18 лет и старше.

Перезаряжаемые модели ракетных двигателей стоят намного дороже, чем одноразовые двигатели. Но со временем они окупаются (если вы не потеряете свою модель ракеты).

Должен отметить, что перезаряжаемые двигатели обычно используются в ракетной технике большой мощности, но редко в ракетной технике. Таким образом, вариантов размеров, подходящих для модели ракеты, гораздо меньше.

В целом, я считаю, что новичкам следует использовать только одноразовые двигатели, потому что это безопаснее и проще.

Какое твердое топливо используют модели ракет?

Большинство моделей ракетных двигателей имеют внутри черный порох или композитное топливо. Между ними существуют различия в стоимости, производительности и использовании…

Что такое модель ракетного двигателя с дымным порохом?

В двигателях с дымным порохом в качестве топлива используется черный порох (оружейный порох). Это наиболее распространенные двигатели, используемые в ракетной технике малой и средней мощности. Двигатели на черном порохе дешевле, проще в использовании и более доступны, чем композитные двигатели.

Что такое композитный двигатель модели ракеты?

Композитные двигатели обычно используют APCP в качестве топлива. Они могут быть изготовлены в любом диапазоне импульсов, но обычно используются в ракетной технике средней и большой мощности. Композитные двигатели прочнее и надежнее, чем двигатели с дымным порохом, но они также стоят дороже, их немного сложнее купить и использовать.

APCP представляет собой резиноподобный материал, в котором взвешены частицы перхлората аммония и алюминиевой пудры. Это похоже на то, что используется в разгонных двигателях космического корабля «Шаттл».

Таким образом, как у двигателей на черном порохе, так и у двигателей на композитном топливе есть свои плюсы и минусы. Ни один из них определенно не лучше другого.

Что такое жидкотопливный двигатель модели ракеты?

Модель жидкостного двигателя ракеты смешивает и сжигает жидкое топливо и окислитель в камере сгорания. Это производит горячий выхлоп, который используется для приведения ракеты в движение. Однако жидкостные двигатели редко используются в ракетостроении, потому что они плохо работают в таких малых масштабах.

Преимущество жидкостных двигателей в том, что вы можете контролировать тягу, которую они производят, регулируя количество продуктов сгорания и окислителя, поступающих в камеру сгорания.

Что такое ракетный двигатель на гибридном топливе?

Модель гибридного ракетного двигателя создает тягу за счет сжигания топлива, состоящего из твердого топлива и жидкого (или газообразного) окислителя. Гибридные двигатели более безопасны, чем двигатели на твердом топливе, и менее сложны, чем двигатели на жидком топливе. Но они также плохо работают в небольших размерах, поэтому гибридные двигатели редко используются в ракетной технике.

Можно ли сделать ракетное топливо для моделей в домашних условиях?

Да, вы можете сделать свою собственную модель ракетного двигателя, и это не так уж и сложно. Очень часто строят двигатель из сахара и пеноотделителя. Это дешево и отлично работает. Но производство моделей ракетных двигателей, хотя и не является незаконным в соответствии с федеральным законодательством США, может быть ограничено постановлениями штата.

Теперь, когда мы освежили в памяти основы модельных ракетных двигателей и их топлива… давайте (наконец-то) поговорим о том, как выбрать свой ракетный двигатель!

Как выбрать модель ракетного двигателя?

Для начинающих лучший способ выбрать модель ракетного двигателя — выбрать один из двигателей, рекомендованных производителем модели ракеты. Они уже провели тесты и нашли, какие моторы подходят именно для вашей ракеты. Более продвинутые ракетчики могут использовать программное обеспечение для моделирования ракет, чтобы определить оптимальный ракетный двигатель для своих ракет.

Вот два способа выбрать подходящую модель ракетного двигателя. Но, вероятно, для вашей ракеты подойдет несколько двигателей, так как же их различать?

Понимание классификации ракетных двигателей моделей

Модели ракетных двигателей имеют код, напечатанный на боку. Этот код сообщает нам, насколько мощным является двигатель, какую среднюю тягу он производит и какова продолжительность заряда замедления.

Возьмем для примера двигатель с кодом «В4-2». Буква B говорит нам о том, что его мощность находится в диапазоне класса B. Двигатели класса В до двух раз мощнее двигателя класса А и до двух раз слабее двигателя класса С.

Далее, цифра 4 означает, что в среднем двигатель развивает тягу в 4 Ньютон-секунды. Чем больше это число, тем быстрее будет летать модель ракеты.

Наконец, цифра 2 в нашем примере показывает, как долго будет гореть заряд замедления, прежде чем взорвется выбрасывающий заряд, выталкивающий парашют. Мы не хотим, чтобы это вышло слишком рано или слишком поздно.

Вот и все.

Надеюсь, я смог вам помочь…

Горение ракетного двигателя · CFD Flow Engineering

Просмотры сообщений:
8 218

by  

Dr. Sharad N. Pachpute (PhD, IIT Delhi)

 

Modeling the Combustion System with Highest Thrust To Weight Ratio

________________________________________________________________________________________

1. Введение в работу ракетного двигателя внутреннего сгорания

  • Ракетные двигатели широко используются для запуска спутников и космических миссий для различных приложений, таких как телекоммуникации, прогнозирование погоды и военные цели.
  • Ракетный двигатель размещается в нижней части космического корабля, где камера сгорания является сердцевиной ракетного двигателя
  • Выхлопные газы с высокой скоростью и температурой, проходящие через сгорание и расширение через сопло подходящей смеси топлива и окислителя.

2. СПОРИНГИПЛИ ОКЛАТИКА ОКЛИЗИ АНДИРИЯ ANDAINIERSIRERIENSIRERIENSIRERIENSIRER IN INSERENIERSIRER INSINGERIENSIRER IN IN SOCELENSER IN SOCELENIERSIRE AN ANDAINIERSIRIER. Окислитель и топливо смешиваются и сжигают камеру сгорания.

  • Газы с высокой температурой и давлением, образующиеся при сгорании, пропускаются через сопло с очень высокой скоростью. Это создает восходящий толчок.
  • В ракетном двигателе используются три вида топлива: твердое, жидкое и газообразное
  •  В твердом топливе менее эффективны по сравнению с жидким топливом, но они могут храниться в течение длительного времени без деградации.
  • Твердое топливо тяжелее жидкого топлива. Следовательно, в большинстве ракетных двигателей сначала используется твердое топливо, а затем жидкое топливо для создания тяги.
  • На следующем рисунке показано физическое понимание принципов действия и противодействия
  •  

    • Двигательная установка ракеты работает по принципу тяги, создаваемой высокоскоростной струей, гравитацией и силами сопротивления
    • Тяга создается за счет выброса дымовых газов высокого давления и температуры из сопла

    3. Классификация Rocket Пропеллент

    3,1 Сплошной пропеллянт0030

    • Этот ракетный двигатель использует продаваемое топливо, которое называется твердым топливом
    • Твердое топливо находится в композитных формах, которые могут представлять собой гомогенные смеси одного или нескольких химических веществ
    • Композиты обычно представляют собой смесь гранул твердого окислителя
    • Твердое ракетное топливо состоит из одного или нескольких ингредиентов s:
      • Полимерное связующее в виде хлопьев или порошков: нитрат аммония, перхлорат аммония, нитрат калия
      • Энергетические или взрывоопасные соединения: RDX, HMX
      • Металлические добавки: алюминий, бериллий
      • Модификаторы скорости горения: оксид железа, оксид меди

     

     

    •  В твердотопливном ракетном двигателе воспламенитель используется для сжигания твердого топлива
    • Высокоскоростные дымовые газы проходят через выхлопные сопла для создания тяги

     

    • Схема камеры сгорания РДТТ
    • Предусмотрен механизм вектора тяги для управления направлением сопла и дымовых газов

     

    • Ракета на твердом топливе  

     

    • Применение ракетного двигателя
      • Ракетное и военное применение
      • Запуск легкого спутника (полезная нагрузка от 500 кг до 2 тонн) на низкую околоземную орбиту (НОО)

     

    4. Жидкостный реактивный двигатель 

    • В этом ракетном двигателе для сгорания используется жидкое топливо.
    •  В жидкостном ракетном двигателе запасенное жидкое топливо топливо и окислитель впрыскиваются  в камеру сгорания, где они смешиваются и производят продукты сгорания. Затем горячие дымовые газы проходят через сопло для ускорения. Тяга создается для подъема ракеты.
    • Эти ракетные двигатели полезны для космического челнока, чтобы вывести человека на орбиту или космическую станцию ​​

     

    • Вихревой генератор предназначен для сильного и быстрого перемешивания жидкости и окислителя
    • Реальный вид ЖРД. Он состоит из наддувочного турбонасоса, камеры сгорания и форсунки
    • .

    •  В разрезе мы видим множество насадок для быстрого смешивания  
    • Разрез камеры сгорания ЖРД

    5. Comparison of  solid and  liquid propellant rocket engine

     

    7. CFD Modeling of Rocket Engine

     

    Case Study 1: The Hybrid Liquid Rocket Engine

    CFD-модель гибридного ракетного двигателя

    • Выберите соответствующую область вычислений для анализа ракетных двигателей
    • CFD-моделирование ракетных двигателей включает многофазное турбулентное горение. Чтобы понять настройку решателя в решателях CFD, выберите соответствующие модели в соответствии с типом топлива.
    • Для жидкого топлива,
      • Транспортная модель для перевозки видов : выберите модель для сжигания без предварительного смешивания
      • Модель турбулентности: k-e реализуемая модель
      • Распылитель Разборные модели
      • Многофазные модели: DPM
      • Модель теплового излучения : DO Модель
    • Выберите процедуры численного решения в соответствии с базовой настройкой решателя CFD
    • Вычислительный   Домен:   (a) канал охлаждения (b модель сгорания.

                                                                   

    • Граничные условия  (a) канал охлаждения (b) модель горения.
      • Вход : указать массовый расход окислителя и топлива, температуру и турбулентность количественные показатели
      • Периодическая граница : выберите периодическую границу
      • Выход : указать выход давления

     

     

    • Результаты

      • С помощью анализа CFD можно прогнозировать тепловой поток, скорость и температуру
      • На следующем рисунке показаны контуры теплового потока и температуры для канала охлаждения и модели горения.
    •     Температурные контуры в камере сгорания и форсунке

     Сводка 

    • Сгорание ракетного двигателя и конструкция двигателя зависят от типа топлива и воспламенителей
    • Сгорание жидкостного ракетного двигателя в космосе затруднено из-за очень низкой температуры
    • CFD-моделирование ракетного двигателя можно использовать для изучения влияния топлива на разработку современных ракетных двигателей

     

    Список литературы

    1. Проф.