Водородный двигатель ракетный: Кислородно-водородный двигатель повышенной мощности для ракеты «Ангара-А5» прошёл огневые испытания |

Содержание

Двигатель для полета на Луну. «Пламенные моторы» Архипа Люльки

Двигатель для полета на Луну

Ударную мощь Военно-воздушных сил США в 60-е годы составляли тяжелые бомбардировщики. В этой области мы тогда отставали – таких самолетов у нас не было в достаточном количестве. Руководство страны решило дать своеобразный ответ – перейти на изготовление ракет. Смелое и, по-видимому, слишком радикальное решение…

Тонко чувствуя политический климат, Архип Михайлович Люлька добился в правительстве задания на разработку перспективных двигателей для ракетной техники. Началась интенсивная работа в тесном контакте с выдающимися конструкторами – С.П. Королевым, В.П. Глушко, В.Н. Челомеем. Был создан оригинальный двигатель на основе новейшего топлива – жидких кислорода и водорода с высокими термодинамическими параметрами.

Последующие годы показали, что наши двигатели, предназначенные для ракет, исследующих глубокий космос и дальние планеты, были эффективнее.

Генеральные конструкторы A. M. Люлька, В.П. Глушко и начальник КБ M.A. Молчанов во время разработки двигателей для системы «Энергия» – «Буран» – 70 – 80-е годы.

60-е годы XX века – время ракетного бума. Авиацию закрывали. Несколько выдающихся авиационных ОКБ перевели на ракетную тематику. В том числе ОКБ С.А. Лавочкина.

Ракетное деяние Н.С. Хрущева коснулось и ОКБ Люльки. Заказы на турбореактивные двигатели для самолетостроения сократились, их производство пришлось останавливать. Люльковцы вынуждены были перепрофилировать КБ на жидкостный реактивный двигатель, надеясь, что наступившее при Хрущеве охлаждение к авиации временное. Так оно потом и вышло. Самолетная тематика вернулась. А в то время главный конструктор Сергей Павлович Королев строил ракету Н-1 для полета космонавтов на Луну. Н-1 называли «Наука-1» и «Лунник». На третью ступень Н-1 он решил установить кислородно-водородный двигатель. В КБ его назвали изделием 11 Д-57. Создать этот двигатель поручили генеральному конструктору Люльке. Вел эту тему в КБ главный конструктор Михаил Афанасьевич Кузьмин. Ранее по этой тематике он работал в Куйбышеве в КБ Н.Д. Кузнецова. Газодинамические расчеты были у Михаила Михайловича Гойхенберга, в связи с их необычностью его направили в НИИ-1 поучиться расчетам ЖРД. Отдел горения возглавлял Борис Леонидович Бухаров. Турбонасосными агрегатами занимался Михаил Александрович Постников. Конструкторским отделом по проектированию камеры сгорания и газогенераторов руководил Анатолий Максимович Хартов.

В 60-е годы XX века в руководстве страны произошло охлаждение к авиации. Несколько авиационных КБ перевели на ракетную технику, в том числе и ОКБ Люльки. Пришлось создавать жидкостный реактивный двигатель (ЖРД) к ракете Н-1, которую строил С.П. Королев, для полета космонавтов на Луну. На третью ступень Н-1 в КБ Люльки проектировали кислородно-водородный двигатель с тягой 40 тонн, названный 11Д-57М. Он прошел госиспытания, но из-за неудач с запуском ракеты Н-1 на Луне первым побывал американец.

Тяга проектируемого ракетного двигателя составляла 40 тонн. Первые образцы камеры сгорания и реактивного сопла были сделаны в опытном производстве ОКБ «Сатурн», в дальнейшем их делали на заводе «Металлист» в Куйбышеве.

Люльковцы, приверженные самолетостроению, и ракетный двигатель проектировали на принципах авиации. До этого двигатели ЖРД были одноразовые. Употреблялись всего один раз, и поэтому многое в них было сварное. В КБ Люльки создавали двигатель многоразового использования, и потому в нем все разъемное, разборное, его можно собирать, разбирать, сколько нужно. Это было большим новшеством для ракетной техники. Так как двигатель такого типа создавался впервые, для него отрабатывалось очень много совершенно новых технологических процессов. Многие конструкторы, инженеры, технологи стали обладателями авторских свидетельств на оригинальные изобретения. На модификации двигателя 11Д57М впервые было применено «сдвижное сопло». Задняя неохлаждаемая сверхзвуковая часть сопла была убрана, а в нужный момент она выдвигалась и автоматически стыковалась с основной охлаждаемой частью.

Михаил Афанасьевич Кузьмин, лауреат Ленинской премии, главный конструктор ЖРД для полетов на Луну.

С приходом в КБ главного конструктора Михаила Афанасьевича Кузьмина Люлька разделил конструкторское бюро на два подразделения: одно занималось авиационными двигателями, другое – созданием ЖРД, его возглавил М.А.Кузьмин.

В отделе, которым руководил Борис Леонидович Бухаров, разрабатывалась камера сгорания двигателей 11Д54 и 11Д57. Там работали в основном молодые инженеры одного выпуска: Ю. Канахин, А. Волков, В. Беркович и В. Геллер. Атмосфера была творческая, ведь создавали абсолютно новый двигатель, аналогов которого в СССР не было. Из отдела Бухарова все молодые инженеры стали в КБ руководителями среднего звена, а Ю.П. Марчуков, М.М. Гойхенберг и А.И. Волков – главными конструкторами. Выходец из этого же отдела А.М. Хартов стал директором завода. Модели камеры сгорания и газогенератора испытывали на стендах Государственного института прикладной химии (ГИПХ) под Ленинградом в отделе будущего известного ученого, доктора технических наук Г. П. Потехина.

* * *

В 1960 году правительственное постановление предписывало через три года создать ракету-носитель «Наука» (Н-1) на 40–50 т полезной нагрузки для полета космонавтов на Луну. В дальнейшем проект многократно пересматривался, требуемая мощность ракеты росла, сроки переносились. И вот наконец экспертная комиссия под председательством академика Мстислава Всеволодовича Келдыша в ноябре 1966 года дала положительное заключение на эскизный проект лунной экспедиции. Для ее осуществления предполагалось использовать ракетоноситель Н-1, который должен доставлять на опорную околоземную орбиту комплекс массой 95 тонн. Это давало возможность высадить на Луну одного космонавта, оставив второго члена экипажа на орбите вокруг нее. Февральским постановлением 1967 года предусматривалось начать летные испытания в третьем квартале 1967 года. К тому времени уже было известно, что американцы стартуют к Луне в 1969 году, но нашим специалистам, совершенно в духе времени, было указано – советский космонавт должен побывать там первым.

В реализации отечественной лунной программы участвовали многие авиапредприятия. Ведь в начале 60-х по распоряжению Н.С. Хрущева происходило сокращение парка военных самолетов, и многие авиационные заводы лишились заказов.

Моторное КБ и завод по изготовлению двигателей для реактивной авиации, возглавлявшиеся генеральным конструктором академиком А.М. Люлькой, активно участвовали в лунной гонке. К ее началу под руководством этого выдающегося конструктора после первого отечественного турбореактивного двигателя ТР-1 были созданы ТР-2, ТР-3, АЛ-5 и АЛ-7Ф. Эти двигатели устанавливались на восьми типах реактивных самолетов.

Однако в 1960 году КБ и заводу поручили разработать проект кислородно-водородного ЖРД 11Д54 для третьей ступени Н-1. Впоследствии Сергей Павлович Королев решил, что этот двигатель должен применяться в качестве маршевого для полета корабля с космонавтами на Луну. Двигатель получил индекс 11Д57.

С самого начала проектирования нового двигателя для решения широкого комплекса проблем, связанных с внедрением нового топлива, велись совместные работы с рядом ведущих НИИ (НИИТП, ГИПХ, ЦИАМ, ВИАМ, НИАТ, НИИ-Химмаш, НИИКРИОГЕНМАШ, ВВИА им. Н.Е.Жуковского и др.).

К моменту выхода постановления Правительства СССР производственная база КБ и завода Люльки не соответствовала во многом специфическим условиям изготовления узлов и сборки ЖРД. Пришлось проделать большую работу по перестройке опытного производства и созданию специальных стендов для испытаний узлов и агрегатов ракетного двигателя. В 1964–1967 годах проводились поисковые работы с целью выбора оптимальной организации рабочего процесса в этом ЖРД, системы охлаждения и конструкции его узлов. Было спроектировано, изготовлено и испытано много вариантов основных узлов в модельном и натурном исполнении.

Вследствие применения различных проектных решений оказалось возможным использование одновального однотурбинного турбонасосного агрегата в сочетании со стоящими перед ним бустерными насосами окислителя и горючего. Эти агрегаты, несколько повышая давление компонентов, позволяют применить легкие баки с низким давлением, обеспечивая бескавитационную работу основных насосов. Бустерные насосы можно устанавливать непосредственно в баках кислорода и водорода. Этот прием сокращает осевые линейные размеры двигателя и расход компонентов на захолаживание системы при запуске. Длина двигателя 3600 мм, диаметр сопла 1860 мм.

* * *

В бригаде компрессоров в январе 1961 года была создана группа по разработке элементов конструкции насосов для ЖРД 11Д54. В ней стал работать молодой специалист Олег Никутов. Он был подключен к Б.И. Николаеву, с которым они проектировали и создавали установки для отработки подшипников и уплотнений на модельных компонентах. Установки получились очень громоздкими, металлоемкими и сложными в эксплуатации. Поэтому в дальнейшем от них отказались, так как было принято решение вести доводки подшипников и уплотнений непосредственно на модельных насосах, что себя впоследствии полностью оправдало.

Приказом А.М. Люльки была создана бригада конструкторов во главе с М.А. Постниковым, которой поручили разработку насосов, работающих на жидком водороде и жидком кислороде.

Опыта и практики в создании таких насосов в ОКБ еще не было, поэтому решили двигаться новым путем. Вместо центробежных насосов, как было принято на других фирмах, стали разрабатывать для жидкостных ракетных двигателей осевые насосы.

Олегу Никутову поручили проектировать конструкцию осевого 10-ступенчатого насоса. Он разработал вначале 3-ступенчатый насос, который на модельной жидкости (воде) прошел испытания в ЦИАМе и подтвердил расчетные характеристики.

Однако первые испытания натурного 10-ступенчатого осевого насоса на модельной жидкости выявили его уязвимость. Выбранные радиальные зазоры 0,2 мм оказались недостаточными, а их увеличения на 0,1 мм дало падение напора на 10 %. Предстояла тяжелая доводка параметров этого насоса. «Главный конструктор по ЖРД Михаил Афанасьевич Кузьмин, – вспоминает Олег Николаевич Никутов, – имел большой опыт в разработке подобных изделий. Под его непосредственным руководством бригада во главе с Р.Е. Беленьким разработала альтернативную конструкцию центробежного двухступенчатого насоса горючего и центробежного насоса окислителя, доводка которых впоследствии была передана в нашу бригаду. Мне была поручена доводка центробежного насоса горючего. Пришлось столкнуться со многими проблемами, искать простые и оригинальные решения. Были разработаны и опробованы различные варианты конструкций. Как показали потом испытания, замечаний к их работе почти не было».

С согласия Архипа Михайловича в порядке оказания технической помощи документы по изделию «57» были переданы на Воронежский КБХА, которое в то время приступило к проектированию двигателя РД-180.

Двигатель 11Д57 был предназначен для применения на высотных ступенях космических ракет, имел ресурс 800 с и номинальную тягу 40 тс.

Данный двигатель предполагалось использовать на последней ступени носителя Н-1, для полета на Луну.

Кроме того, он мог быть предназначен для универсального использования на космических летательных аппаратах. Его работоспособность проверена на соплах с различными характеристиками, с радиационными и регенеративными насадками. Схема двигателя и конструктивное выполнение агрегатов управления обеспечивает плавное изменение параметров при запуске и останове двигателя. Зажигание в газогенераторе и камере сгорания – пиротехническое.

Когда А.М. Люлька получил задание разработать жидкостный ракетный двигатель на кислороде и водороде для ракеты Н-1, он отобрал для своего КБ 22 выпускника МАИ с факультета авиационных двигателей, где сам читал лекции и консультировал дипломников. Среди них было много иногородних. А.М. Люлька выделил всем в новом заводском доме общежитие и добился для них московской прописки, что было в те времена непросто.

Альберт Волков, Владимир Беркович, Олег Орлов и другие попали тогда по распределению в бригаду ведущего конструктора П.И. Шевченко. Бригада занималась разработкой, проектированием и испытаниями камеры сгорания авиационных двигателей. Параллельно в ней была образована группа по созданию газогенераторов жидкостных ракетных двигателей, в которую вошли Волков и Беркович.

Группа, которой руководил начальник бригады А.Н. Щелоков, спроектировала и испытала газогенератор для КБ генерального конструктора Н.Д. Кузнецова, работавший на кислороде и керосине. Чертежи передали в Куйбышев, ныне Самара. Газогенератор установили на двигателях для 1-й и 2-й ступеней ракеты Н-1, где он прошел успешно наземные испытания. Этой группе поручили также создание газогенератора и пороховой пусковой камеры двигателя для зенитной управляемой ракеты (изделие «53») главного конструктора П.Д. Грушина; с заданием молодые люльковцы отлично справились. Чертежи были переданы на серийный завод в Ленинград. Модификацией этой ракеты 1 мая 1960 года был сбит высотный американский разведчик У-2. Летчик Пауэрс катапультировался. В Колонном зале был суд над ним.

Наземные испытания ракеты Н-1 проходили на стенде в Химках с жидкостным ракетным двигателем, там их впервые увидели конструкторы. Основной работой для них стало проектирование газогенератора для двигателей 11Д54 и 11Д57. Было разработано несколько вариантов. Они различались по смесеобразованию и охлаждению.

Главным в создании газогенератора ЖРД было получение равномерного поля температур на выходе из газогенератора. Архип Михайлович часто приходил в бригаду, смотрел новые компоновки и результаты испытаний по полям температур, подсказывал оригинальные решения.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Вечный двигатель

Вечный двигатель
Мы за пять минут дошли до станции метро «Чистые пруды», за пятнадцать доехали до станции «Автозаводская», за три минуты дошли до нужного пятого подъезда (дом профессора находился метрах в десяти от выхода из метро), и за две минуты доехали в лифте до

Как запустить двигатель

Как запустить двигатель
Мотыгино для енисейских летчиков – дом родной. Мы постоянно работали там в командировке: развозили по окрестным деревням местный народ, почтовые мешки и посылки, выполняли санзадания, а раз в неделю даже летали в Красноярск, с посадкой в

Как запустить двигатель

18. «С ЗЕМЛИ НА ЛУНУ»

18. «С ЗЕМЛИ НА ЛУНУ»
Опережая на столетие «Аполло-IX», но по той же траектории, что и он, космический корабль мчится к Луне. Роман печатается в «Журналъ де Деба» в 1865 году, затем выходит отдельной книгой. «Гаттерас» выпускается в свет в 1866 году. Жюль Верн работает над «Детьми

Как мы падали на луну

Как мы падали на луну
Наши войска добивали фашистов в логове, а мы собирались на Грайфсвальд. Город у Балтийского моря. Порт. Железобетонные укрепления. Их не берут артиллерийские снаряды. Нужны бомбы. Тяжелые. Мы готовимся в ночь. Под моим самолетом висит длинная, как

«КОГДА МЫ ПОЛЕТИМ НА ЛУНУ?»

«КОГДА МЫ ПОЛЕТИМ НА ЛУНУ?»
— Так вы, видно, кое-что почитывали из моего, — говорит вскоре Циолковский, которому я поспешил рассказать о том, как еще в детстве искал в журналах и книгах все, что связано так или иначе с его работой. — Смотрите, пожалуйста, не ожидал! Большею

1.12 К Луне и на Луну

1.12 К Луне и на Луну
Ей — черепки разбитого ковша,
Тебе — мое вино, моя душа.
У. Шекспир. Сонет 74
Первый лунник сконструировали в ОКБ-1 уже в 1958 году, а запустили в январе следующего года. С тех пор Королев и его соратники держали Луну на постоянном прицеле. Автоматические

1.18 В Англию, в Америку… на Луну

1.18 В Англию, в Америку… на Луну
В конце 1990 года я встретился с академиком Р. З. Сагдеевым. Он только что вернулся из Америки, куда переехал к своей новой американской жене. Роальд Зенурович сравнил свой переезд в Новый Свет с полетом на Марс. Мне не пришлось улетать так

Соперничество США и СССР в высадке человека на Луну

Соперничество США и СССР в высадке человека на Луну
Для понимания нужно вернуться к концу 50-х и началу 60-годов. Именно СССР первым запустил искусственный спутник Земли 4 октября 1957 года, США сделали это спустя 4 месяца.Первым человеком, полетевшим в космос 12 апреля 1961 г., был

Атомный двигатель

Атомный двигатель
В конце 50-х годов появилась идея применить атомную энергию в авиации. Кому она принадлежала, сейчас точно никто не помнит, кажется, военным.Предполагалось создать атомный двигатель для длительного барражирования наших самолетов, охраняющих воздушные

«Если папа скажет мне полезть на Луну — я полезу»

«Если папа скажет мне полезть на Луну — я полезу»
Сталин как-то пожаловался М. А Сванидзе, что Василий и Светлана «преступно быстро забыли мать». Обратим внимание на эти слова — «преступно быстро». Точно речь идет о его врагах, к которым он был беспощаден вплоть до

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель
Ознакомимся в общих чертах с тем, как устроен и как работает бензиновый мотор. Главную часть каждого такого двигателя составляет один или несколько цилиндров, каждый из которых представляет из себя как бы стакан от 3-х до 6-ти дюймов[ 9 ] в поперечнике и

Вечный двигатель

Вечный двигатель
К тому времени, как их ринулись изобретать умные головы, маясь дурью, двигателей этих, и первого, и второго рода, человечество обрело уже столько, что не вдруг и не всякий с определенностью мог сказать, который из них действительно вечный. Вера. Надежда.

Двигатель и сердце

Двигатель и сердце
Это уже второй мотоцикл, который я покупаю в Шанхае. Первый отобрала полиция – я и погонять на нем толком не успел. Раны от той трагедии, кажется, уже затянулись.Давным-давно я вынашиваю мечту – пересечь Китай на мотоцикле. Следует отметить, что

Водород в авиации: теперь и для гиперзвука

Источник: сайт «Военное обозрение»

Автор:

Евгений Федоров

Опубликовано: 26. 01.2022, 11:48

Топливный хай-тек

Водород — практически идеальное топливо, причем для большинства двигателей.

К примеру, реактивному он обеспечивает очень высокий удельный импульс тяги, то есть прекрасное отношение тяги двигателя к массовому расходу топлива. Это прямое следствие рекордной энергоемкости и малой массы водорода.

По теплотворности данное топливо втрое превосходит авиационный керосин. В камере сгорания водород ведет себя также хорошо — устойчиво горит и не создает вредных пульсаций. Бонусом для инженеров выступает высокая охлаждающая способность топлива, повышающая эксплуатационные характеристики двигателей.

И, конечно, главным плюсом водорода в наш век тотального «озеленения» выступает его экологическая чистота — в выхлопе водяной пар с небольшой примесью оксидов азота.

Впрочем, водород дружелюбен к природе только на этапе сжигания в двигателе — получение этого вещества связано с немалыми энергетическими затратами. Но об это немного позже.

Идею использования жидкого водорода в паре с жидким кислородом в качестве топлива предложил еще Циолковский в начале прошлого столетия.

При всех плюсах, описанных выше, у самого легкого вещества во Вселенной есть масса недостатков.

Прежде всего, высокие затраты на получение и сжижение газа — в среднем один килограмм водорода в 20-80 раз дороже одного килограмма лучшего авиационного керосина.

Сложностей добавляет технология хранения такого топлива, которое просто так банально в бак не зальешь. Даже в самых современных емкостях для водорода не исключена аварийная утечка. Поэтому первое время ограничения в использовании водородного топлива были чисто технологического плана.

Всерьез об идее использования водорода в качестве топлива задумались только после войны — как раз подоспела холодная война и космическая гонка. Исследования практически одновременно стартовали в Соединенных Штатах и Советском Союзе, однако со временем технологическая инициатива перешла к американцам.

Скептицизм отечественных инженеров был связан в первую очередь с чрезвычайной опасностью эксплуатации водородных моторов разного типа. Малейшая разгерметизация топливной системы приводила к соединению водорода и кислорода в «гремучий газ». Так, при испытаниях отечественных ракетных двигателей на водороде приходилось относить пункты управления не менее чем на 1 100 метров.

Заправленные 2-3 тоннами жидкого водорода двигательные установки представляли собой адские машины в случае нештатных ситуаций.

Несмотря на это, Соединенные Штаты сумели в ноябре 1963 года запустить в серию ракету-носитель Atlas-Centaur, у которой впервые в мире была кислородно-водородная верхняя ступень.

Позже уже у Space Shuttle использовались маршевые двигатели подобной конструкции.

В Советском Союзе наибольшую известность приобрел кислородно-водородный двигатель РД-0120, разработанный для гигантской ракеты-носителя «Энергия».

Ближе к теме данной статьи еще одно мировое достижение советских инженеров — первый в мире самолет на криогенном топливе Ту-155.

Он поднялся в воздух 15 апреля 1988 года с «гибридными» силовыми установками. Дело в том, что один из трех двигателей, расположенный справа, был заменен на водородный НК-88.

Оцените сложности конструкции Ту-155 по воспоминаниям Валерия Солозобова, участвовавшего в постройке уникальной машины.

При проектировании летающей лаборатории пришлось существенно изменить компоновку Ту-154 и решить целый ряд сложнейших технических задач. В хвостовой части фюзеляжа, где располагался пассажирский салон, был оборудован герметичный отсек, и в нем установлен криогенный бак на 20 куб. метров жидкого водорода с экранно-вакуумной теплоизоляцией, которая долгое время сохраняет в баке температуру ниже минус 253 градусов по Цельсию.

Разработка Ту-155 была побочным продуктом программы «Энергия-Буран», в рамках которой также создавали водородный двигатель, правда, ракетный.

В конце 80-х в СССР планировали создать целую отрасль по генерации водорода, отчего его цена должны была упасть до уровня, приемлемого в гражданских перевозках. Осталось только найти желающих сесть в самолет с несколькими тоннами жидкого водорода на борту — даже самые неискушенные пассажиры помнили про трагедию «Гинденбурга», похоронившую дирижаблестроение на долгие годы.

В итоге Ту-155 совершил пять полетов в водородной конфигурации, после чего двигатель НК-88 перепрофилировали на сжатый природный газ. Однако теплотворная способность голубого топлива уже не в три раза выше, а всего на 15 % больше, чем у авиационного керосина.

А вот с хранением определенные сложности остаются — баки должны постоянно удерживать минус 160 градусов.

Впрочем, сжатый газ не оправдал ожиданий, и самолеты до сих пор пользуются керосином.

Сейчас же определенные надежды связывают с гиперзвуковыми машинами, в которых водород может раскрыться по-новому.

Из Австралии с гиперзвуком

Последние новости о водородном моторостроении пришли, откуда не ждали — от австралийской Hypersonix Launch Systems, которой всего чуть больше трех лет от роду.

Тем не менее разработчики предлагают революцию в форме концепта гиперзвукового самолета-доставщика спутников на орбиту. Аппарат Delta Velos оснащен сразу четырьмя гиперзвуковыми прямоточными воздушно-реактивными двигателями Spartan.

Интересно, что для горения водороду не требуется запас кислорода на борту — необходимый окислитель извлекается из потока воздуха на скорости более М=1. Определенным образом разработанный воздуховод двигателя Spartan сжимает потоки набегающего воздуха до такой степени, что впрыскиваемый водород в камере сгорания тут же воспламеняется.

При этом горение поддерживается на сверхзвуковом режиме потока — это ключевой параметр двигателя.

Чем-то подобным уже несколько лет занимаются специалисты отечественного ЦАГИ в рамках работы над водородными прямоточными воздушно-реактивными двигателями.

Как утверждают в Hypersonic, планы у них масштабнее, все-таки двигатель Spartan уже около 30 лет в разработке и даже совершил более десятка суборбитальных полетов. Очевидно, доводкой мотора занимались другие люди — самой фирме, напомним, всего три года.

Для того чтобы запустить в работу гиперзвуковой двигатель, требуется разгонный блок. Эту роль выполняет кислородно-водородный Boomerang, который после отработки топлива отделяется, расправляет крылья и планирует на базу. Все в лучших традициях Илона Маска.

История затевается только ради 50-килограммового спутника в чреве гиперзвукового Delta Velos, который на высоте в несколько десятков километров выйдет в свободный полет, а носитель вернется домой. Максимальная скорость на пике траектории планируется от 5 до 7 Махов.

Пока это только теория, но австралийцы обещают практическое воплощение уже в следующем году.

Правда, пока только в миниатюрном форм-факторе — прототип будет уменьшенной масштабной копией Delta Velos с размахов крыльев 2,8 метра. Настоящий гиперзвуковой носитель спутников будет иметь размах уже 12 метров.

Если все сложится хорошо, то первый полноценный демонстратор технологий должен полететь в 2024 году. При этом у проекта может быть несколько вариантов развития — это и военное воплощение, и гражданский гиперзвуковой самолет, способный пересечь Тихий океан за пару часов.

Такое смелое использование водорода объясняется, прежде всего, мировой «зеленой» стратегией — ведущие страны переходят на электролизный синтез вещества.

В качестве источника экологически чистого электричества выбраны солнечные батареи и ветрогенераторы. Водород должен стать своеобразным энергоаккумулятором на периоды вынужденного простаивания ветряков в штиль.

Именно из таких хранилищ и планируют заправлять свои гиперзвуковые и чрезвычайно «зеленые» дроны Hypersonix Launch Systems.

Однако водород будет все равно экономически невыгоден.

Во-первых, высокая стоимость электричества от ветряков и солнечных батарей в ближайшие десятилетия не составит конкуренции генерации ТЭС и тем более ГРЭС и АЭС.

Во-вторых, для получения водорода из электролиза воды требуются дорогостоящие дистилляторы — простая вода из озера для такого хай-тека не годится. И это также дополнительные затраты.

А если производство «зеленого» водорода действительно станет массовым (ценой неимоверных затрат), то куда утилизировать сотни тысяч тонн рассола, оставшегося после дистилляции исходного?

И не усугубят ли ситуацию проекты гиперзвуковых водородных челноков, расходующих топливо как не в себя?

Дайджест прессы за 26 января 2022 года | Дайджест публикаций за 26 января 2022 года

Авторские права на данный материал принадлежат сайту «Военное обозрение».
Цель включения данного материала в дайджест — сбор
максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по
авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и
качество данного материала.

Сверхлегкая ракета — двигатель на батарейках

07.07.2020

В
обход идти, понятно, не очень-то легко,

довольно
неприятно и очень далеко

Айболит 66

Продолжение, начало — статьи 1, 2, 3, 4, 5, 6

В первой, второй и третьей публикациях цикла было рассказано о
потенциальном рынке сверхлегких ракет-носителей (СЛРН). В четвертой и пятой статьях были рассмотрены некоторые
нетрадиционные решения, которые пытались применять в проектах СЛРН. В шестой статье рассмотрены широкодиапазонные
двигатели. В настоящей статье изучается вопрос замены турбонасосного агрегата
(ТНА) на электрический привод насосов (ЭН) с питанием от аккумуляторных батарей
(АКБ). Статья скучноватая, картинок мало, но полезная, ссылок много.

Зачем ракете батарейки

Единственный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) с ЭН, слетавший в
космос, это Резерфорд (Rutherford) ракеты RocketLab Electron (рис.1-а). Он
оснащен раздельным приводом насосов горючего и окислителя, что позволяет гибко
дросселировать его мощность. Но такая схема не является обязательной, привод
может быть и общим (рис.1-б). Обзор ЖРД Rutherford приведен в статьях [1],[2].
Каждый ЖРД снабжен двумя гидроцилиндрами (синие на рис.1-а), которые позволяют
качать его по двум осям, обеспечивая таким образом управление ракетой. Питание
ЭН осуществляется от АКБ. Следует отметить, что АКБ давно и широко применяются
на ракетах-носителях (РН) и космических аппаратах [3],
но для питания электрических приводов насосов ЖРД они использованы на СЛРН
Electron впервые.

Рисунок 1 -
ЖРД Rutherford с индивидуальным электрическим приводом насоса окислителя и
горючего (а) и альтернативная схема с насосами на одном валу и приводом от
общего электрического двигателя

Основной причиной, почему в ракете Electron применены ЭН, является
недоступность на рынке коммерческих ТНА. Лидер в области разработки и
производства ТНА фирма Barber&Nichols [4] фактически является единственной, кто поставляет ТНА отдельно от ЖРД. Однако
она не выпускает ТНА для ЖРД малой тяги. Насосы же и высокооборотные
электрические двигатели являются серийной коммерческой продукцией, доступной на
рынке, АКБ используются особые, но они тоже серийные.

Пожалуй, единственным подходящим по размерности для СЛРН является
ТНА водородного воздушно-реактивного двигателя НК-88, устанавливавшегося в
конце 80-х годов на экспериментальный самолёт Ту-155. Данный ТНА при частоте
вращения 50 тыс. об/мин может использоваться на водородном НК-88, а при 20 тыс.
об/мин – на метановом НК-89. Ценой немалых переделок этот ТНА можно
приспособить для метанового ЖРД тягой 1,5 — 2,2 тс [5],[6].

АКБ — революция закончилась

Химические источники тока основаны на
окислительно-восстановительной реакции между элементами.

Литий-ионные батареи – лучший выбор при времени работы до 5
мин. Литий является металлом с предельными характеристиками: самой низкой
массой, самым низким электродным потенциалом (–3,05 В) и самой высокой токовой
нагрузкой (3,83 А·ч/г). Литий-ионные аккумуляторы появились
на рынке в начале 90-х годов, история их создания изложена в статье [7],
а разновидности и перспективны развития – в статье [8].
Возможность применения литий-ионных АКБ для питания ЭН ЖРД рассмотрена в работе
[9].
Показано, что необходимо учитывать одновременно два параметра: удельную емкость
E/m и
удельную мощность P/m
(m-масса
элемента). Кроме того, важен ток разрядки, т.е. то, как быстро батарея может
отдать накопленную энергию (C-rate),
т.к. вращение электродвигателя зависит от силы тока. Емкость по току измеряется
в С=ампер·час. В
настоящее время на литий-ионных серийных АКБ одновременно достигнуты E/m
=220 Вт·ч/кг и P/m=2 кВт/кг, полная картина сочетания
этих параметров представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 — Характеристики
современных АКБ различных типов

В отдельных тестах достигнуты удельная энергоемкость литий-ионных
элементов порядка 1,5 кВт·ч/кг и рекордный ток 20
кА/кг массы электродов [10]. Их гибриды с литий-оксидными Li-Ο₂
(которые сами по себе недостаточно мощные, но теоретически могут обладать
рекордной емкостью до 5 кВт·ч/кг [11])
лидируют среди перспективных аналогов по обоим параметрам [12], но внедрены они могут быть не
ранее, чем в течение 10 лет. Это связано с тем, что подача кислорода воздуха в
ячейку, содержащую легко воспламеняющийся литий, требует сложных
технологических решений, кроме того, имеются проблемы с электродами с высокой
плотностью тока. С применением новых материалов анода, например, кремния, можно
ожидать дальнейшего прогресса, однако этому препятствуют трудности: разрушение
и разуплотнение элементов кремниевого слоя, а также рост литиевых дендритов
через электролит.

На режимах высоких нагрузок литиевые батареи начинают
перегреваться. Например, на токе 15С (характерный ток разрядки АКБ в ЖРД с ЭН)
литий-ионные элементы выходят из строя за 600 с [13]. Также, в условиях стратосферы
при нагреве может закипеть растворитель электролита, т.к. ячейки не защищены от
падения давления и начинают разбухать. Безопасной считается эксплуатация АКБ
при температуре элементов ниже 100°С,
иначе могут инициироваться экзотермические реакции [14].
Максимум отдачи энергии наблюдается при температуре 35-41ºС. В сухих сборках
без принудительного охлаждения теплоотвод осуществляется медленнее в несколько
раз, поэтому высокомощные сборки элементов требуется защищать от перегрева даже
для длительности пуска 150-200 с. Ожидается, что контроль температуры батарей хладагентом
поможет на 20% повысить их энергоотдачу.

Литий-серные батареи имеют отличные показатели удельной
энергии (до 1,6 кВт·ч/кг для малых токов разряда), поэтому их
можно рассматривать при длительности работы от 10 мин. Напомним, у СЛРН
Electron время работы первой ступени – 2,5 мин, второй ступени – 6,5 мин, т.е.
применение литий-серных АКБ потребует изменения траектории выведения на более
пологую, что попутно уменьшит гравитационные потери. В литий-серных батареях
используются различные степени окисления серы в составе полисульфид-иона, что,
вероятно, позволяет достигать множества стабильных промежуточных состояний
серного электрода. Максимальный задокументированный ток разряда в лабораторных
условиях – 3С для удельной энергии порядка 1 кВт·ч/кг [15].

Другие авторы полагают, что у потенциально реализуемых изделий ток
разряда не превысит 0,2С [16]. В работе [17] для литий-серных АКБ приняты следующие параметры: 1,2 кВт/кг и 350 Вт·ч/кг, приведено их сравнение с литий-ионными и литий-ионными с
полимерным электролитом АКБ (литий-полимерных). Сделан вывод, что для
применения на СЛРН литий-серные АКБ хуже литий-полимерных.

Для литий-серных лабораторных тестовых микросборок, использующих
структурированные наноуглеродные электроды, значение удельной мощности может
достигать 10 кВт/кг, как у коммерческих суперконденсаторов, но это, как всегда
с нанотехнологиями, дело отдаленного будущего.

Другие типы АКБ – серебряно-цинковые, никель-кадмиевые и
никель-металлогидридные, литий-титанатные по отдельным характеристикам могут
превосходить литий-полимерные элементы, но по интегральным показателям уступают
им (см. рис.2).

Прекрасными разрядными характеристиками обладают АКБ на базе
титаната лития: они быстро заряжаются и дают мощную отдачу по току, что делает
привлекательным их применение в общественном транспорте. Но они очень тяжелые,
и это закрывает им путь в космос.

К литий-ионным близки и отчасти их превосходят серебряно-цинковые
элементы с емкостью до 0,22 кВт·ч/кг и током
разряда до 50C (т.е. удельной мощностью до 10 кВт/кг) [18].

Ближайшими к ним серийно выпускаемыми бюджетными элементами
являются никель-кадмиевые и никель-металлогидридные с мощностью разряда до 1
кВт/кг и удельной энергией в пределах до 0,11 кВт·ч/кг [19].

Гибрид суперконденсатора и элемента питания – «supercapattery»
с использованием наноматериалов является перспективным направлением
исследований. Сами по себе суперконденсаторы обладают максимально
возможной мощностью разряда, превосходящей все известные элементы питания, но
их удельная энергоемкость не превышает 10 Вт·ч/кг [20], что является крайне низким
показателем (см. рисунок 3).

Рисунок 3 -
Соотношение удельной емкости и удельной мощности у источников энергии различных
типов, серым показаны области преимущественного использования

Таким образом, их применение целесообразно при времени разряда в
несколько секунд, например, при страгивании с места автомобиля в городской среде
или других транспортных средств с тяжелым грузом – тепловозов, электровозов,
тягачей и т. п. На СЛРН суперконденсаторы могут быть использованы для раскрутки
ЭН при запуске ЖРД.

Представляется также целесообразным объединить АКБ и
суперконденсаторы в одну сборку. Удельная энергия таких систем в лабораторных
условиях уже достигает 200 Вт·ч/кг, а удельная мощность 3
кВт/кг [21]. При использовании ионных
жидкостей в качестве электролита уже сейчас достигнута емкость на уровне 90 Вт·ч/кг при комнатной температуре и 136 Вт·ч/кг при 80ºС [22] с перспективой увеличения до 230 Вт·ч/кг при
использовании в качестве электролита LiClO₄.
Удельная мощность теоретически может достигать 10-20 кВт/кг, что выше, чем у
турбокомпрессора.

Для СЛРН гибриды суперконденсаторов с АКБ – supercapattery сегодня уже лучше литий-ионных АКБ, но эта технология
находится в самом начале пути своего развития. Кроме того, supercapattery тяготеют к периодичности
функционирования заряд/разряд.

Можно сделать заключение, что в обозримом будущем на традиционной
ракете могут быть применены только литий-ионные АКБ, причем, наиболее вероятно,
с полимерным электролитом. Не следует ожидать улучшения их характеристик более,
чем на 25%. Другие типы батарей и топливных элементов не имеют перспектив на классических
ракетах-носителях.

При этом необходимо учитывать, что масса элементов – это еще не вся
масса АКБ. Так, на гибридных автомобилях масса элементов составляет 0,55 массы
АКБ. В перспективе, с учетом возможностей новых материалов и «высоких» аэрокосмических
технологий, прогнозируется увеличение этого показателя до 0,7-0,8.

Перспективным направлением исследования являются гибриды supercapattery.

Альтернативные источники питания — а если попробовать в обход?

Как будет показано в следующей статье цикла, даже при самых
оптимистичных характеристиках АКБ, ракета с ЭН существенно уступает ракете с
ТНА по весовому совершенству. Не существует ли иных обходных путей, которые
позволили бы получать электричество на борту в количестве и с параметрами тока,
достаточными для привода ЭН?

Топливные элементы (ТЭ) фосфатных, карбонатных, щелочных
классов и твердооксидные (ТОТЭ) обладают существенно большей эквивалентной
удельной энергоемкостью по сравнение с лучшими АКБ. Как сообщает портал GasWorld [23],
дрон на топливных элементах компании MetaVista с баком жидкого водорода и
двигателем FCPM производства Intelligent Energy провел
в небе 10 часов 50 минут. Удельная энергоемкость системы составила 1865 Вт·ч/кг. Для сравнения: энергоемкость систем на основе Li-Ion аккумуляторов редко
превышает 200 Вт·ч/кг.

ТЭ не могут быть мгновенно введены в действие из-за необходимости
разогрева до температур порядка 200-1000ºС, что не является для СЛРН серьезным
недостатком. Время подготовки ракеты к старту, в любом случае, составляет
несколько часов. Большинство ТЭ требуют подачи чистого водорода, что затрудняет
их применение в ЖРД, работающих на углеводородном горючем.

К сожалению, достигнутая удельная мощность серийных ТЭ составляет
около 1 кВт/кг, максимум — 1,25 кВт/кг, т.е. существенно ниже, чем у лучших
литий-полимерных АКБ. Именно невысокая удельная мощность ограничивает
применение ТЭ на борту СЛРН.

Интересными свойствами и способностью работать не только на
водороде, но и на углеводородном горючем, высоким КПД преобразования химической энергии в электрическую обладают
ТОТЭ и родственные им протон-керамические ТЭ [24],
но они еще тяжелее обычных.

Таким образом, как и в случае литий-серных батарей, применение ТЭ
может быть обоснованным при времени работы больше 10 минут, что потребует
запуска СЛРН по пологой траектории.

Интересной идеей является прокачка водорода через протонообменную
мембрану под давлением [25],
предложенная компанией HyPoint,
что позволяет прокачивать через ТЭ в три раза больше водорода, чем в
традиционной конструкции – соответственно, увеличивается в три раза его
удельная выходная мощность (см. рис.4).

Рисунок 4 -
Топливный элемент с воздушным охлаждением и принудительной прокачкой водорода
под давлением фирмы HyPoint

Глава компании Алекс Иваненко заявляет, что достигнута удельная
мощность 2 кВт/кг. Смущает только то, что компания, перебравшаяся из Сколково в
Кремниевую долину, «прославилась» тем, что совместно с небезызвестной
сколковской фирмой Бартини под камеры прессы в первом же публичном показе
отправила своё чудо техники мордой в сугроб [26].
Очевидная безграмотность конструкции беспилотника Бартини, негативная реакция
прессы и насмешки в социальных сетях вызвали специальный пресс-релиз Ассоциации
«Аэронет», смысл которого был в том, что профессионалы к этим самодельщинам
никакого отношения не имеют.

Сама же идея прокачки водорода под давлением на СЛРН может быть
вполне продуктивной, тем более что на борту есть, чем охлаждать ТЭ.

Безгенераторные ТНА в ряде случаев могут быть альтернативой
ЭН на АКБ. В безгенераторных водородных ЖРД рекордная энергия теплоотведения
водорода, получаемая при охлаждении камеры сгорания и сопла, достаточна для привода
турбины ТНА даже на ЖРД малой тяги. Низкие давления и температура перед
турбиной позволяют выполнить её конструкцию надежной и легкой.

Так, в КБХА были разработаны безгенераторные ТНА для привода
отдельно насоса водорода и отдельно насоса кислорода в ЖРД РД-0146 (см. рисунок
5), а также для первого в мире безгенераторного кислородно-водородного ЖРД
Пратт-Уитни Рокетдайн RL10 (США, 1963 г), у которого насосы находятся на одном
валу и связаны через редуктор (рисунок 6) [27].
Применение нового ТНА позволяет расширить диапазон использования двигателя RL10 по тяге – от 5 до 15,6 т
вместо 6,7– 11,0 т.

Применение на таких ЖРД ЭН, АКБ и ТЭ лишено всякого смысла. Однако
с уменьшением размерности турбины КПД её стремительно падает, площадь, с
которой собирается энергия за счет охлаждения камеры сгорания, тоже
уменьшается, а технические сложности нарастают.

1 – ТНА водорода, 2 – ТНА кислорода, 3 – БТНА
водорода, 4 – БТНА кислорода, 5 – камера

Рисунок 5 — Схема системы
питаний водородного ЖРД РД-0146 (КБХА) безгенераторного типа (а) и ротор ТНА
подачи водорода (б)

Рисунок 6 — Схема системы
питаний водородного ЖРД RL-10 (а), ротор водородного насоса (б) и разрез
блочного ТНА (в)

Получение водорода для ТЭ прямо на борту. На ЖРД с
углеводородным горючим для питания ТЭ необходимо использовать дополнительный
источник водорода. Для применения в краткосрочных пусках от 5 минут может
рассматриваться пара «цинк-перекись водорода» [28].
Экспериментальная сборка достигает плотностей мощности 1,2 Вт/см²
(как в коммерческих топливных элементах), топливом служит цинковый порошок,
окисляемый на аноде. Однако такая конструкция ТЭ уступает известным ТНА,
работающим за счет реакции разложения перекиси водорода в газогенераторе. Кроме
того, позиция Роскосмоса – применение на борту СЛРН перекиси водорода в любых
видах нежелательно. Существуют различные твердые порошки, содержащие водород,
например, аминоборан и борогидрид лития, которые отдают при нагревании до 300ºС
от 13% до 15% по массе водорода. Но они не конкурентоспособны с АКБ по
энергоемкости.

Более перспективны жидкие вещества, которые можно использовать для
охлаждения камеры сгорания и сопла ЖРД, например – метанол, который при
нагревании до 300-350ºС разлагается на синтез-газ (СО+H₂). Метанол
имеет сравнительно слабые характеристики теплоотбора и как топливо неинтересен.

Аммиак весьма перспективен. Рассматриваются
кислородно-керосиново-аммиачные ЖРД [29],
в которых доля аммиака может достигать 35% без потери удельного импульса по
сравнению с парой керосин-кислород (см. рис.7). При этом температура горения
снижается почти на 600 — 1000ºС из-за невысокой теплотворной способности
аммиака (меньше, чем у керосина на 30-33%), что упрощает охлаждение камеры
сгорания.

Рисунок 7 — Зависимость идеального удельного
импульса в пустоте (I_у,п) от массового соотношения
кислородно-керосиновых компонентов топливной смеси (K_m) и доли аммиака (в процентах от суммарного
расхода топлива)

Такие характеристики являются следствием высокого значения газовой
постоянной у продуктов сгорания смеси керосин-аммиак-кислород, которая на 10%
больше, чем у керосина с кислородом. А удельный импульс I_у.и.∽ (RT)^½, где R — газовая постоянная,
T — температура. При
использовании в паре с жидким кислородом пустотный удельный импульс аммиака
составляет порядка 2900 м/с, т.е. чуть меньше, чем у керосина, но в смеси с
керосином удельный импульс не ниже.

По интенсивности теплоотбора (при паровой конверсии до 6 МДж/кг)
аммиак уступает только водороду, хотя и сильно. Но все остальные углеводородные
топлива он превосходит в четыре и более раза (паровая конверсия керосина — 1121
кДж/кг, что соответствует теплосъему 0,7 МВт/м²). По
теплопроводности аммиак превосходит керосин в 40 и более раз.

Как хладагент аммиак превосходит и жидкий метан. В последнее время
стали появляться публикации, что содержащейся в тугоплавких сплавах никель
способствует пиролизу метана уже при температуре около 700ºС [30],
что сопровождается образованием сажи. В упомянутой работе предлагается защищать
охлаждаемую поверхность инертным материалом, например, графитом, что достаточно
сложно для регенеративного охлаждения с внутренними каналами сложной формы.

Таким образом, аммиак – отличный хладагент: разлагаясь, он дает
водород. При температуре 500-600ºС аммиак разлагается на водород и азот в
пропорции 1:3. Высокая газовая постоянная и сравнительно низкая температура
парогазовой смеси позволяют сделать турбину ТНА простой и эффективной. Аммиак
можно использовать и внутри камеры сгорания и сопла для организации завесного
охлаждения, при этом он также в 5-6 раз эффективнее керосина. Расчеты
показывают, что при умеренных значениях давления в камере сгорания (80-100 атм)
и применении турбины ТНА с перепадом давления π_т>2, возможно
организовать безгенераторную схему с использованием в качестве рабочего тела
парогазовый смеси уже на первой ступени, тем более, на высотных и
широкодиапазонных соплах.

Аммиак относится к 4 группе опасности, т.е. мало опасен, его утечки
благодаря резкому запаху легко обнаруживаются, в этом отношении он гораздо
безопаснее водорода. Он летуч, и его разливы вызывают меньшие экологические
последствия, чем разливы керосина. Продукты сгорания содержат окислы азота, но
в связи с отсутствием в нем углерода, подбор режимов, при которых выбросы NO_x минимальные, не представляет проблемы. Следовательно, аммиак
можно считать сравнительно безопасной для экологии и персонала добавкой к
топливу.

Ацетам — аммиачно-ацетиленовый раствор. Ацетам имеет
удельный импульс до 4200 м/с в пустоте и до 4000 м/с на уровне моря.
Зависимость удельного импульса от концентрации аммиака в готовой топливной
смеси с кислородом и от соотношения окислителя и горючего (K_m)
приведены на рисунке 8 [31],
где видно, что ацетам существенно превосходит керосин, а при доле аммиака в
топливной смеси 15% требует такого же количества кислорода.

Рисунок 8 -
Зависимость идеальных значений удельного пустотного импульса для продуктов
сгорания в кислороде ацетилено-аммиачного горючего различного процентного
состава от Km при
степени расширения сопла r
= 10,3, (pк = 166 кгс/см² , Km массовое отношение кислорода к
ацетилену/керосину в топливной смеси), процентное содержание аммиака в топливе

Ацетам — высокоэнергетическое топливо, уступающее только водороду.
Оно может храниться при температуре минус 40ºС и давлении около 3 атм, что
хорошо соответствует условиям наддува баков СЛРН по условиям прочности, когда
стартовая тяговооруженность составляет порядка 2. Именно такая
тяговооруженность является оптимальной для ракеты с корпусом из углепластика.
Можно использовать аммиак для охлаждения, а затем смешивать его с ацетамом.
Переход от окислительного газа к нейтральному парогазу снимает целый ряд острых
технических проблем и повышает безопасность эксплуатации ЖРД, в том числе при
многоразовом использовании. Вдобавок к
химической нейтральности, лучше у аммиачной смеси также и работоспособность –
газовая постоянная около 60 Дж/кг·град, тогда как
для окислительного турбогаза она не превышает 30 Дж/кг·град. Следовательно, смешиваемый с ацетамов парогаз также может
использоваться для получения электроэнергии на борту в ТЭ или в качестве
рабочего тела для безгенераторного ТНА.

К сожалению, ацетам плохо изучен. Достоверно известно, что
относительно безопасными могут быть смеси с парциальным давлением ацетилена в
газовой смеси не более 10 атм. Растворимость ацетилена в жидком аммиаке
нелинейно расчет с уменьшением температуры. Соответственно, при сжатии
раствора, выделяться в газовую фазу будет больше ацетилена. Газообразный
ацетилен непредсказуем, коварен и чрезвычайно взрывоопасен. Поскольку он
детонирует при сжатии, а также и при нагреве до 500ºС, то совершено непонятно,
как поведет его смесь с аммиаком в топливных насосах. Все эти вопросы требуют
тщательного изучения и экспериментальной отработки.

С другой стороны, даже смесь ацетилена с аммиаком в пропорции 50-50%
превосходит керосин по всем показателям как ракетное горючее и как хладагент.
Ацетам является весьма перспективным для применения в ротационно-детонационном
двигателе, который при работе на ацетаме и давлении в камере сгорания до 150
атм вообще не требует насосов.

Комбинированная схема с генератором электроэнергии для
подзарядки АКБ может быть использована на классической ракете для вариантов,
когда отбираемой за счет охлаждения энергии не хватает для привода ТНА.
Поскольку удельная мощность электрогенератора в зависимости от частоты вращения
составляет 3-5 кВт/кг, то выгоднее использовать для получения энергии генератор,
а не ТЭ, в тех случаях, когда требуется высокая удельная мощность, т.е. при
классическом вертикальном старте с большим ускорением. Следовательно, мощный
электрический генератор, работающий через высокорейтинговые АКБ или, в идеале,
через supercapattery, является оптимальным источником тока.

Вполне интересным может быть вариант с термоэмиссионным охлаждением
(ТэО), кратко рассмотренным в шестой статье. Напомним, что в типичном случае,
термоэмиссионное покрытие может генерировать электрическую мощность 250 кВт/м²
при температурах более 1500К. Защищаемая конструкция охлаждается при этом на
500-700 гр. С нагреваемых участков собирается электроэнергия с КПД
преобразования в электричество порядка 50%. Её можно использовать для подзарядки АКБ.

Заключение

В настоящей статье были рассмотрены аккумуляторные батареи
различных типов. Показано, что для традиционной сверхлегкой ракеты с быстрым
вертикальным стартом наилучшим вариантом на обозримую перспективу являются
литий-полимерные элементы. Наиболее перспективным направлением исследований
являются гибриды суперконденсаторов и аккумуляторных батарей — supercapattery.

Переход на водород исключает потребность в электронасосах, т.к.
безгенераторная схема с использованием паров водорода из рубашки охлаждения ЖРД
генерирует достаточно энергии для привода насосов. Применение в качестве
горючего смеси керосина с аммиаком и ацетилена с аммиаком представляется
хорошей альтернативой водороду. В этом случае может быть реализована
безгенераторная схема, в том числе, с выработкой водорода на борту для питания
топливных элементов, но более привлекательным с точки зрения удельной массы
выглядит привод от турбины электрического синхронного генератора,
подзаряжающего аккумуляторные батареи. Данная схема отличается наибольшей
гибкостью, поскольку частоты вращения турбины и насосов могут изменяться
независимо друг от друга.

Для подзарядки батарей могут использоваться элементы
термоэмиссионного охлаждения, которые уступают по эффективности теплоотбора
регенеративным системам, использующим керосин, но преобразуют энергию
непосредственно в электричество с КПД порядка 50%.

В следующей статье будет приведен весовой анализ ракет с
электрическими насосами и турбонасосными агрегатами. Будут рассмотрены варианты
различных топлив в сочетании с электрическим приводом.

Благодарности

Автор благодарит за помощь в подготовке статьи и предоставленные
материалы сотрудников Научно — Исследовательской Лаборатории Беспилотных
авиационно-космических систем (НИЛ БАКТС) БГТУ «Военмех»: Станислава Колосенка,
Алексея Колычева и Александра Никитенко.

^{^[1]}
https://thealphacentauri. net/25345-o-dvigatele-rutherford/

^{^[2]}
https://habr.com/ru/post/404025/

^{^[3]}
http://jurnal.vniiem.ru/text/171/14-23.pdf

^{^[4]}
https://www.barber-nichols.com

^{^[5]}
Иванов А.И., Борисов А.В. Кислородно-водородный ЖРД для разгонных блоков
ракет-носителей легкого класса с использованием водородного ТНА, разработанного
для авиационного ГТД. Вестник Самарского государственного аэрокосмического
университета, №3(34), 2012, с.302-306.

^{^[6]}
Иванов А.И., Косицын И.П., Борисов В.А. Анализ схем жидкостного ракетного
двигателя небольшой тяги с авиационным турбонасосным агрегатом на метане //
Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и
машиностроение. 2016. Т. 15, No 4. С. 75-80. DOI: 10.18287/2541-7533- 2016-15-4-75-80.

^{^[7]}
https://habr. com/ru/company/toshibarus/blog/455513/

^{^[8]}
https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/462185/

^{^[9]} Rachov, A. Pavlov, P & Tacca,
H.E. & Lentini, Diego. “Electric Feed Systems for Liquid-Propellant Rockets,” Journal of
Propulsion and Power, Vol. 29, No. 5, 2013, pp. 1171-1180.

doi:
10.2514/1.B34714.

^{^[10]} Linpo Yu,
George Zheng Chen, “Supercapatteries as High‑Performance
Electrochemical Energy Storage Devices”, Electrochemical Energy Reviews, 2020.

^{^[11]} Grande L, Paillard E, Hassoun J,
et al. The lithium/air battery: still an emerging system or a practical
reality? Adv Mater. 2015;27:784–800. doi: 10.1002/adma.201403064.

^{^[12]} L. An, T.S. Zhao et al., “A
low-cost, high-performance zinc-hydrogen peroxide fuel cell”, Journal of Power
Sources 275 (2015) 831e.

^{^[13]} X T. Dong, P. Peng, F. Jiang,
“Numerical modeling and analysis of the thermal behavior of NCM lithium-ion
batteries subjected to very high C-rate discharge/charge operations”,
International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 117, February 2018, pp.
261-272.

^{^[14]} Yang Yang, Yishen Xue, et al., “A
Facile Microfluidic Hydrogen Peroxide Fuel Cell with High Performance:
Electrode Interface and Power-Generation Properties”, ACS Appl. Energy Mater.,
2018, 1, 10, 5328-5335.

^{^[15]} Zhan Lin, Chengdu Liang “Lithium-Sulfur
Batteries: from Liquid to Solid Cells”, J.
Mater. Chem. A, 2015, 3, 936-958.

^{^[16]} Zhu Kunlei, Wang Chao, Chi Zixiang,
Ke Fei, Yang Yang, Wang Anbang, Wang Weikun, Miao Lixiao, “How Far Away Are
Lithium-Sulfur Batteries From Commercialization?” , Frontiers in Energy
Research, vol. 7, 2019, p.123.

^{^[17]} Kaan Gegeoglu, Mehmet Kahraman, Arif Karabeyoglu. Assessment of
Using Electric Pump on Hybrid Rockets. Conference: AIAA Propulsion and Energy
2019 Forum. DOI: 10.2514/6.2019-4124.

^{^[18]} Thomas P. J. Crompton, Battery
Reference Book, Elsevier, Mar 20, 2000.

^{^[19]} Siraj Sabihuddin, Aristides E.
Kiprakis and Markus Mueller, “A Numerical and Graphical Review of Energy
Storage Technologies”, Energies 2015, 8, 172-216.

^{^[20]}
М.Сизов, “Устройство для выравнивания напряжений на элементах батареи
суперконденсаторов”, Современная Электроника, № 1, 2013, c 40-43.

^{^[21]} Linpo Yu,
George Zheng Chen, “Supercapatteries as High‑Performance
Electrochemical Energy Storage Devices”, Electrochemical Energy Reviews, 2020.

^{^[22]} Yu LP., Chen GZ. High energy
supercapattery with an ionic liquid solution of LiClO4. Farad Discuss. 2016;190:231–240. doi: 10.1039/C5FD00232J.

^{^[23]}
https://www.gasworld.com/hydrogen-powered-uav-sets-record-in-the-sky/2016427.article

^{^[24]} Duan C, Kee RJ, Zhu H, Karakaya C,
Chen Y, Ricote S, et al. Highly durable, coking and sulfur tolerant,
fuel-flexible protonic ceramic fuel cells. Nature 2018;557:217–22. doi:10.1038/s41586-018-0082-6.

^{^[25]}
https://naukatehnika.com/turbo-toplivnyie-elementyi-evtol.html

^{^[26]}
https://nplus1.ru/news/2018/12/08/bartini

^{^[27]}
А. И. Дмитренко, А. В. Иванов, В. С. Рачук. Развитие конструкций турбонасосных
агрегатов для водородных ЖРД безгенераторной схемы, разработанных в КБХА.
Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. No 4 (24) 2010 г., с.38-48.

^{^[28]} L. An, T.S. Zhao et al., “A
low-cost, high-performance zinc-hydrogen peroxide fuel cell”, Journal of Power
Sources 275 (2015) 831e.

^{^[29]}
В.И. Архангельский, В.Н. Хазов. Кислородно-Керосино-Аммиачные топливные композиции
в ЖРД. http://lpre.de/resources/articles/83121926.pdf.

^{^[30]} R. Minato, K. Higashino, M.
Sugioka and Y. Sasayama. Control of LNG Pyrolysis and Application to
Regenerative Cooling Rocket Engine. https://www.intechopen.com/books/heat-exchangers-basics-design-applications/control-of-lng-pyrolysis….

^{^[31]}
Хазов, В.Н. Ацетилено-аммиачные растворы как высокоэффективное горючее
кислородных ЖРД [Teкст] / В.Н. Хазов // Труды
НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко. – 2008. – No 26. – С. 48-67.

#Аэроспейснет, #ракета, #космос

Space engineers как запустить водородные двигатели

Широко используются на поверхности планет( Земля идеально подходит). Для функционирования необходима энергия, полученная от батарей, реакторов и тд.

Плюсы	Минусы
Просты в использовании	Бесполезны в космосе
Хорошее соотношение мощности/ скорости разгона

Об этой игре

Space Engineers — игра песочница с открытым миром, основанная на творчестве и исследованиях

Игроки строят космические корабли, космические станции, планетарные аванпосты различного размера и назначения, пилотируют корабли и путешествуют в космосе, чтобы исследовать планеты и собирать ресурсы для выживания.

Благодаря творческому способу и режиму выживания, нет предела тому, что можно построить, использовать и исследовать.

В Space Engineers реализован реалистичный физический движок, основанный на объемах: все в игре может быть собрано, разобрано, повреждено и уничтожено.

В игру можно играть как в одиночном, так и в многопользовательском режимах.

Энергохлам: Россия тратит миллиарды на ракетные двигатели. Они устарели и никому не нужны

Предприятия космической отрасли России уже в 2020 году ощутят негативные последствия, вызванные отказом США от покупки двигателей РД-180 и РД-181, говорится в пояснительной записке к годовому отчету за 2017 год НПО «Энергомаш». Почему известные на весь мир ракетные двигатели сегодня оказались невостребованными не только за рубежом, но и в России, разбиралась «Лента.ру».

Если долго прыгать на батуте

Формально отказ США от покупки РД-180 и РД-181 объясняется требованиями американского законодательства. В пояснительной записке отмечается, что 12 декабря 2017 года Конгресс Соединенных Штатов принял закон о полномочиях в сфере национальной обороны на 2018 финансовый год, вносящий важные изменения в порядок государственных закупок Минобороны страны.

«В 1603 разделе рассматриваемого закона отдельно указано, что к странам, подпадающим под рассматриваемый запрет, относится и Россия. Ограничения не будут применяться к запускам, осуществляемым до 31 декабря 2022 года.

Однако с учетом сроков производства ракет-носителей российские предприятия начнут испытывать негативные последствия уже в 2020 году», — отмечается в записке.

В «Роскосмосе» о возможности отказа США от покупки российских ракетных двигателей и грядущих последствиях рассуждают давно, особенно активно — после событий 2014 года на Украине. При этом одни официальные лица напрямую заявляли об острой зависимости «Энергомаша» от американских партнеров, тогда как другие всячески игнорировали данный факт.

«Сегодня зарубежные контракты обеспечивают более половины выручки, остальное — госзаказ. Основная часть выручки формируется из поставок ракетных двигателей в США — РД-180 для United Launch Alliance и РД-181 для Orbital ATK», — сказал в январе 2018 года гендиректор «Энергомаша» >Игорь Арбузов.

Сборочный цех ракетных двигателей серии РД-180 в НПО «Энергомаш» Юрий Машков / ТАСС

Естественно, что с незавидными перспективами российской космической отрасли знакомы и США.

«Российские официальные лица продолжают бить в барабан», говоря о запусках США ракетных двигателей РД-180 для Atlas 5 и о том, что российские «Союзы» остаются единственным средством достижения МКС, писал в SpaceNews через неделю после заявлений Арбузова американский журналист Мэтью Боднер, однако «совсем не развита общественная дискуссия о том, что означал бы конец такому положению вещей для российской космической отрасли».

Читать еще: Что показывает датчик прогрева двигателя

В своей публикации журналист отмечал, что в 2014 году НАСА и «Роскосмосу» удалось сохранить деловые отношения, несмотря на заявления российских политиков, в частности предложение США использовать для полетов на орбиту батут, сделанное Дмитрием Рогозиным, занимавшим в то время должность вице-премьера правительства России.

На заметку Боднера незамедлительно отреагировал Рогозин, назвав публикацию хамской. «Никогда наша ракетно-космическая отрасль не зависела от американцев. Было как раз прямо наоборот», — заверил Рогозин. Тогда же чиновник, сославшись на коммерческую тайну, отказался называть суммы, которые «Энергомаш» получает от США за продажу ракетных двигателей.

Выручка и затраты

Реальную степень «независимости» российской ракетно-космической отрасли от американцев раскрывает та же пояснительная записка к годовому отчету «Энергомаша».

В 2018 году предприятие, говорится в документе, планирует поставить заказчикам силовые агрегаты трех типов — 11 двигателей РД-180, два РД-191 и шесть двигателей РД-181. То есть из 19 ракетных двигателей 17 предназначены для США и только 2 — для России.

Неудивительно, что в документе «Энергомаш» называет себя «экспортером высокотехнологичной и наукоемкой продукции со значительной частью выручки, номинированной в долларах США, и основной частью затрат, номинированных в рублях».

Поставляемые «Энергомашем» в США двигатели РД-180 в настоящее время используются в ракетах Atlas V, а РД-181 — в Antares. Действующие соглашения предусматривают поставки до конца 2019 года.

Договор от 1997 года предусматривал поставку 101 двигателя РД-180 на общую сумму около 1 миллиарда долларов. В 2016 году США заказали у НПО еще 18 двигателей РД-180.

Стоимость опциона на поставку 60 двигателей РД-181, заключенного в 2014 году, не превышает 1 миллиард долларов.

Несложно оценить, что один РД-180 обходится американской стороне минимум в 10 миллионов долларов, тогда как один РД-181 стоит не менее 15 миллионов долларов. Также очевидно, что поставляемые по договору 2016 года РД-180 уже не могут быть дешевле РД-181 хотя бы потому, что первый силовой агрегат сложнее и в два раза мощнее второго.

Упущенное время

США начали покупать у России РД-180 по двум основным причинам. Во-первых, американцев привлекли характеристики и цена российского двигателя.

Во-вторых, таким образом западные партнеры избежали продажи за бесценок советских ракетных технологий в Китай.

Если бы США не согласились покупать РД-180 у РФ двадцать лет назад, не стоит сомневаться, что сегодня аналогичные силовые агрегаты были бы у КНР. Ситуация с продажей советских технологий пилотируемой космонавтики наглядно это демонстрирует.

Однако сегодня ситуация принципиально отличается от той, что была 20 лет назад.

Еще в январе 2018 года Арбузов признал, что хотя Китай «создает двигатель, близкий по своим характеристикам к российскому РД-180», «Энергомаш» допускает сотрудничество с Поднебесной «в области научно-исследовательских работ, обмена специалистами, консультаций в решении возникающих проблем». Если Россия и продаст Китаю свои ракетные технологии, то наверняка условия сделки не будут столь выгодными, как в случае с США.

Отказ США от РД-180 и РД-181 можно объяснить несколькими причинами. Во-первых, отпадает острая потребность в ракете Atlas 5, которую сегодня с успехом заменяют дешевые Falcon 9 и Falcon Heavy.

Последний носитель, между прочим, недавно получил сертификацию Пентагона на запуск космических аппаратов сразу на все нужные военным опорные орбиты. Во-вторых, в 2020 году должна полететь ракета Vulcan, создаваемая на замену Atlas 5.

Тогда же должен стартовать носитель New Glenn компании Blue Origin. В-третьих, и, пожалуй, это самое важное, разрабатываемые американские тяжелые ракеты получат новые двигатели на топливной паре метан-кислород.

Сегодня силовые агрегаты, использующие керосин, уходят на второй план, а их созданием если кто и занимается, то небольшие аэрокосмические стартапы, работающие над собственными легкими носителями.

Читать еще: В масле двигателе вода чем промыть

Возникает естественный вопрос: куда уходили сотни миллионов долларов, которые Россия получала от США за ракетные двигатели? В настоящее время видно, что эти денежные средства направлялись явно не на создание перспективных ракетных силовых агрегатов.

Все 20 последних лет подмосковный «Энергомаш» занимался исключительно упрощением и доработкой РД-170, оставшегося от советской сверхтяжелой ракеты «Энергия».

При этом внутри России потребность в продукции «Энергомаша» незначительна: РД-171 устанавливался на украинскую ракету «Зенит-2», а РД-191 — на российскую «Ангару».

От керосина к метану

В июне 2018-го генеральный директор «Энергомаша» Игорь Арбузов заявил, что ракетные двигатели на метане перспективнее силовых агрегатов на керосине, а США опережают Россию в создании таких установок.

«Наибольшая степень готовности сегодня у американской компании Blue Origin, она ведет активные работы по созданию двигателя BE-4, который должен заменить двигатель РД-180, поставляемый нами для американской компании ULA», — сказал Арбузов.

Ракетный двигатель BE-4 Wikipedia

Он отметил, что современному рынку требуются недорогие, а также «максимально простые и надежные решения». «В наибольшей степени этим требованиям сегодня отвечает метан, поскольку он имеет наиболее развитую сырьевую базу, а по энергетике превосходит керосин», — сказал Арбузов.

По его словам, «метан — это наиболее универсальное средство, позволяющее с использованием меньших ресурсов и вложений восстановить агрегат для повторного использования ступени», поскольку «газ практически не дает нагара, агрегаты не испытывают таких нагрузок, как при использовании других видов топлива, например смеси кислорода с керосином или кислород-водородного топлива».

Гендиректор также добавил, что «Энергомаш» совместно с КБХА (Конструкторское бюро химавтоматики) работает над двигателем на метане, который «в металле» планируется создать до 2020 года.

«На сегодняшний день это в большей степени научно-технический задел, поскольку пока нет средства выведения, на которое мог бы быть установлен такой двигатель.

По крайней мере, в той версии федеральной космической программы, которая есть сегодня», — пояснил Арбузов.

Впоследствии слова Арбузова подтвердил главный конструктор «Энергомаша» Петр Левочкин, который заявил, что «выпущен эскизный проект, где рассмотрены все типы схем» силовых агрегатов на метане. Фактически кроме двигателей на керосине и гептиле у России ничего нет.

По словам главы научно-технического совета «Роскосмоса» Юрия Коптева, Россия единственная из космических держав не использует водород в качестве топлива в ракетных двигателях (хотя такой силовой агрегат использовался в ракете «Энергия»). Например, Atlas 5 имеет водородные двигатели RL-10A-4-2 на второй ступени, а все силовые агрегаты американской Delta 4 и вовсе работают на водороде.

Читать еще: Щелчок в инжекторе двигатель не заводится

Российская космическая отрасль известна множеством проектов, которые существуют исключительно на бумаге. Если «Энергомашу» не удалось создать силовой агрегат на метане, продавая американским партнерам РД-180, то крайне сомнительно, что такой двигатель появится тогда, когда сотрудничество с США свернется.

Перестарались

На самом деле ситуация с «Энергомашем» еще хуже.

На предприятии, заявляя о многоразовом использовании своих силовых агрегатов, всячески игнорируют фактическую невозможность создания ракеты с многоразовой ступенью на основе двигателей семейства РД-170.

Причина заключается в том, что любой из производимых подмосковным предприятием агрегатов оказывается слишком мощным для того, чтобы обеспечить вертикальную посадку первой ступени, как это делает SpaceX.

При вертикальной мягкой посадке первой ступени Falcon 9 из ее девяти двигателей Merlin 1D+ работает всего один центральный силовой агрегат, притом на конечном участке траектории — на минимально допустимой мощности.

Изделия «Энергомаша» просто не способны на это — любой из производимых подмосковным предприятием агрегатов, работая даже на минимальной мощности, будет удерживать ступень в воздухе до тех пор, пока не закончится топливо, после чего элемент ракеты совершит жесткую посадку.

Конечно, эту проблему можно решить увеличением массы первой ступени, однако в таком случае неизбежно упадет масса выводимой полезной нагрузки.

Девять двигателей Merlin 1D+ первой ступени тяжелой ракеты Falcon 9 SpaceX

Остается вариант спасения двигателя при помощи парашюта, однако в этом случае ступень ракеты будет совершать жесткую посадку, после которой ее повторное использование без капитального ремонта попросту невозможно.

Фактически двигатели семейства РД-170 если и допускают использование в многоразовой ракете, то лишь тогда, когда ступень такого носителя получит крылья. В этом случае мягкая посадка будет совершаться планированием элемента ракеты. Возможности России реализовать подобный проект сегодня вызывают большие сомнения.

Дополнительно стоит отметить, что именно из-за невозможности использования изделий «Энергомаша» в составе многоразовой ракеты компания S7 Space, которой принадлежит «Морской старт», запланировала возобновить производство ракетных двигателей НК-33 и НК-43 для создания возвращаемой ракеты «Союз-5SL».

Перспективы

Получается, что современной России не требуется большое число ракетных двигателей, а интерес США и Китая к советскому наследию стремительно угасает. Фактически выручка «Энергомаша» в результате отсутствия спроса на его продукцию упадет в разы, что не может не сказаться на ракетной отрасли.

В такой ситуации один из ведущих мировых производителей ракетных силовых агрегатов рискует превратиться в еще одно убыточное предприятие наподобие «Центра Хруничева».

Рогозин в июне 2018 года заявлял, что госкорпорация рассмотрит вопрос об использовании в «Союз-5» двигателя на основе метана, однако в КБХА явно не торопятся с созданием новой силовой установки.

Вместо этого «Энергомаш» сконцентрируется на выпуске РД-191 для «Ангары», а фактически — на технологиях вчерашнего дня.

Space engineers как запустить водородный генератор

Источник

Новый ресурс в Space Engineers — водород

Дубликаты не найдены

Ну вот, все же решил узнать что это такое и с чем едят космоинженеров. Начал играть в маленьком спасательном корабле и заметил, что урана у меня всего ничего. Ну что делать? Бур в руки и марш в космос. На радостях накопал 7 тон урановой руды, да загрузил все это в один единственный очиститель. В общем, долго же это будет перерабатываться, а выкидывать жалко. Поздравьте, я — дебил.

P.S. Воть, на данный момент, уже 12 кг слитков урана, которых, при нынешнем потреблении, хватит наааа. Да хоть попой жуй.

Первым делом нужно заделать буровой корабль со стыковочным шлюзом, конвеером и трюмом. Чтобы не вручную кандыбаться с отобойником.

Боюсь, если ковырять это все буром, то порода по всему космосу будет разлетаться. Тут ,вон, в ручную-то копаешь, так чуть зазеваешься и нет камня. Правда, я вот сейчас уже приноровился — прокопаюсь внутрь астероида, и раскапываю его изнутри, оставляя стенки. А потом просто подгоняю корабль задом к норе и переношу руду. Вот, на две больших солнечных панели наковырял.

Там у бура всасыватель есть, автоматически вся порода в бур уходит, по конвееру в трюм, из трюма через шлюз можно сбрасывать в корабль с заводом либо на станцию, если таковую построишь.

Хм, вот как. Тогда можно просто базовый корабль попробовать переделать — на нос поставить штангу из конвейерной трубы, не ее конец бур, и соединить это с остальной системой

Лучше отдельный построить. Во-первых, базовый корабль относится к большим судам и ресурсов на бур там нужно очень много. Во-вторых, бурить будет неудобно и опасно — запросто можешь сломать корабль.

Дырка, через которую видно генератор гравитации — последствие бурения на стартовом корабле.

Мне просто так было бы удобнее — один день всего играю, так что не знаю, как из одного корабля в другой перекидывать ресурсы.

Да это проще простого, у тебя на твоем основном корабле есть вот такая хреновина — Connector. На русском наверное соединитель или как-то так называется. Строишь на буровом корабле такой же. Потом подводишь их друг к другу и нажимаешь английскую «X» и корабли стыкуются.

После постройки водородного бака медпункт перестал заправлять костюм водородом. Что делать?

приземляешься на планету и начинается medieval engineers

И? Кто играет — и так узнают, а тем кто не играет глубоко похуй.

Игра в раннем доступе, и многие, её купившие, не играют пока-что, в ожидании планет и оптимизации мультиплеера. Для таких людей узнать о глобальном изменении будет интересно.

Так же многие ставили пиратку, допустим пол года назад — и она не впечатлила ввиду отсутствия движков на жидком топливе (приближенее к реальности), а теперь купят лицуху за 450р.

и разрабы заработают денег -> ускорят работу -> я получу полноценную игру раньше)))

Или проебут все эти деньги, как это обычно бывает, проект загнётся, а ты нихуя не получишь:)

да уж второй год не проёбуют, еженедельные обновы и прочее. Вы просто разучились верить в людей)))

а что eve onlin уже не устраивает??

Когда после 40 попросили паспорт на кассе

Навигация в мерсе

Так вот почему так долго ждёшь заказ)

Дежавю

Вопрос — Ответ

Девчонка спрашивает: «Взрослые парни, почему вы продолжаете играть в видеоигры?»

Парень отвечает: «По той же причине, почему вы носите мейкап, краситесь. Это отличный способ убежать от реальности.»

Блохер

В Москве поймали блогера, который был одет как полицейский. Чудик надел полицейскую форму и даже взял игрушечный пистолет, что бы снимать тупые пранки.

Зеландия

А все потому что из ривии

Как сократить сроки ОРВИ

Словарный запас

Просто выключу, я ни чего не видел.

Тема первого родительского собрания в этом году

Видеограф, фотограф,банкетный зал, ведущие, машины, залы, инстаграмм. 9 класс.

Ответ на пост «Дежавю»

Кстати, о малолетних троллях.

Когда сыну моих друзей исполнилось три, папа собрал ему шведскую стенку. Если ребенок по ней не лазал, он на ней висел. Даже спать пытался на антресолях, куда можно было попасть с верхних ступенек.

В пять Диму отдают в детский сад. В первый день мама приходит его забирать.

Ей на встречу радостно выбегает вся группа и все кричат, что научили ее ребенка забираться на лесенку! Мама в недоумении отводит ребенка в сторону и интересуется, что это было? Оказалось, что на занятиях по физкультуре им велели лезть на шведскую стенку.

Дима, отстаивая свое личное пространство, заявил что не умеет. И вот час вся группа, во главе с воспитателем объясняла Диме куда ставить ножку, где держаться ручкой. Эта личинка Люцифера за час ни разу не улыбнулась. Час изображал задержку развития, когда надоело — поднялся на три ступеньки.

Источник

Советы новичкам в Space Engineers

Основы выживания в Space Engineers: строительство, ресурсы, корабли

Двигатели в Space Engineers

В Space engineers существует несколько видов двигателей. Какие-то двигатели позволяют уверенно бороздить необъятные просторы космоса, другие эффективно работают на поверхности планет. В этой статье будут разобраны все типы движков, а также их преимущества и недостатки.

Атмосферные двигатели

Атмосферные двигатели подойдут для перемещения планет с атмосферой

Плюсы	Минусы
Просты в использовании	Бесполезны в космосе
Хорошее соотношение мощности/ скорости разгона

Водородный двигатель

В отличие от атмосферных, эти движки могут функционировать как в космосе, так и на планетах. Для питания используется водород, получаемый при переработке льда в генераторе O2/h3.

Водородные двигатели

Такие двигатели для работы должны быть соединены с источником водорода — водородным баком. В некоторых ситуациях это может быть очень неудобным. Согласитесь, что прокладывать десятки труб по всему кораблю то еще удовольствие.

Еще одним недостатком является то, что водородные ускорители потребляют очень много водорода. Ввиду этого, если вы стартуете на планете и планируете подняться в космос — постройте несколько резервуаров с водородом.

Желательно их полностью заполнить перед взлетом — ведь ты не хочешь, чтобы на высоте в 20-30 км у тебя закончился водород и твой корабль начал неконтролируемое падение?

Однако, этим движкам не нужна энергия. Таким образом, даже если на корабле закончится энергия — двигатели не перестанут работать. Все преимущества и недостатки можно выделить в такой вот таблице:

Плюсы	Минусы
Работает во всех средах	Необходимо соединять каждый двигатель с водородным баком
Быстрый разгон	Очень прожорливы
Не требуют энергию

Ионные ускорители

Предназначены для перемещения только по космосу, а также по поверхности объектов с нулевой гравитацией. Чем у объекта больше гравитация, тем менее эффективны эти двигатели. На поверхности той же Земли они будут практически бесполезными.

Ионники

Разгоняются медленнее, чем водородные ускорители, потребляя при этом большое количество энергии. Именно поэтому рекомендуется использовать реакторы, работающие на уране. Поэтому, если вы нашли источник урана и планеты вас не интересуют — ионные ускорители идеально подойдут.

Плюсы	Минусы
Хорошая мощность	Не работают на планетах с атмосферой
Не нужно заморачиваться с трубами, как у водородных ускорителей	Потребляют много энергии

Таким образом

Атмосферные двигатели используются на планетах с атмосферой, ионные ускорители только в космосе. Водородные двигатели являются универсальным средствам передвижения, и если у вас есть много льда — они вам понравятся.

Прыжковый двигатель

Разительно отличается от всех остальных двигателей в связи с тем, что позволяет перемещаться сразу на расстояние до 2000 км. Сам двигатель имеет несколько стадий:

Стадии прыжкового двигателя

Красным обозначается обесточенный двигатель. Желтый цвет свидетельствует о том, что двигатель находится в процессе зарядки (подготовки к прыжку). Если прыжковый двигатель горит зеленым цветом — все готово и можно совершать прыжок.

Через панель управления кораблем вы можете задавать расстояние прыжка — от 5 до 2000 км. Для совершения прыжка перетащите двигатель в панель инструментов, выбрав команду Прыжок. Активировать прыжковый двигатель можно только находясь в кокпите.

Подготовка в прыжку

После активации прыжкового двигателя пойдет обратный отсчет 10 секунд, после чего корабль будет перемещен на заданное расстояние. Чуть ниже я выписал несколько важных моментов, которые могут быть вам полезны.

Прыжковый двигатель устанавливается только на большие корабли.
Перед использованием двигателю необходима полная зарядка, а после прыжка потребуется некоторое время на восстановление этой способности.
На корабле может быть активирован только 1 варп-двигатель. Таким образом, совершив 1 прыжок вы не сможете тут же активировать второй двигатель. Вы можете поставить несколько двигателей в качестве подстраховки на тот случай, если один из них выйдет из строя. Помимо этого, чем больше двигателей вы ставите на корабль — тем на большее расстояние можете совершать прыжок.
Совершать прыжки на максимальное расстояние в 2000 км (при 1 прыжковом двигателе) можно при условии, что ваш корабль имеет массу менее 1.4 миллиона кг (с учетом пристыкованных кораблей, контейнеров и тд). В случае превышения массы идет снижение максимальной дальности прыжка.
Если перед прыжком внутри вашего корабля имеются не пристыкованные корабли, а также члены экипажа, не сидящие на сиденьях/кабинах/криокамерах, то после прыжка они не переместятся с кораблем и останутся в исходной точке.
В радиусе 2 км от точки выхода из варпа не должно быть никаких объектов. В противном случае выход из прыжка будет выполнен за 2 км от мешающей структуры.

Как включить водородный двигатель в space engineers

Обновлено: 17.01.2022

Обновление 01.103: Исправления багов и производительности, Исправлен взлом турели

На этой неделе мы представляем вам исправление ошибок и улучшение производительности игры. Увеличено быстродействие игры, когда много кораблей находится вдалеке(теперь память не будет заполняться кораблями на грани видимости). Улучшена производительность турелей. Исправлен взлом контейнера с боеприпасами турели , а так же G-меню при первом запуске будет запускаться быстрее.

В заключении, мы хотели добавить, что наша разработка сфокусированна все больше на новых обновлениях и функционалу, который мы намерены издать в ближайшем будущем.
— исправлен взлом контейнера с боеприпасами турели — исправлена производительность турели — небольшие улучшения FPS (особенное заметны при наличии нескольких крупных кораблей на большом расстоянии) — исправлена работа G меню (благодарим Andrew Woodall за публикацию исправления на GitHub) — исправлено игнорирование включения/отключения блоками (LCD панели, искусственная масса, генераторы гравитации) — исправлена индикация красным кислородной фермы при размещении в креативе — исправлена проблема с прыжковым двигателем при соединении с другой структурой
— исправлена блокировка действия включить/выключить у выбрасывателя

Space Engineers — Обновление 01. 103: Исправления багов и производительности, Исправлен взлом турели

Обновление 01.104: Исправления багов, разблокировка обучения

В обновлении на этой неделе мы выпустили несколько новых багфиксов и улучшений, чтобы подготовить игру к выходу самого крупного обновления с момента выхода игры (и вы знаете, какого). Кроме того, мы представляем важное изменение в обучении.

С этого обновления обучающие сценарии работают по следующему принципу: последующий этап обучения разблокируется только после выполнения предыдущего, чтобы новички, и вернувшиеся после перерыва игроки смогли узнать обо всех базовых аспектах игры.

Обучающие сценарии стали более информативными, и могут рассказать о возрождении и восполнении энергии в мед. блоке, а также функциях кокпита.

Помимо этого, теперь вы можете вращать любую структуру на 90 или на 1 градус, удерживая кнопку CTRL для вращения под прямым углом, и кнопку ALT для вращения на 1 градус.

— Разблокировка обучающих сценариев по порядку

Space Engineers — Обновление 01.104: Исправления багов, Обновления обучения

Обновление 01.105 — Водородные двигатели, Улучшение мультиплеера и батарей, Сдвижные двери.

Космические инженеры празднуют 2й юбилей, и мы готовы представить интересное обновление. Обновление включает в себя улучшения и исправления, а так же блок, добавленный по совету игроков: сдвижная дверь, которая пропускает космонавта под любым углом. Мы изменили поведение малых и больших батарей, а так же ввели новый компонент — сверхпроводник.

Теперь кокпит на малом корбле имеет конвеерный выход спереди. Еще одно важное изменение: гасители инерции больше не имеют 10-кратную силу. В обновлении на этой недели мы также представили водород и водородные двигатели, водородные цистеры и баллоны, все эти новые блоки подводят нас к выходу планет.

Имейте в виду, что это первая итерация, но мы ее решили ввести в игру уже сейчас в качестве подарка в честь второго юбилея игры.

Мы также представили улучшения мультиплеера, а так же подготовили игру к выпуску нового функционала и обновлений в течении следующих недель. Если вам не нравятся изменения мультиплеера, вы можете вернутся к старому коду через вкладку Бет в свойствах Космических Инженеров в стиме.

— новые выдвижные двери — компонент «суперпроводник» — обновленное функционирование батарей — обновленный кокпит дл малых кораблей — добавлены водородный двигатель, цистерна и баллон для водорода — изменена работа реактивного ранца в режиме выживания
— изменена работа гасителей инерции
Руководство по использованию батарей
С теперешнего дня все новопостроенные батареи будут иметь 30% от максимального заряда, однако при их разборке компонент «энергетические ячейки» будет превращаться в металлолом. Также батареи тепреь могут находится в одном из четырех состояний (не выбрано, только зарядка, только подзарядка, полу-автоматический): — когда выбран режим «только зарядка» батарея будет только принимать энергию повышая свой заряд — когда выбран режим «только подзарядка» батарея будет только отдавать энергию
— когда выбран режим «полу-автоматический» батарея будет переключаться между зарядкой и подзарядкой как и раньше

Водородные двигатели сильнее существующих ионных, но они требуют водород, поставляемый по конвеерным системам для работы. Кислородный генератор теперь производит водород и кислород из льда.

Водородные двигатели являются наиболее эффективным способом покинуть атмосферу или придать мощное ускорение полету, но требует объемный бак, и конвеерное соединение. Вам также требуется использовать водород для питания реактивного двигателя на космонавте, питание с помощью баллонов в инвентаре.

Игрок будет сжигать топливо в личном реактивном ранце быстрее при высокой гравитации. Мы также добавили возможность мододелам создавать новые виды топлива и новые виды двигателей, работающих на этом топливе.

Объяснение изменения механики работы гасителя инерции

Покинуть зону естественной гравитации планеты должно быть не так просто, а коррекция поведения гасителей инерции меняет модель полета корабля, в том числе и в атмосфере. Гасители теперь имеют такую же мощность, как и остальные двигатели.

При малом количестве тормозных двигателей корабль будет останавливаться существенно позже. Малые корабли имеют модификатор х5 на гасителях для того, что бы они оставались более управляемыми, по-сравнению с большими кораблями.

Мы также открыли возможность измениять модификатор, так что сообщество может сделать новое поведение кораблей, или вернуть старое.

Инструкция по переключению в Steam на бету версию.

Что бы получить доступ к ветки Бета, следуйте в свойства игры, вкладка бета-версий и выбирете старый билд под названием «old_multiplayer». Пароля не требуется.

— улучшения работы мультиплеера — улучшения работы роторов — исправлена проблема с появлением эффектов прыжка даже когда прыжковый двигатель не использовался
— исправлены пробле
В данном гайде для новичков, мы с вами рассмотрим, принцип работы водородного генератора.
Что делать если водородный генератор не включается?

Очень долго мучился с проблемой неработающих водородных генераторов. Те, которые должны электричество вырабатывать. Искал в инете инфу, часто на эту страницу попадал. Решение случайно обнаружил в комментах под одним из видосов.

Это смешно, но решение оказалось простое: в панели управления отключить и снова включить генераторы ))) Кто-то писал, что ему помогло подключение конвейерной трубы, потом ее снос и снова подключение. У меня заработало после вклвыкл. На всякий случай: играю не в пиратку — делюкс-версия.

Пишу для тех, кто так и не нашел решения. Ибо я раза с третьего наткнулся, в разное время возвращаясь к Инженерам.

Электричество является ресурсом игрового пространства, который используется для питания большинства устройств, включая скафандр игрока.
Электричество создается с помощью маленького Механика получения электроэнергии
Реакторы являются основным стабильным источником энергии на корабле, для работы требуют Слиток урана в качестве топлива.

1 кг урана преобразуется в 1 МВт энергии в 1 час, то есть реактор, который должен поставлять 1 МВт в секунду на судно или станцию будет потреблять 1 кг урана каждый час,но если реактору надо поставить 2 МВт в секунду, он переработает 1 кг урана в два раза быстрей. Нет никакой разницы, сколько реакторов у вас в сети, реакторы, которые не нужны, будут простаивать.

Батарея является хранилищем электричества, его целесообразно объединять с солнечными батареями.

Приоритеты силовых систем

В игровом пространстве на использование электричества существуют приоритеты, осуществляется контроль с помощью автоматического интеллектуального управления питания подсистем.

Целью этой системы является разумное использование резервов электричества.

Например, электросеть будет по возможности работать на солнечных панелях и только в случае дефицита или уничтожение последних переключится на батареи или реактор.

В дополнении к этому, электрическая сеть будет же выделять энергию в приоритете определенным подсистемам по сравнению с другими в случае возникновения дефицита мощности.

Источники питания в порядке приоритета

Солнечная панель
Аккумулятор
Большой реактор / Малый реактор

Подсистемы в порядке приоритета

Оборона — турели и т.п.
Конвейеры
Заводы — генератор кислорода, сборщик, перерабатывающий завод
Двери — двери и герметичные двери ангара
Интерьер — поршни, ротеры, лампы, мед. пункты, генераторы гравитации, подавляющее большинство электроники
Зарядка — зарядка костюма игрока пока он находится в кресле капитана или кабине
Гироскопы
Двигатели — Стандартные двигатели , но не водородные
Батареи — подзарядка любых батарей

малый и большой генераторы

Максимально реакторы могут вырабатывать:

Реактор Мал. корабль Бол. корабль

Мал. реактор	500 kW	15 MW
Бол. реактор	14,75 MW	300 MW

При авто-маневрировании (автоматическое гашение инерции) потребление энергии двигателями возрастает на 50% (коэффициент 1. 5)

Использование энергии двигателями (ускорителями):

Корабль Ускоритель Мин. потребление Макс. потребление Авто-стабилизация

Маленький	Маленький	0.0001 MW	1.68 MW	2.52 MW
Маленький	Большой	0.0001 MW	20 MW	30 MW
Большой	Маленький	0.0001 MW	28 MW	42 MW
Большой	Большой	0.0001 MW	336 MW	504 MW

Потребление энергии остальными устройствами:

Устройство Малый корабль Большой корабль

Генератор Гравитации	N/A	0.0112 ГВт
Лампа	N/A	0.0004 ГВт
Мед. Станция	N/A	? ГВт
Дверь	N/A	? ГВт
Гироскоп	0.00003 ГВт	0.0015 ГВт
Прожектор	0.012 ГВт	0. 0112 ГВт
Маяк	0.1 ГВт	0.1008 ГВт
Антенна	0.1 ГВт	0.1008 ГВт
Детектор Руд	0.1 ГВт	? ГВт
Конвейер	? ГВт	? ГВт
Дрель	0.1′ ГВт	N/A
Гатлинг/Ракетная Турель	N/A	0.1008 ГВт
Интерьерная Турель	N/A	0.1008 ГВт

‘ на холостом ходу

Все, помеченное как «? ГВт» не требует электропитания, прописанного в файле CubeBlocks.sbc .

Замечено, что лампа, маяк, и антенна имеют затраты по использованию энергии. Тем не менее, они не тщательно протестированы.

Двери и прожектора изначально выключены. Все прожекторы одновременно включаются или выключаются при нажатии L.

Не уверен, потребляет ли дрель энергию в режиме ожидания.

Солнечные панели

Игрок может создать солнечные панели так как будто он собирает блок(слой за слоем и так далее).

Солнечные панели сложно создавать, поэтому их следует строить в конце игры, когда уже осталось мало урана на метеоритах. Так же солнечными панелями можно питать и станцию и корабль. Количество электричества вырабатываемое солнечной панелью зависит от угла наклона солнечной панели (угол падения света на её поверхность).

Для настройки угла солнечной панели можно использовать поворотные двигатели.

Marti, поставь на поршень скрипт на управление двигателями.По умолчанию, кокпит не может управлять объектами на сабгридах (Роторах, поршнях, коннекторах)

Александр, или, к стати, можно привязать к этому подвижному кокпиту дистанционное управление этим самым кораблём. Немного запутано, но оно работает 😀 (Да, по сути, сам же решил свою проблему. Но, может, кому-то пригодится)

Space Engineers — Бесконечный водород, установка по генерации

Space Engineers — Бесконечный кислород, установка по генерацииПодробнее

Space Engineers | Гайды для новичков | Как работает водородный генератор | Hydrogen generatorПодробнее

Водородный Генератор и солнечная электростанция №9 (прохождение) Space EngineersПодробнее

Space Engineers | Гайды для новичков | Как заправить корабль на водородных ускорителях водородом h3Подробнее

Space Engineers ● Орбита Пертам #14 – Строим завод по добыче водородаПодробнее

Space Engineers короткие гайды, как правильно построить автоматический бур (поршни, роторы, сенсоры)Подробнее

Space Engineers #5 / Энергия на водороде / h3 / Водородный генератор / Водородный бак /Подробнее

Space Engineers: первый водородный крейсерПодробнее

Space Engineers — нони-аксиальная штанга буровой установки: 190 метров рабочего хода, при длине в 30Подробнее

Space Engineers — Гайд для новичков: Кислород и водородПодробнее

Space engineers — The Martian S1E05 | Выживание на Марсе в игре Space engineers. Апгрейд ровера.Подробнее

[S6] Space Engineers ● Прохождение сценария: Ни шагу назад _2_Бур на водородных движкахПодробнее

Space Engineers #4 Добыча водородаПодробнее

Space Engineers Буровая установка TORTUGAПодробнее

Space Engineers — Гайд — Кислород как добыть кислород в космосеПодробнее

Запуск в космос крутилкой. Space Engineers.Подробнее

Space Engineers Как состыковать малую сетку с большой и наоборотПодробнее

5 космических суперпроектов России, которых опасается SpaceX

В конце марта глава SpaceX сообщил, что орбитальный полёт системы Starship может состояться уже в мае. К апрелю корпорация планировала достроить 39 двигателей Raptor 2, затем в течение месяца внедрить их, после чего полёт станет возможным. Не преминул глава SpaceX похвастаться, что его «рапторы» по давлению внутри камеры сгорания лучше российских РД-180. Вопрос дискуссионный, и лучше оставить его специалистам. К тому же о полностью исправной и готовой к полёту конструкции речь пока не идёт. Дело в другом. Нельзя отрицать, что Маск сегодня серьёзный конкурент, подстёгивающий других космостроителей не расслабляться. Есть и хорошие новости: космическая отрасль нашей страны не отстаёт от темпов SpaceX. Российские перспективные наработки интересны и нужны всем, в том числе США.

«Байкал» — ракетный ускоритель будущего

Многоразовый ракетный ускоритель «Байкал». Фото © ТАСС / Александра Яковлева

Многоразовый ускоритель «Байкал» сейчас один из наиболее перспективных проектов. Если вкратце, его суть — автоматическое возвращение ракетного ускорителя прямиком к месту старта после выполнения задачи и приземление на взлётно-посадочную полосу в качестве крылатого беспилотного летательного аппарата. В первую очередь «Байкал» планировали использовать в составе ракетоносителей семейства «Ангара» лёгкого, среднего и тяжёлого классов. Для ракеты лёгкого класса понадобится один ускоритель, для среднего — два, для тяжёлого — четыре.

Известно, что МРУ «Байкал» оснащён уникальной автоматической системой управления, которая обеспечивает сопровождение полёта на всех этапах, начиная со старта в составе ракеты-носителя и заканчивая посадкой. Работает по традиционной самолётной аэродинамической схеме. При проектировании «Байкала» учитывался опыт суперпроектов «Буран» и МАКС. В перспективе «Байкал» позволит решить вопрос и с ликвидацией зон отчуждения в местах падения отработавших ракетоносителей, и со снижением стоимости вывода полезных нагрузок на орбиту. Наконец, его можно будет использовать для отработки новейших космических технологий.

Это вам за «Союз»: Европа может лишиться единственной ракеты для полётов в космос из-за санкций против России

По словам руководителя отраслевого портала Avia.ru Романа Гусарова, российские проекты сейчас развиваются как некоммерческие и имеют другие цели.

В рамках лунной программы, марсианской программы у нового «Союза» будут другие возможности. Он в полтора раза больше, грузоподъёмнее, экологичнее. По всем параметрам рост. «Ангара» уже летает, но новый «Союз» запланирован к пуску в 2024 году. Создаются двигатели новые. То есть программы на перспективу. А коммерческие пуски можно ведь делать и на стареньких дешёвых ракетах. Чем проще технология, тем дешевле запуск. Тем ты конкурентоспособнее. Но сейчас не этот фактор ключевой

Роман Гусаров

Руководитель отраслевого портала Avia.ru

«Ангара-А5» и её кислородно-водородный двигатель

Тяжёлая ракета-носитель «Ангара-А5» в сборочном цехе в монтажно-испытательном корпусе космодрома Плесецк. Фото © ТАСС / Вадим Савицкий

В конце прошлого года Воронежский центр ракетного двигателестроения провёл первые испытания кислородно-водородного ракетного двигателя РД-0146Д1 с тягой в девять тонн. Это двигатель повышенной мощности для ракеты тяжёлого класса «Ангара-А5», который призван увеличить её энергетические характеристики до максимума. Уже известно, что РД-0146Д1 даёт на 20% больше тяги, чем предыдущая версия двигателя. В перспективе с ним «Ангара» сможет поднять на орбиту на 30–40% больше груза.

Это первый в России двигатель на безгенераторной основе и первый в мире жидкостный двигатель, спроектированный по независимой двухвальной схеме подачи компонентов топлива и газа на турбины. Кислородно-водородный двигатель РД-0146Д1 абсолютно безвреден для окружающей среды. Разработка и налаживание его серийного производства сразу выведут Россию в авангард мирового космоса и повысят её конкурентоспособность.

Китайский старт: Зачем Пекин строит морской космодром и почему это угрожает России

Перспектива запусков на «внешние» деньги есть, но пока не известно, когда она реализуется.

Мы были очень интересны, потому что у нас была очень выгодная цена запуска. Понятно, что многие пуски на орбиту делались для западных компаний. Сейчас, понятное дело, ситуация такая, что никакая выгода не заставит их склониться в сторону заказов наших ракет. Просто из политических соображений. Им дали указание: «Ни за что!» По крайней мере, сейчас так. Интересы «третьих стран» по космосу относительно скромны

Роман Гусаров

Руководитель отраслевого портала Avia.ru

Ракета «Рокот-М» и её характеристики

Пуск РН «Рокот» на космодроме Плесецк. Фото © ТАСС / Андрей Моргунов

4 мая гендиректор Государственного космического научно-производственного центра имени М.В. Хруничева Алексей Варочко выступил с заявлением, что пуск лёгкой ракеты «Рокот-М», запланированный изначально на 2022 год, будет отложен на два года. Такое решение было принято после подробного аудита оборудования. С учётом заявленного срока эксплуатации, а также востребованности «Рокота» целесообразно не только заменить систему управления, но и привести в порядок оборудование, которое успело исчерпать ресурс за время эксплуатации.

«Рокот-М» создан на базе технологий МБР РС-18 и предназначен для выведения малых и средних аппаратов на солнечно-синхронные и приполярные орбиты. Ракета состоит из трёх ступеней, две из которых — это блок ускорителей РС-18, а третья — разгонный блок «Бриз-КМ». Для «Рокота-М» был специально создан головной обтекатель, позволяющий размещать под ним один или несколько аппаратов.

Использование разгонного блока «Бриз-КМ» позволяет обеспечить энергоснабжение космического аппарата как при выведении, так и в ходе полёта, а также даёт возможность с высокой точностью корректировать полёт. В «Рокоте-М» используется специальная переходная система, упрощающая момент отделения космического аппарата от разгонного блока. Стоит отметить, что стыковка космической головной части и блока ускорителей производится прямо на пусковой площадке. Новые технологии позволяют поддерживать необходимый уровень температуры и влаги на всех подготовительных этапах пуска. Ещё один гигантский шажочек к первенству в космической гонке.

Кому может понадобиться такая ракета? Список потенциальных заказчиков, по мнению экспертов, определён.

Есть Китай, есть Индия. У Китая своя космическая программа, очень бурно развивается Индия. Сейчас как раз большая часть экономики сконцентрирована не в европейской, североамериканской частях, а уже в других странах, и всё будет зависеть от того, готовы ли будут они, насколько не побоятся сотрудничать

Роман Гусаров

Руководитель отраслевого портала Avia.ru

Плавучий космодром «Морской старт»

Плавучий космодром «Морской старт» в Приморском крае. Фото © ТАСС / Александр Рюмин

Наследник могучей программы «Энергия – Буран» пока стоит без дела, однако история с санкциями и ограничениями, прямым воровством активов и незаконными запретами стран Запада может подстегнуть интерес к этому проекту. Акватория Тихого океана в области экватора признана самой оптимальной зоной старта космического корабля, ведь с экватора дешевле всего выводить аппарат на геостационарную орбиту, а дополнительно пуску способствует осевое вращение Земли.

В конце концов, можно беспрепятственно увеличить на 25–30% полезную нагрузку ракеты. Раньше это был международный проект, ведущую роль в котором играли ракетно-космическая корпорация «Энергия» и аэрокосмический гигант «Боинг». Затем «Энергия» выкупила у «Боинга» свою долю и перепродала проект целиком российской компании S7 Space. Сейчас порт приписки «Морского старта» — Славянка Приморского края.

Плавучий космодром требует некоторой модернизации не без участия «Роскосмоса» (хотя, по словам нового владельца, на 90 пусков его должно хватить и сейчас), и, по прогнозам экспертов, вложения могут отбиться, а выход на проектную мощность может состояться уже в середине 20-х годов. Стоимость пуска после модернизации космодрома может составить 50 миллионов долларов, а в перспективе снизиться до 35–40 миллионов.

«Сфера» — спутниковый интернет будущего

Генеральный директор госкорпорации «Роскосмос» Дмитрий Рогозин принимает участие в конгрессе «Сфера». Фото © ТАСС / Гавриил Григоров

В начале 2022 года стало известно, что федеральный проект «Сфера» получил финансирование, а в апреле 2022 года программу одобрило правительство. В перспективе «Сфера» станет прямым конкурентом StarLink и может оказаться даже более совершенной системой космической связи. 26 апреля 2022 года на международном навигационном форуме «Сфера» глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин рассказал о перспективах проекта, подчеркнув, что это заявка на полную независимость России в вопросах обеспечения бизнеса, а также некоммерческих сфер необходимыми космическими сервисами. Это связь, сервисы наблюдения, рычаги управления инфраструктурой. В первую очередь «Сфера» создаётся для удовлетворения потребностей российских регионов в спутниковом интернете. Но также проект может выйти на международный уровень и привлечь зарубежных партнёров — для этого есть все ресурсы и возможности.

Ракетная угроза: Почему Super Heavy Илона Маска может стать неприятным сюрпризом для России

Старт ракеты-носителя «Ангара-А5» на космодроме Плесецк. Фото © ТАСС / Пресс-служба Министерства обороны РФ

Какой проект окажется для России полезнее всего?

«Сфера»

«Ангара»

МРУ «Байкал»

«Морской старт»

Евгений Жуков

Статьи
spacex
Илон Маск
Космонавтика
Наука и Технологии

Комментариев: 2

Для комментирования авторизуйтесь!

Воронежец «пробивает» в Министерстве обороны ракетный двигатель, в 100 раз более мощный, чем все нынешние

Комсомольская правда

ОбществоКАРТИНА ДНЯ

Юрий КОЗЛОВ

9 апреля 2021 18:55

Бывший директор мехзавода Георгий Костин считает, что будущее нашей космической отрасли – в использовании новой энергии квантонов [фото]

Коллектив ученых с разработанной моделью квантового двигателя. В центре на переднем плане Георгий Костин и Владимир Леонов.Фото: предоставлено Георгием Костиным.

Существует устойчивое мнение, что наука освоения космоса застыла в своем развитии, и сейчас только продолжает отрабатывать старый советский багаж. К счастью, это не так. В чем можно убедиться из нашего разговора с бывшим директором Воронежского механического завода, доктором технических наук Георгием Костиным.

— Вы не так давно были советником директора нашего мехзавода. Продолжаете работать на производстве?

— На объединенном предприятии меня уже нет. Но с коллективом энтузиастов продолжаем трудиться над созданием принципиально нового квантового двигателя. Его мощность в 100 раз больше ныне существующих. Построен его опытный образец на основании теории ученого Владимира Леонова о квантоне как элементе строения Вселенной, использование которого может породить невиданную энергию.

— Насколько мощную?

— Скажем, в перспективе при разработке подобного двигателя становятся возможными регулярные полеты на Луну. До Марса можно будет добраться чуть больше, чем за 40 часов. Однако в Роскосмосе не дают хода этому прорывному изобретению. Ссылаются на то, что теория квантонов не имеет достаточного научного обоснования. При этом почему-то игнорируют то, что опытный образец квантового двигателя успешно прошел испытания. И в Китае, и в Америке, и в Великобритании подобные исследования идут интенсивно. При сложившейся обстановке в мире нам никак нельзя отставать.

— Что дальше собираетесь делать, чтобы доказать необходимость создания такого двигателя?

— Удалось добиться того, что все наши разработки по этому вопросу направили на изучение в Министерство обороны России. Надеемся, что это серьезное ведомство тоже не «зарубит» идею, которая может обеспечить настоящий прорыв в космической отрасли.

Рассказали о перспективных проектах и в Воронежском центре ракетного двигателестроения. Напомним, это предприятие образовалось после объединения механического завода и КБХА.

В частности, сейчас начаты огневые испытания агрегатов кислородно-керосинового двигателя РД0124МС для новой российской ракеты «Союз-5».

Огневое испытание камеры двигателя РД0124МС.Фото: предоставлено Воронежским центром ракетного двигателестроения.

Макет ракетного двигателя РД0124МС.Фото: предоставлено Воронежским центром ракетного двигателестроения.

Также идет подготовка к продолжению аналогичных работ по кислородно-водородному двигателю РД0146Д1 для разгонного блока ракеты «Ангара».

Двигатель РД0146ДФото: предоставлено Воронежским центром ракетного двигателестроения.

В то же время идет разработка мощного кислородно-водородного двигателя РД0150 для ракеты «Ангара-А5В». Его в перспективе можно будет использовать и для сверхтяжелой ракеты. Также на предприятии готовятся к производству кислородно-метанового двигателя РД0177. На базе него в дальнейшем планируют создать летные образцы метанового двигателя РД0169 для многоразовых ракетно-космических комплексов.

Есть и новые разработки на криогенных компонентах топлива. По демонстрационному метановому двигателю РД0177 в ближайшие несколько лет запланирована отработка отдельных его систем и создание опытных образцов, работающих на кислороде и сжиженном природном газе (СПГ). Его основные преимущества: доступность и низкая стоимость СПГ, более высокие энергетические характеристики в сравнении с керосином и возможность создания многоразовых и дешевых ракет-носителей.

Кроме того, на предприятии создают водородные двигатели, в частности, РД0146. Водород в качестве горючего в ракетном топливе является самым энергоэффективным среди всех жидких компонентов. Его в перспективе планируют широко использовать в том числе для вывода тяжелых грузов на орбиту Земли.

Напомним также, что проект космического буксира «Борис», способного доставлять грузы на высоты от 800 километров до окололунной орбиты, недавно презентовали ученые Воронежского государственного технического университета.

Cправка «КП»

В Воронеже создали немало «знаковых» для истории отечественной космонавтики двигателей. На произведенном в КБХА пятитонном ЖРД РД-0105 полетели к Луне, на семитонном РД-0109 совершил свой легендарный полет Юрий Гагарин.

Двигатель РД-0109. Фото: предоставлено Георгием Костиным.

Совместное детище КБХА и ВМЗ 28-тонный 11Д55 за 61 год совершил на «Союзе» более 1500 подъемов в космос и до сих пор «возит» всех наших и большинство зарубежных космонавтов.

Двигатель 11Д55Фото: предоставлено Георгием Костиным.

Особое место в мировом двигателестроении занял воронежский двигатель для ракеты-носителя (РН) СС-20. Он позволил без изменения шахты установить на РН вместо одной десять боевых и более 40 ложных головок. Двух ударов РН СС-20 при самых совершенных достижениях ракетной защиты США практически позволяет и сегодня уничтожить нынешнего гегемона мировой политики как государственную структуру. Она и двигатель 11Д55 уже больше 30 лет надежно оберегает нашу безопасность.

Кроме того, созданный в КБХА и ВМЗ 200-тонный кислородно-водородный ЖРД РД-0120 для основной ступени РН «Энергия-Буран» позволил СССР в 1987 году вывести в космос имитатор лазерной боеголовки весом 108 тонн.

Двигатели РД-0120.Фото: предоставлено Георгием Костиным.

Возрастная категория сайта 18+

Сетевое издание (сайт) зарегистрировано Роскомнадзором, свидетельство Эл № ФС77-80505 от 15 марта 2021 г.

И.О. ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА — НОСОВА ОЛЕСЯ ВЯЧЕСЛАВОВНА.

Сообщения и комментарии читателей сайта размещаются без
предварительного редактирования. Редакция оставляет за собой
право удалить их с сайта или отредактировать, если указанные
сообщения и комментарии являются злоупотреблением свободой
массовой информации или нарушением иных требований закона.

«Комсомольская правда в Воронеже» (kp.ru). Адрес редакции: ЗАО «КП в Воронеже» ул. Лидии Рябцевой,54, Воронеж, 394049. Контактный телефон +7 (473) 2727-927, электронный адрес [email protected]

Исключительные права на материалы, размещённые на интернет-сайте
www.kp.ru, в соответствии с законодательством Российской
Федерации об охране результатов интеллектуальной деятельности
принадлежат АО «Издательский дом «Комсомольская правда», и не
подлежат использованию другими лицами в какой бы то ни было
форме без письменного разрешения правообладателя.

Приобретение авторских прав и связь с редакцией: [email protected]

Будущее аэрокосмической отрасли будет питаться водородом?

По мере того, как мир движется к технологиям экологически чистой энергии, авиация становится особенно сложной областью применения.

Созданные человеком летательные аппараты должны создавать невероятную тягу, чтобы вырваться из тисков гравитации. Они также должны нести достаточное количество топлива, чтобы оставаться в воздухе в течение длительного времени через континенты и океаны. По большому счету, электрические батареи или солнечная энергия сами по себе не могут обеспечить ни мощность, ни долговечность, необходимые для аэрокосмической отрасли — водород обеспечивает и то, и другое.

Водородное топливо легкодоступно. Его можно эффективно производить в виде побочного продукта нефти или путем электролиза. В виде жидкости или газа под давлением его можно относительно легко транспортировать, и его можно быстро заправить, минуя длительное время зарядки, необходимое для современных аккумуляторов.

Водород сгорает чисто, не производя ничего, кроме чистой воды, поскольку атомы водорода связываются с кислородом. Если сам водород можно производить с использованием энергии из возобновляемых источников, таких как солнце или ветер, он потенциально представляет собой 100% экологически чистый энергетический цикл. Двуокись углерода, окись углерода и другие вредные выхлопные газы могут уйти в прошлое.

Десятилетиями жидкий водород служил мощным ракетным топливом , а в последнее время применение водорода в аэрокосмической отрасли расширилось и теперь включает топливные элементы и топливо для сжигания . Может ли водородная энергетика стать будущим как для авиации, так и для космических полетов?

Жидкий водород (LH

₂ ) Ракетное топливо.

Жидкий водород (LH ₂) играет важную роль в освоении космоса со времен программы НАСА «Аполлон». Ракеты «Сатурн» использовали его для своих двигателей вторичной ступени. Позже космический челнок НАСА будет использовать его для питания своих трех основных ракетных двигателей.

Жидкое водородное топливо имеет много преимуществ, включая его низкую молекулярную массу и высокую выходную мощность при сгорании вместе с жидким кислородом. Жидкое топливо часто является популярным выбором для вторичных / верхних ступеней ракеты после того, как твердое ракетное топливо обеспечивает дополнительную тягу, необходимую для взлета. Водород также обеспечивает жидкое топливо низкой плотности для навигационных двигателей на орбите.

Главный двигатель космического челнока работал на жидком водородном топливе. Обратите внимание, что водородное пламя почти невидимо по сравнению с ярким пламенем двух твердотопливных ракетных ускорителей по обеим сторонам.

Сегодня водород по-прежнему перспективен в качестве ракетного топлива как для правительственных, так и для частных пусковых систем и транспортных средств. Ступенчатая ракета Atlas Centaur United Launch Alliance (ULA), ракеты Boeing Delta III и IV, а также двигатели Blue Origin BE-3 и BE-7 используют ракетное топливо LH ₂.

WHA Industry Connection : Многие из инженеров-основателей WHA начали свою карьеру в НАСА, и Главный химик ВАЗ доктор Гарольд Бисон работал в команде, разработавшей Стандарт НАСА для водорода и водородных систем. Позднее это руководство было адаптировано в Руководство AIAA по безопасности водородных и водородных систем .

Водородные топливные элементы в аэрокосмической отрасли.

Чуть ближе к земле коммерческая промышленность и НАСА объединились для изучения преимуществ водорода не в качестве ракетного топлива, а в системе топливных элементов. Проекты Pathfinder и Helios были разработаны компанией AeroVironment, Inc. в рамках программы НАСА по исследованию окружающей среды самолетов и сенсорных технологий (ERAST).

Беспилотный летательный аппарат Helios использовал систему водородных топливных элементов, регенерируемых солнечной энергией.

В этих экспериментальных беспилотных транспортных средствах большой дальности используется гибридная система, в которой водородные топливные элементы пополняются за счет электроэнергии от солнечных батарей. В течение дня солнечные батареи производят электричество, которое посредством электролиза разделяет воду на водород и кислород. Ночью топливные элементы вырабатывают электричество из хранящихся газов, и цикл продолжается. Эта уникальная комбинация обеспечивает теоретически неограниченную непрерывную работу днем и ночью.

Отраслевые связи WHA: инженеры WHA оказывали поддержку при разработке проектов Pathfinder и Helios. В этих проектах использовалось уникальное сочетание опыта WHA в области водородных и кислородных систем .

Двигатели внутреннего сгорания в авиации.

Топливные элементы могут быть пригодны для дальнемагистральных легких рейсов, но при чем тут другие самолеты? Несколько крупных коммерческих авиалайнеров присматриваются к водороду как к чистому альтернативному топливу для традиционных турбореактивных и турбовентиляторных двигателей.

Недавно, 21 сентября 2020 года, Airbus представила три концепции водородных самолетов, получивших название «ZEROe» для нулевого уровня выбросов. Они планируют запустить первый самолет к 2035 году, что сделает его первым в мире коммерческим самолетом с нулевым уровнем выбросов.

«Я твердо верю, что использование водорода — как в синтетическом топливе, так и в качестве основного источника энергии для коммерческих самолетов — может значительно снизить воздействие авиации на климат».

Гийом Фори, генеральный директор Airbus.

Airbus планирует использовать водород в качестве топлива для трех новых концептов ZEROe. Изображение предоставлено Airbus.

Все три концепта ZEROe используют жидкое водородное топливо для питания модифицированных газотурбинных двигателей. В самой большой концепции водород турбовентиляторные двигатели обеспечивают подъем до 200 пассажиров на расстояние более 2000 миль. Меньший водородный турбовинтовой также находится в разработке, перевозя до 100 пассажиров с дальностью более 1000 миль. Наконец, жирная 9Конструкция корпуса 0011 со смешанным крылом обеспечивает повышенную гибкость для хранения и распределения водорода, а также компоновку салона.

Проблемы использования водорода в аэрокосмической отрасли.

Прежде чем водород сможет найти широкое применение в качестве альтернативного топлива, аэрокосмическая промышленность должна преодолеть несколько основных препятствий на пути к внедрению.

Экстремальные условия: Водород имеет относительно низкую плотность энергии, а это означает, что его необходимо хранить в больших количествах для любого практического применения в качестве топлива. Чтобы компенсировать это, современные транспортные приложения раздвигают границы технологий с более высокими давлениями и экстремальными криогенными температурами.
Общественное мнение: Впервые водород использовался в авиации не как топливо, а как подъемный механизм в цеппелинах и дирижаблях еще в середине 1800-х годов. Хотя водород больше не используется в коммерческих целях в этом качестве, исторические события, такие как инцидент с Гинденбургом, оставили след в отрасли, хотя водород не был основным источником топлива для этого события.
Инфраструктура: В аэропортах потребуются значительные изменения инфраструктуры для обеспечения транспортировки и заправки водородом. Обращение с водородом в таких больших масштабах сопряжено с дополнительными логистическими проблемами и опасностью пожара/взрыва.

WHA Industry Connection: WHA Mechanical and Forensic Engineer Dr. Dani Murphy brings a wealth of experience from NREL (National Renewable Energy Laboratory) where she was involved в исследованиях водородной инфраструктуры , включая проектирование и безопасность заправочных станций.

«Переход на водород как основной источник энергии для этих концептуальных самолетов потребует решительных действий со стороны всей авиационной экосистемы.

Вместе с поддержкой со стороны правительства и промышленных партнеров мы можем справиться с этой задачей, чтобы увеличить масштабы использования возобновляемых источников энергии и водорода для устойчивого будущего авиационной отрасли».

Гийом Фори, генеральный директор Airbus.

WHA поддерживает водородные технологии в аэрокосмической отрасли.

На протяжении десятилетий WHA работала с аэрокосмической промышленностью над решением проблем безопасности, связанных с водородом.

Наши ученые и инженеры хорошо знакомы с уникальными рисками, связанными с водородом и кислородом в аэрокосмической отрасли, поскольку они участвовали в создании множества глобальных стандартов, включая Стандарт НАСА для водорода и водородных систем.

Мы сотрудничаем как с государственными, так и с частными организациями, чтобы обеспечить анализ отказов, анализ опасностей и поддержку проектирования, специальные испытания и техническое обучение для водорода.

По мере роста водородной экономики растут и риски. WHA гордится тем, что вместе с отраслевыми партнерами помогает обеспечить более безопасное и чистое будущее для всех.

Основы космического полета: ракетное топливо

РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО

Жидкости
Твердые вещества
Гибриды
Таблицы свойств

Топливо представляет собой химическую смесь, сжигаемую для создания тяги в ракетах и состоящую из горючего и окислителя. Топливо — это вещество, которое сгорает в сочетании с кислородом, образуя газ для движения. Окислитель представляет собой агент, который высвобождает кислород для соединения с топливом. Отношение окислителя к горючему называется соотношением смеси . Топливо классифицируют по состоянию — жидкое, твердое или гибридное.

Калибр для оценки эффективности ракетного топлива: удельный импульс , выраженный в секундах. Удельный импульс показывает, сколько фунтов (или килограммов) тяги получается при расходе одного фунта (или килограмма) топлива за одну секунду. Удельный импульс характеризует тип топлива, однако его точное значение будет несколько варьироваться в зависимости от условий эксплуатации и конструкции ракетного двигателя.

Жидкие ракетные топлива

В жидкостной ракете топливо и окислитель хранятся в отдельных баках и подаются через систему труб, клапанов и турбонасосов в камеру сгорания, где они объединяются и сжигаются для создания тяги. Жидкостные двигатели более сложны, чем их твердотопливные аналоги, однако они имеют ряд преимуществ. Управляя потоком топлива в камеру сгорания, двигатель можно дросселировать, останавливать или перезапускать.

Хорошим жидким топливом является топливо с высоким удельным импульсом или, другими словами, с высокой скоростью выброса выхлопных газов. Это подразумевает высокую температуру сгорания и выхлопные газы с малым молекулярным весом. Однако необходимо учитывать еще один важный фактор: плотность топлива. Использование топлива с низкой плотностью означает, что потребуются большие резервуары для хранения, что увеличивает массу ракеты-носителя. Температура хранения также важна. Топливо с низкой температурой хранения, т. е. криогенное, потребует теплоизоляции, что еще больше увеличит массу пусковой установки. Токсичность топлива также важна. Угрозы безопасности существуют при обращении, транспортировке и хранении высокотоксичных соединений. Кроме того, некоторые виды топлива очень агрессивны; однако были определены материалы, устойчивые к определенным видам топлива, для использования в ракетостроении.

Жидкое топливо, используемое в ракетной технике, можно разделить на три типа: нефть, криогены и гиперголы.

Нефтяное топливо – это топливо, очищенное от сырой нефти и представляющее собой смесь сложных углеводородов, т. е. органических соединений, содержащих только углерод и водород. Нефть, используемая в качестве ракетного топлива, представляет собой разновидность керосина высокой степени очистки, называемого в США RP-1. Нефтяное топливо обычно используется в сочетании с жидким кислородом в качестве окислителя. Керосин дает удельный импульс значительно меньше, чем криогенное топливо, но в целом лучше, чем гиперголическое топливо.

Спецификации для RP-1 были впервые выпущены в Соединенных Штатах в 1957 году, когда была признана необходимость в ракетном топливе из нефтяного топлива с чистым сгоранием. Предыдущие эксперименты с топливом для реактивных двигателей привели к образованию смолистых отложений в каналах охлаждения двигателя и чрезмерному количеству сажи, кокса и других отложений в газогенераторе. Даже с учетом новых спецификаций двигатели, работающие на керосине, по-прежнему производят достаточное количество выхлопных газов, что ограничивает срок их службы.

Жидкий кислород и РП-1 используются в качестве топлива в разгонных блоках первой ступени ракет-носителей Атлас и Дельта II. Он также приводил в действие первые ступени ракет Saturn 1B и Saturn V.

Криогенные пропелленты представляют собой сжиженные газы, хранящиеся при очень низких температурах, чаще всего жидкий водород (LH ₂ ) в качестве топлива и жидкий кислород (LO ₂ или LOX) в качестве окислителя. Водород остается жидким при температуре -253 ^o C (-423 ^o F), а кислород остается в жидком состоянии при температуре -183 ^o C (-297 ^o F).

Из-за низких температур криогенного топлива его трудно хранить в течение длительного периода времени. По этой причине они менее желательны для использования в военных ракетах, которые должны быть готовы к запуску в течение нескольких месяцев. Кроме того, жидкий водород имеет очень низкую плотность (0,071 г/мл) и поэтому требует хранения во много раз большего объема, чем другие виды топлива. Несмотря на эти недостатки, высокая эффективность жидкого кислорода/жидкого водорода делает эти проблемы достойными решения, когда время реакции и возможность хранения не слишком критичны. Жидкий водород обеспечивает удельный импульс примерно на 30-40% выше, чем у большинства других ракетных топлив.

Жидкий кислород и жидкий водород используются в качестве топлива в высокоэффективных главных двигателях космического корабля «Шаттл». LOX/LH ₂ также приводил в действие верхние ступени ракет Saturn V и Saturn 1B, а также верхнюю ступень Centaur, первой американской ракеты LOX/LH ₂ (1962 г.).

Другим криогенным топливом с желательными свойствами для космических двигательных установок является жидкий метан (-162 ^o C). При сжигании с жидким кислородом метан обладает более высокими эксплуатационными характеристиками, чем современное топливо для хранения, но без увеличения объема, характерного для LOX/LH 9.0019 2 , что приводит к снижению общей массы транспортного средства по сравнению с обычным гиперголическим топливом. LOX/метан также является чистым горением и нетоксичен. Будущие миссии на Марс, скорее всего, будут использовать метановое топливо, потому что его можно частично производить из марсианских ресурсов на месте. LOX/метан не имеет истории полетов и имеет очень ограниченную историю наземных испытаний.

Двигатели, работающие на жидком фторе (-188 ^o C), также были разработаны и успешно запускались. Фтор не только чрезвычайно токсичен; это суперокислитель, который реагирует, обычно бурно, почти со всем, кроме азота, более легких благородных газов и уже фторированных веществ. Несмотря на эти недостатки, фтор обеспечивает очень впечатляющие характеристики двигателя. Его также можно смешивать с жидким кислородом для улучшения характеристик двигателей, работающих на LOX; полученная смесь называется FLOX. Из-за высокой токсичности фтора большинство космических держав в значительной степени отказались от него.

Некоторые фторсодержащие соединения, такие как пентафторид хлора, также рассматривались для использования в качестве «окислителя» в дальнем космосе.

Гиперголический ракетное топливо – это топливо и окислитель, которые самовозгораются при контакте друг с другом и не требуют источника воспламенения. Возможность легкого запуска и перезапуска гиперголов делает их идеальными для систем маневрирования космических кораблей. Кроме того, поскольку гиперголы остаются жидкими при нормальных температурах, они не создают проблем с хранением криогенных топлив. Гиперголы очень токсичны, и с ними нужно обращаться с особой осторожностью.

Гиперголические топлива обычно включают гидразин, монометилгидразин (MMH) и несимметричный диметилгидразин (UDMH). Гидразин дает наилучшие характеристики в качестве ракетного топлива, но он имеет высокую температуру замерзания и слишком нестабилен для использования в качестве хладагента. MMH более стабилен и обеспечивает наилучшую производительность, когда возникает проблема с точкой замерзания, например, в двигателях космических кораблей. НДМГ имеет самую низкую температуру замерзания и обладает достаточной термической стабильностью для использования в больших двигателях с регенеративным охлаждением. Следовательно, НДМГ часто используется в ракетах-носителях, хотя он наименее эффективен из производных гидразина. Также широко используются смешанные топлива, такие как Aerozine 50 (или «50-50»), который представляет собой смесь 50% НДМГ и 50% гидразина. Aerozine 50 почти так же стабилен, как НДМГ, и обеспечивает лучшую производительность.

Окислителем обычно является четырехокись азота (NTO) или азотная кислота. В Соединенных Штатах чаще всего используется азотная кислота типа III-A, называемая ингибированной азотной кислотой с красным дымом (IRFNA), которая состоит из HNO ₃ + 14% N ₂ O ₄ + 1,5- 2,5% H ₂ O + 0,6% HF (добавлен в качестве ингибитора коррозии). Четырехокись азота менее агрессивна, чем азотная кислота, и обеспечивает лучшие характеристики, но имеет более высокую температуру замерзания. Следовательно, четырехокись азота обычно является предпочтительным окислителем, когда температура замерзания не является проблемой, однако точка замерзания может быть снижена путем введения оксида азота. Образующийся окислитель называется смешанным оксидом азота (СОН). Номер, включенный в описание, например. MON-3 или MON-25 указывает процентное содержание оксида азота по массе. В то время как чистый четырехокись азота имеет температуру замерзания около -9^o C, температура замерзания MON-3 составляет -15 ^o C, а температура замерзания MON-25 составляет -55 ^o C.

Военные спецификации США для IRFNA были впервые опубликованы в 1954 году, а в 1955 году последовали спецификации UDMH.

Ракеты-носители семейства Titan и вторая ступень ракеты Delta II используют топливо NTO/Aerozine 50. NTO / MMH используется в системе орбитального маневрирования (OMS) и системе управления реакцией (RCS) орбитального корабля Space Shuttle. IRFNA/UDMH часто используется в тактических ракетах, таких как Lance (1972-91).

Гидразин также часто используется в качестве монотоплива в двигателях каталитического разложения . В этих двигателях жидкое топливо распадается на горячий газ в присутствии катализатора. При разложении гидразина возникают температуры примерно до 1100 ^o C (2000 ^o F) и удельный импульс около 230 или 240 секунд. Гидразин разлагается либо на водород и азот, либо на аммиак и азот.

Также использовались другие виды топлива , некоторые из которых заслуживают упоминания:

Спирты обычно использовались в качестве топлива в первые годы развития ракетной техники. Немецкая ракета V-2, как и американская Redstone, сжигала LOX и этиловый спирт (этанол), разбавленный водой для снижения температуры камеры сгорания. Однако по мере разработки более эффективных видов топлива спирты вышли из употребления.

Перекись водорода когда-то привлекла значительное внимание как окислитель и использовалась в британской ракете Black Arrow. В высоких концентрациях перекись водорода называется высокоактивной перекисью (HTP). Производительность и плотность HTP близки к азотной кислоте, и она гораздо менее токсична и коррозионно-активна; однако он имеет плохую температуру замерзания и нестабилен. Хотя HTP никогда не использовался в качестве окислителя в больших двухкомпонентных топливах, он нашел широкое применение в качестве монотоплива. В присутствии катализатора ПВТ разлагается на кислород и перегретый пар с удельным импульсом около 150 с.

Закись азота использовалась как в качестве окислителя, так и в качестве монотоплива. Это предпочтительный окислитель для многих конструкций гибридных ракет, который часто используется в любительской ракетной технике большой мощности. В присутствии катализатора закись азота экзотермически разлагается на азот и кислород с удельным импульсом около 170 с.

Твердое топливо

Твердотопливные двигатели — самые простые из всех конструкций ракет. Они состоят из корпуса, обычно стального, заполненного смесью твердых соединений (топлива и окислителя), которые сгорают с большой скоростью, выбрасывая горячие газы из сопла для создания тяги. При воспламенении твердое топливо сгорает от центра к краям корпуса. Форма центрального канала определяет скорость и характер горения, обеспечивая тем самым средства управления тягой. В отличие от жидкостных двигателей, твердотопливные двигатели не могут быть остановлены. После воспламенения они будут гореть до тех пор, пока не будет израсходовано все топливо.

Существует два семейства твердых топлив: гомогенные и составные. Оба типа плотны, стабильны при обычных температурах и легко хранятся.

Гомогенные ракетные топлива бывают одноосновными или двухосновными. Простое базовое топливо состоит из одного соединения, обычно нитроцеллюлозы, которое обладает как окислительной, так и восстановительной способностью. Двухосновные пропелленты обычно состоят из нитроцеллюлозы и нитроглицерина, к которым добавляется пластификатор. Гомогенные топлива обычно не имеют удельных импульсов более 210 секунд при нормальных условиях. Их главное преимущество в том, что они не выделяют дыма и поэтому широко используются в тактическом оружии. Они также часто используются для выполнения вспомогательных функций, таких как сброс отработанных деталей или отделение одной ступени от другой.

Современные композитные ракетные топлива представляют собой гетерогенные порошки (смеси), в которых в качестве окислителя используется кристаллизованная или тонкоизмельченная минеральная соль, часто перхлорат аммония, составляющий от 60% до 90% массы ракетного топлива. Само топливо, как правило, алюминий. Топливо скрепляется полимерным связующим, обычно полиуретаном или полибутадиеном, которое также используется в качестве топлива. Иногда включают дополнительные соединения, такие как катализатор, помогающий увеличить скорость горения, или другие вещества, облегчающие производство пороха. Конечный продукт представляет собой резиноподобное вещество с консистенцией твердого резинового ластика.

Композитные ракетные топлива часто идентифицируют по типу используемого полимерного связующего. Двумя наиболее распространенными связующими являются акрилонитрил полибутадиен-акриловой кислоты (PBAN) и полибутадиен с концевой гидроксильной группой (HTPB). Составы PBAN дают несколько более высокие удельный импульс, плотность и скорость горения, чем эквивалентные составы с использованием HTPB. Однако пропеллент PBAN сложнее смешивать и обрабатывать, и он требует повышенной температуры отверждения. Связующее HTPB прочнее и гибче, чем связующее PBAN. Составы как PBAN, так и HTPB позволяют получить пороха с превосходными характеристиками, хорошими механическими свойствами и потенциально длительным временем горения.

Твердотопливные двигатели имеют множество применений. Небольшие твердые частицы часто приводят в действие последнюю ступень ракеты-носителя или прикрепляются к полезной нагрузке, чтобы вывести ее на более высокие орбиты. Средние твердые тела, такие как вспомогательный модуль полезной нагрузки (PAM) и инерционная верхняя ступень (IUS), обеспечивают дополнительный импульс для вывода спутников на геостационарную орбиту или планетарные траектории.

Ракеты-носители «Титан», «Дельта» и «Спейс шаттл» используют накладные твердотопливные ракеты для обеспечения дополнительной тяги при старте. В Space Shuttle используются самые большие твердотопливные ракетные двигатели, когда-либо построенные и запущенные в космос. Каждый ускоритель содержит 500 000 кг (1 100 000 фунтов) топлива и может производить до 14 680 000 ньютонов (3 300 000 фунтов) тяги.

Гибридное топливо

Гибридные ракетные двигатели представляют собой промежуточную группу между твердотопливными и жидкостными двигателями. Одно из веществ твердое, обычно горючее, а другое, обычно окислитель, жидкое. Жидкость впрыскивается в твердое тело, топливный резервуар которого также служит камерой сгорания. Основным преимуществом таких двигателей является то, что они имеют высокие характеристики, аналогичные твердотопливным, но сгорание можно замедлить, остановить или даже возобновить. Эту концепцию трудно использовать для различных больших тяг, и поэтому гибридные ракетные двигатели строятся редко.

Гибридный двигатель, работающий на закиси азота в качестве жидкого окислителя и каучуке HTPB в качестве твердого топлива, приводил в движение корабль SpaceShipOne , который выиграл Ansari X-Prize.

5 5

PROPERTIES OF ROCKET PROPELLANTS
Compound	Chemical Formula	Molecular Weight	Density	Melting Point	Boiling Point
Liquid Oxygen	O ₂	32. 00	1.14 g/ml	-218.8 ^o C	-183.0 ^o C
Liquid Fluorine	F ₂	38.00	1.50 g /ml	-219.6 ^o C	-188.1 ^o C
Nitrogen Tetroxide	N ₂ O ₄	92.01	1.45 g/ml	-9.3 ^o С	21.15 ^o C
Nitric Acid	HNO ₃	63.01	1.55 g/ml	-41.6 ^o C	83 ^o C
Hydrogen Peroxide	H ₂ O ₂	34.02	1.44 g/ml	-0.4 ^o C	150.2 ^o C
Nitrous Oxide	N ₂ O	44. 01	1.22 g/ml	-90.8 ^o C	-88.5 ^o C
Chlorine Pentafluoride	ClF ₅	130.45	1.9 g/ml	-103 ^o C	-13.1 ^o C
Ammonium Perchlorate	NH ₄ ClO ₄	117.49	1.95 g/ml	240 ^o C	N/A
Жидкий водород	H ₂	2.016	0.071 g/ml	-259.3 ^o C	-252.9 ^o C
Liquid Methane	CH ₄	16.04	0.423 g /ml	-182.5 ^o C	-161.6 ^o C
Ethyl Alcohol	C ₂ H ₅ OH	46. 07	0.789 g/ml	-114.1 ^o С	78.2 ^o C
n-Dodecane (Kerosene)	C ₁₂ H ₂₆	170.34	0.749 g/ml	-9.6 ^o C	216.3 ^o C
RP-1	C _n H _1.953n	≈175	0.820 g/ml	N/A	177-274 ^o C
Hydrazine	Н ₂ Н ₄	32.05	1.004 g/ml	1.4 ^o C	113.5 ^o C
Methyl Hydrazine	CH ₃ NHNH ₂	46.07	0.866 g/ml	-52.4 ^o C	87.5 ^o C
Dimethyl Hydrazine	(CH ₃ ) ₂ NNH ₂	60. 10	0.791 g/ml	-58 ^o С	63.9 ^o C
Aluminum	Al	26.98	2.70 g/ml	660.4 ^o C	2467 ^o C
Polybutadiene	(C ₄ H ₆ ) _n	≈3000	≈0,93 г/мл	н/д	н/д

9019
ЗАМЕТКИ:

Химически керосин представляет собой смесь углеводородов; химический состав зависит от его источника, но обычно он состоит примерно из десяти различных углеводородов, каждый из которых содержит от 10 до 16 атомов углерода на молекулу; составляющие включают н-додекан, алкилбензолы, нафталин и его производные. Керосин обычно представлен одним соединением н-додеканом.

RP-1 — это особый тип керосина, подпадающий под действие военных спецификаций MIL-R-25576. В России аналогичные спецификации разрабатывались по спецификациям Т-1 и РГ-1.

Четырехокись азота и азотная кислота являются гиперголическими с гидразином, ММГ и НДМГ. Кислород не гиперголен с любым обычно используемым топливом.

Перхлорат аммония скорее разлагается, чем плавится, при температуре около 240 ^o C.

1.420196

Ракета.
Жидкий кислород	Жидкий водород	No	5.00	381	124
	Liquid Methane	No	2.77	299	235
	Ethanol + 25% water	No	1.29	269	264
	Kerosene	No	2. 29	289	294
	Hydrazine	No	0.74	303	321
	MMH	No	1.15	300	298
	UDMH	No	1.38	297	286
	50-50	No	1.06	300	300
Жидкий фтор	Жидкий водород	Да	6,00	400	155
Жидкий фтор	Гидразин	Да	1,82	338	432
ФЛОКС-70	Керосин	Да	3,80	320	385
Тетроксид азота	Kerosene	No	3.53	267	330
	Hydrazine	Yes	1. 08	286	342
	MMH	Yes	1.73	280	325
	UDMH	Yes	2.10	277	316
	50-50	Yes	1.59	280	326
Red-Fuming Nitric Кислота (14% N ₂ O ₄ )	Керосин	Нет	4.42	256	335
	Гидразин	Да
	276	341
	MMH	Yes	2.13	269	328
	UDMH	Yes	2.60	266	321
50-50	Yes	1,94	270	329
Перекись водорода (концентрация 85%)	Керосин	Нет	7,84	258	324
Перекись водорода (концентрация 85%)	Гидразин	Да	2,15	269	328
Закись азота1	HTPB (твердый)	№	6. 48	248	290
Хлор пятифтористый	Гидразин	Да	2.12	297	439
Перхлорат аммония (твердый)	Алюминий + HTPB (а)	No	2.12	277	474
Перхлорат аммония (твердый)	Aluminum + PBAN (b)	No	2.33	277	476

ЗАМЕТКИ:

Удельные импульсы являются теоретически максимальными при 100% КПД; фактическая производительность будет меньше.

Все соотношения смеси являются оптимальными для указанных рабочих давлений, если не указано иное.

LO ₂ /LH ₂ и LF ₂ /LH ₂ соотношение смеси выше оптимального для улучшения импульса плотности.

FLOX-70 представляет собой смесь 70% жидкого фтора и 30% жидкого кислорода.

Там, где указан керосин, расчеты основаны на н-додекане.

Состав твердого топлива (a): 68% AP + 18% Al + 14% HTPB.

Состав твердого топлива (b): 70 % AP + 16 % Al + 12 % PBAN + 2 % эпоксидного отвердителя.

SELECTED ROCKETS AND THEIR PROPELLANTS
Rocket	Stage	Engines	Propellant	Specific Impulse
Atlas/Centaur (1962)	0 1 2	Rocketdyne YLR89- NA7 (x2) Rocketdyne YLR105-NA7 P&W RL-10A-3-3 (x2)	LOX/RP-1 LOX/RP-1 LOX/Lh3	259s sl / 292S VAC 220S SL / 309S VAC 444S VAUUM
TITAN II (1964)	1 2	AEROJET LR-87-AJ-5 (X2) AEROJEJ-IHJ-IHJEJ-IHJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEJEH /Аэрозин 50 NTO /Aerozine 50	259S SL /285S VAC 312S VAUM
Saturn V (1967)	1 2 3
1 2 3
. ) Rocketdyne J-2	LOX/RP-1 LOX/Lh3 LOX/Lh3	265s sl / 304s vac 424s вакуум 424s вакуум
Space Shuttle (1981)	0 1 OMS RCS	Тиокол SRB (x2) Rocketdyne SSME (x3) Aerojet OMS (x2) Kaiser Marquardt R-40 & R-1E	PBAN Solid LOX/Lh3 NTO/MMH NTO/MMH	242s sl / 268s vac 363s sl / 453s вакуум 313s вакуум 280s вакуум
Delta II (1989)	0 1 2	Колесико 4A (x9) Rocketdyne RS-27 Aerojet AJ10-118K	HTPB Solid LOX/RP-1 NTO/Aerozine 50	238s sl / 266s vac 264s sl / 295s vac 320s vacuum

Составлено, отредактировано и частично написано Робертом А. Бреунигом, 1996, 2005, 2006, 2008.

Библиография

Главная страницаОсновы космических полетов — Ракетное топливо — Ракетное движение — Орбитальная механика — Межпланетный полет Космическое оборудование — Системы космических кораблей — Технические характеристики транспортных средств — Ракеты-носители Космические миссии — Пилотируемые космические полеты — Планетарные космические корабли — Лунные космические кораблиВсемирные космические центрыКосмические вехиГлоссарийБиблиография

Дом

Энергетический стартап Green Hydrogen International (GHI) планирует разработать новый проект в Южном Техасе.
Хаб планирует снабжать SpaceX миллиардера Илона Маска зеленым водородом для ракетных двигателей, работающих на метане.
Другие способы использования бесцветного газа в изобилии включают добавление его к аммиаку для удобрений и производство экологически чистого топлива для реактивных двигателей.

Марсианскому евангелисту и основателю SpaceX Илону Маску, возможно, скоро станет легче переходить на экологичный режим.

Green Hydrogen International (GHI), энергетический стартап из Техаса, на прошлой неделе объявил о планах по разработке совершенно нового проекта зеленого водорода — крупнейшего в мире — в Южном Техасе. GHI говорит, что часть водорода из этого проекта будет использована для разработки чистого ракетного топлива для аэрокосмической компании Илона Маска SpaceX.

После завершения ошеломляющий проект мощностью 60 гигаватт, расположенный рядом с хранилищем водорода в округе Дюваль, штат Техас, будет производить более 2,5 миллиардов килограммов зеленого водорода в год. (Крупнейший в мире завод по производству экологически чистого водорода, 20-мегаваттный завод Air Liquide в Беканкуре в Квебеке, Канада, производит всего 300 000 кг водорода в год.) Сочетание солнечной и ветровой энергии будет поддерживать свет на объекте, а в период низкой ценовые периоды, Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT), электросеть штата, также будет поставлять электроэнергию.

Как говорится, локация — это ключ . Компания GHI разрабатывает участок, получивший название «Город водорода», из-за его непосредственной близости к соляному куполу Пьедрас-Пинтас, который будет использоваться для хранения огромного количества производимого там водорода. Затем GHI направит этот водород в 90 милях к востоку в Корпус-Кристи и в Браунсвилл, где находится штаб-квартира SpaceX, примерно в 100 милях к югу от хаба. Планируется, что дополнительные трубопроводы будут доставлять водород в другие части штата.

A Универсальный элемент

GHI

Водород — самый распространенный элемент во Вселенной — он составляет примерно 75 процентов всей наблюдаемой материи — и питает такие звезды, как наше Солнце. Здесь, на Земле, его часто называют потенциальной серебряной пулей в борьбе с изменением климата.

Но в последнее время возникли сомнения относительно того, насколько «чистой» может быть эта чистая технология.

Текущий метод, используемый для производства бесцветного газа, называемый процессом паровой конверсии, использует высокую температуру и давление для извлечения водорода из метана, оставляя углекислый газ в качестве побочного продукта, New York Times объясняет. Процесс, называемый производством «серого» водорода, является невероятно энергоемким и выбрасывает в воздух большое количество парниковых газов. По данным J.D. Power, на килограмм производимого серого водорода выбрасывается примерно десять килограммов углекислого газа.

Подробнее о чистом водороде

Крошечные ядерные реакторы производят огромное количество чистого водорода
Судьба чистого водорода зависит от этой массы
Когда ученый оставил чертежи водородной бомбы в поезде
Когда ученый оставил планы водородной бомбы в поезде

Метод, используемый для производства так называемого «голубого» водорода, направлен на очистку процесса парового риформинга путем повторного улавливания выбрасываемого углекислого газа и его хранения в карманах породы глубоко под землей. . Но в исследовании, опубликованном в августе 2021 года в журнале Energy Science & Engineering , исследователи из Корнельского и Стэнфордского университетов предположили, что весь процесс, используемый для получения голубого водорода, по-прежнему генерирует примерно на 20 процентов больше парниковых газов, чем простое сжигание природного газа.

Но отрасль движется в правильном направлении. Производство так называемого «зеленого» водорода идет еще дальше, используя возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, для питания машин, называемых электролизерами, которые разделяют атомы водорода и кислорода в воде.

Этот процесс практически не приводит к выбросу парниковых газов в атмосферу. А одна оценка Международного энергетического агентства предполагает, что производство зеленого водорода по сравнению с серым водородом может предотвратить выброс в атмосферу до 830 миллионов тонн углекислого газа 9.0029 ежегодно .

Тем не менее, есть несколько недочетов, которые нужно сначала сгладить, чтобы запустить экологически чистую водородную промышленность. (По оценкам New York Times , менее 5 процентов водорода, производимого сегодня, считается «зеленым» водородом.) Например, массивных и дорогостоящих электролизеров, необходимых для производства зеленого водорода, очень мало из-за характера их сложного состава. техники, а хранение и транспортировка легковоспламеняющегося и объемного газа – непростая задача. А в некоторых местах не хватает возобновляемых источников энергии, чтобы покрыть затраты на производство водорода.

Rocket Power

Ракета SpaceX Falcon 9 с новым турецким телекоммуникационным спутником Turksat 5B стартует со станции космических сил на мысе Канаверал 18 декабря 2021 года на мысе Канаверал, Флорида.

Anadolu Agency//Getty Images

Компания Маска SpaceX должна стать одним из первых бенефициаров зеленого водорода GHI.

SpaceX в настоящее время использует ракетное топливо на основе керосина для питания своих ракет Falcon 9. Но двигатель компании Raptor, который предназначен для отправки Starship на Луну и Марс, работает на смеси криогенного жидкого метана и жидкого кислорода, или «металокса». В заявлении от 3 марта GHI заявила, что «рассматривает возможность объединения водорода с CO ₂ в порту Браунсвилля для создания зеленого метанового ракетного топлива для запуска в Южном Техасе».

Другие научные статьи, обязательные к прочтению

ЦЕРН прекращает дальнейшее сотрудничество с Россией
Вот доказательство того, что мы живем в голографической Вселенной
Жемчуг может содержать секрет более прочной брони изучает несколько других способов использования зеленого водорода, таких как производство более чистого топлива для реактивных двигателей, создание «зеленого» аммиака для использования в удобрениях и замена природного газа на некоторых электростанциях.
Ожидается, что первая фаза проекта будет запущена в 2026 году с целью выработки двух гигаватт электроэнергии и строительства двух хранилищ внутри соляного купола. В конечном итоге компания надеется построить 50 хранилищ внутри соляного купола.
Другие проекты зеленого водорода, находящиеся на рассмотрении, включают Green Energy Hub в Западной Австралии, 50-гигаваттную ветровую и солнечную электростанцию зеленого водорода, а также 45-гигаваттную установку SVEVIND Energy и Kazakh Invest National Company в степях Казахстана.
Дженнифер Леман
Дженнифер Леман — научный журналист и редактор новостей в Popular Mechanics, где она пишет и редактирует статьи о науке и космосе. Выпускница программы научной коммуникации Калифорнийского университета в Санта-Круз, ее работы публиковались в The Atlantic, Scientific American, Science News и Nature. Ее любимые истории рассказывают о многих чудесах и опасностях Земли.
Соединения на основе водорода как энергетические катализаторы для жидкостных ракетных двигателей: значение и применение
Основное содержание статьи
Боковая панель статьи
Опубликовано
14 сентября 2021 г.
Трипарна Рэй
a:1:{s:5:»en_US»;s:39:»Институт науки и технологий SRM»;}
Abstract
В текущем сценарии космических двигателей жидкое топливо оказалось весьма полезным в ракетных двигателях разгонных ступеней. За последние пару десятилетий мир положительно склонился к криогенному топливу (ям), а именно к жидкому кислороду и жидкому водороду из-за их высокого удельного импульса. Более высокий удельный импульс означает меньшую продолжительность достижения расчетной маршевой скорости для данной начальной и мгновенной массы ракеты. Жидкий водород и жидкий кислород в качестве топлива и окислителя могут генерировать один из самых высоких энтальпийных выбросов при сгорании, производя удельный импульс до 450 секунд при эффективной скорости выхлопа 4,4 километра в секунду. Принимая во внимание, что отдельные недостатки встречаются в форме хранения и производства. Это указывает на чрезмерную зависимость от криогенных топлив и требует активных исследований для поиска лучших альтернатив. В качестве интересной альтернативы можно использовать комбинацию тетроксида диазота (N ₂ O ₄ ) и монометилгидразин (MMH) использовались во многих космических приложениях из-за чрезвычайной стабильности при хранении и гиперголической природы. Настоящее исследование направлено на то, чтобы выразить влияние соединений на основе водорода на характеристики ракеты. Четыре различных соединения из двух групп соединений на основе водорода тестируются с различными пропорциями окислителя и топлива, чтобы получить новый, экономичный и удобный для пользователя состав, который можно приготовить при комнатной температуре. Попытка исследования и объяснение эффекта энергетических топлив на основе водорода с использованием N ₂ O ₄ и MMH в качестве базовой композиции для работы разгонного блока. Работа мотивирована необходимостью эффективных космических операций с привлекательными альтернативными двигателями, чтобы свести к минимуму чрезмерную зависимость от криогеники, что в конечном итоге приведет к экономической эффективности. Различные энергетические материалы были протестированы с базовым составом с использованием стандартной комплексной модели химического равновесия NASA-CEA. Производительность оценивалась с точки зрения изменения удельного импульса и характеристической скорости, оба из которых являются важными параметрами. Чтобы подтвердить практическую полезность, была определена роль давления в камере, сверхзвукового отношения площади и оптимального соотношения окислителя и топлива (O/F). Работа привела к двум интересным выводам: составу гидрида бериллия с базовым составом для высоких характеристик ракет и отрицательному влиянию водорода на жидкое топливо.
Как цитировать

Рэй, Т. (2021). Соединения на основе водорода как энергетические катализаторы для жидкостных ракетных двигателей: значение и применение. SPAST Рефераты , 1 (01). Получено с https://spast.org/techrep/article/view/351
Аннотация 55 |
Детали изделия
Ключевые слова
Соединения на основе водорода, энергетические материалы, тяга, удельный импульс, характеристическая скорость
Ссылки
1. Мур, Г.Е., и Берман, К., «Твердотопливная ракетная система», Международная конвенция по телекоммуникациям, статья 8, пар. 4 (3), 1956
2. Торми, Дж. Ф., «Жидкие ракетные топлива — есть ли предел энергии?», том 49, № 9, Rocketdyne, A Division of North American Aviation, Inc., Канога-Парк, Калифорния, 1957.
3. Росс, Ф.Р., «Удельный импульс космической системы», Журнал аэрокосмических наук, 1961.
4. Соллот Г.П., Альстер Дж., Гилберт Э.Е. и Слэгг Н., «Исследования новых энергетических материалов». Дж. Энерг. мат., 4, 5-28, 1986.
5. Борман С., «Появляются перспективные энергетические материалы для военных и космических применений». Дж. Хим. англ. Новости, 18-22, 1994.
6. Зандберген, Б.Т.С., «Современные жидкостные ракетные двигатели». Американский институт аэронавтики и астронавтики, 2000 г.
.
7. Мухалим, М. и Кришнан, С., «Конструкция двигателя азот-тетроксид/монометилгидразин для применения на верхней ступени», 2010.
8. Луиджи, Т. Де Лука., Тору, Симада. Валерий, П. Синдицкий, Макс, Калабро., «Химические ракетные двигатели: всесторонний обзор энергетических материалов», Springer Aerospace Technology, Springer International Publishing, 2016.
9. Гаджар, П., и Малхотра, В., «Усовершенствованные энергетические топлива верхней ступени», 2018.
10. Рэй, Т., и Малхотра, В., «Усовершенствованные высокоэнергетические материалы для будущих космических миссий с жидкостным ракетным двигателем», Журнал Университета Чэнду, 2021.
Секция
GM1: Материалы
Водородное охрупчивание — применение ракетных двигателей | Семантический ученый
- DOI:10.1016/B978-0-12-6
  -9.50021-X
- Идентификатор корпуса: 138287565
```
  title={Водородное охрупчивание — применение ракетных двигателей},
  автор = {Лесли К. Фритземайер и Уильям Террелл Чендлер},
  год = {1989}
} 
```
- L. Fritzemeier, W. T. Chandler
- Опубликовано в 1989 г.
- Материаловедение
Просмотр через Publisher
Обзор влияния температуры на воздействие водорода в конструкционных сплавах1498
- T. Michler, F. Schweizer, K. Wackermann
- Материаловедение
  Металлы
- 2021
стали, никелевых суперсплавов и углеродистых сталей, сильно…
МНОГОФАЗНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕЖГРАНУЛЯРНОЙ СЕГРЕГАЦИИ ВОДОРОДА/ЗАХВАТЫВАНИЯ ДЛЯ ВОДОРОДНОЙ ОХРУБЧИВОСТИ *S.Jothi
- L. Wright, A. Turnbull
- Материаловедение
- 2015
Преждевременное разрушение поликристаллических материалов из-за поглощения водорода влияет на широкий спектр применений, включая экологически чистые энергетические системы, системы хранения водорода и ракетные двигатели. Хороший…
Многофазное моделирование межкристаллитной сегрегации/улавливания водорода для водородного охрупчивания
- С. Джоти, Т. Н. Крофт, Л. Райт, А. Тернбулл, С. Браун
- Материаловедение
- 2015
Устройство для проведения экологических сверхмногоцикловых испытаний на усталость с ультразвуковым возбуждением в асимметричном двухтактном режиме
- M. Bruchhausen, P. Hähner, B. Fischer, D. Cornu
- 0 Материаловедение 3
- 2013
Роль микроструктуры в водородном охрупчивании монокристаллов суперсплавов на основе никеля
- Д. Ру, Ж. Шене, А. Брасс
- Материаловедение
- 2013
Impact of High Pressure Hydrogen Atmosphere on the Mechanical Properties of Haynes 282 Superalloy
- M. Bruchhausen, B. Fischer, P. Hähner, S. Soller
- Materials Science
- 2012
Резюме Сплав Haynes 282 — это недавно разработанный суперсплав на основе никеля, свойства которого сосредоточены на высокой прочности на ползучести, термической стабильности, хорошей свариваемости и технологичности, которые могут его квалифицировать…1498
- N. Wernersson
- Материаловедение, машиностроение
- 2006
Суперсплав на основе никеля IN718 известен своей чувствительностью к водороду, вызывающему ухудшение его механических свойств. Обычно предлагаемый механизм деградации основан на повышенной подвижности…
ВОДОРОДНОЕ ОМУТЧИВАНИЕ ЛИТОГО СПЛАВА 718 ВЛИЯНИЕ ГОМОГЕНИЗАЦИИ, РАЗМЕР ЗЕРНА И ФАЗЫ
- G. Sjöberg
- Материаловедение
- 2004
Полноразмерные и уменьшенные образцы для испытаний на растяжение были изготовлены из хорошо изученного специально отлитого испытательного материала из сплава 718. Водород был заряжен в испытательные образцы путем воздействия чистого…
Влияние водорода на механические свойства высокой температуры в 7 18
- W. Wei
- Материаловая наука
- 1998
1998

9000 2

1998

9000 2

1998

9000 2

1998

была проведена программа испытаний для определения влияния газообразного водорода на свойства при растяжении и усталостную долговечность IN 715 при длительном применении при высоких температурах. Растяжимость…

Влияние водорода на высокотемпературные механические свойства IN 718

W. Wei
Материаловедение
1997

Была проведена программа предварительных испытаний для определения влияния газообразных свойств водорода на растяжение и усталостная долговечность IN 715 для длительного применения при высоких температурах. Растяжение…

ПОКАЗЫВАЕТ 1-6 ИЗ 6 ССЫЛОК

Исследование HVEM воздействия водорода на деформацию и разрушение никеля

I. M. Robertson, H. Birnbaum
Materials Science
1986

Hydrogen compatibility of dispersion-strengthened alloys

A. Thompson
Materials Science
1974

Hydrogen compatibility of Ni -2ThO2, Ni-20Cr, Ni-20Cr-2ThO2 и Inconel MA753 исследовали как с наводороживанием, так и с испытаниями в газообразном водороде высокого давления. Первые были проведены на 194 как…

Влияние водорода на деформацию и разрушение железоникелевых сплавов

M. Wayman, G. Smith
Материаловедение
1971

Малоцикловая усталость трех деформируемых сплавов на основе никеля1498

Малоцикловая усталость трех деформируемых сплавов на основе никеля, сплава 901, Waspaloy и сплава 718, была исследована как при комнатной температуре, так и при 811 К (1000°F). Усталостные свойства могут быть…

Проблемы с водородом в технологиях, связанных с энергетикой

J. Hirth, H.H. Johnson
Physics
1976

Резюме Представлен обзор проблем деградации водорода в системах, связанных с энергетикой. Представлено девять отдельных феноменологических классификаций такой деградации. Ключевые области нерешенных…

Диффузионная способность и растворимость водорода в зависимости от состава в сплавах Fe-Ni

Бек В., Бокрис Дж., Геншоу М., Субраманян П.К.
Материаловедение
1971

Электрохимическим методом определены проницаемость P, коэффициент диффузии D и растворимость c водорода в сплавах системы Fe-Ni. Теплота активации для диффузии…

ВЗЛЕТ: БЛАГОДАРЯ ПЕРОКСИДУ ВОДОРОДА

История продукта

В конце обратного отсчета воздух наполняется оглушительным ревом, и космическая ракета взлетает ввысь. Нужны огромные движущие силы, чтобы вывести многотонный аппарат на орбиту. Для этого российские ракеты «Союз» полагаются на продукт Evonik: перекись водорода. Его даже рассматривают как потенциальное топливо для следующего этапа развития ракетных технологий.

«Ракета «Союз» — это рабочая лошадка для космических путешествий», — сказал доктор Филипп Крист. И он должен знать; В качестве менеджера лаборатории глобальных процессов бизнес-направления Active Oxygens в Ханау недалеко от Франкфурта его работа, среди прочего, сосредоточена на космических путешествиях. Хотя российская ракетная техника не нова, она считается чрезвычайно надежной и относительно недорогой. После закрытия программы «Спейс шаттл» «Союз» в настоящее время является единственной ракетой, позволяющей осуществлять безопасные пилотируемые запуски. В 2011 году с европейского космодрома Куру во Французской Гвиане впервые была запущена ракета-носитель «Союз-СТ» с использованием перекиси водорода PROPULSE®, разработанной Evonik для двигательных установок. «Даже сегодня наша перекись водорода используется в турбонасосах для подачи настоящего топлива, реактивного топлива и жидкого кислорода в камеры сгорания под высоким давлением», — говорит 35-летний химик. Таким образом, в некотором смысле перекись водорода обеспечивает энергию для питания огромной ракеты топливом. Чтобы отправить на орбиту 300-тонную ракету «Союз», необходимо несколько метрических тонн.

Нет предела возможностям!

Высококонцентрированный PROPULSE® 825, наш сорт перекиси водорода с концентрацией 82,5%, приводит в действие турбонасосы, которые нагнетают топливо – керосин и жидкий кислород – в камеры сгорания.

Смотрите недавний старт корабля Союз МС-09 здесь!

Ранний предмет исследования ракетной техники.

Перекись водорода не новинка в ракетной технике. Исследования по его использованию в качестве топлива для ракетных двигателей начались еще в 1930-х годах, и он фактически производился специально для этой цели. В то время как русские никогда не теряли продукт из виду и до использования перекиси водорода Evonik полагались на собственное производство, европейцы и американцы отказались от своих усилий и нашли альтернативу, разработав катализатор разложения гидразина и производных гидразина.

… предназначен для обеспечения того, чтобы ракеты достаточно быстро снабжались керосином во время взлета и, таким образом, могли преодолевать гравитацию на пути в космос.

До 30 000 оборотов в минуту

Процесс на самом деле довольно прост. H ₂ O ₂ контактирует с марганецсодержащим катализатором в топливном насосе. Затем окислитель разлагается с выделением большого количества тепла на свои составляющие: водяной пар и газообразный кислород. Оба они обеспечивают в результате расширения объема, что топливный насос подает жидкий кислород и реактивное топливо со скоростью до 30 000 оборотов в минуту в камеры сгорания, где создается необходимая тяга для запуска ракеты. К тому времени, когда «Союз» находится в космосе, перекись водорода на борту почти полностью израсходована.

Кстати, продукт производится на заводе в Райнфельдене, где перекись водорода производится уже более 100 лет. «Оттуда мы отправляем высококонцентрированные растворы во все части мира в специально изготовленных термоконтейнерах», — говорит Крист. «У них есть система сброса давления, а также мониторинг температуры и GPS».

Высококонцентрированная перекись водорода, которая взрывает турбонасосы в ракете: таким образом в камеры сгорания поступает достаточное количество керосина и жидкого кислорода.

С помощью собственной разработки Evonik может производить H ₂ O ₂ с концентрацией до 98 процентов. Таким образом, перекись водорода отлично подходит для двигателей мини-спутников и небольших ракет в качестве единственного топлива.

Зеленая ракетная техника

Использование перекиси водорода в качестве топлива для гибридных ракет становится все более вероятным, потому что, по сравнению с обычными видами топлива, она гораздо более совместима с окружающей средой. «Все видели в новостях гигантские коричневые облака, возникающие при запуске космической ракеты», — отмечает Крист. При этом выделяется огромное количество оксидов азота. Кроме того, гидразин, который также используется в качестве топлива, является канцерогенным, поэтому ЕС рассматривает возможность его запрета. Н ₂ O ₂ , с другой стороны, не имеет ни одного из этих отрицательных побочных эффектов. «Перекись водорода представляет собой «зеленую ракетную технику», потому что в процессе разложения она не выделяет никаких веществ, вредных для человека или природы», — говорит Христос.

H

₂ O ₂ в качестве топлива с множеством различных преимуществ

Несмотря на высокую плотность энергии, H ₂ O ₂ прост в обращении и легко инициирует процессы разложения, необходимые для двигателей. В течение последних нескольких лет проект HYPROGEO, финансируемый Европейским Союзом, специально изучал перекись водорода как мощное, безопасное и экологически чистое топливо для космических путешествий. Тогда водный раствор не только запустит турбонасос, но и вместе со вторым топливом будет отвечать за движение всей ракеты. «Движение почти всегда производится за счет сгорания, а для этого нужен кислород; это может быть поставлено H ₂ O ₂ в процессе разложения», — говорит Христос. «Результатом станут гибридные ракеты, использующие в качестве топлива перекись водорода и, например, полиэтилен. Последний представляет собой простой пластик, используемый, например, для изготовления пакетов для покупок».

Яркие перспективы для небольших ракет и миниспутников

Христос видит еще одну причину, по которой у перекиси водорода есть будущее в космических путешествиях. «Весь рынок теперь готов к следующему эволюционному шагу, тенденция к меньшим ракетам и микроспутникам. Благодаря простоте обращения H ₂ O ₂ будет играть здесь важную роль в качестве топлива; это позволяет даже относительно небольшим компаниям создавать ракеты с помощью простых средств». Уже сегодня ряд стартапов по всему миру используют перекись водорода в качестве экологически чистого топлива в последних поколениях ракет.

98 процентов H

₂ O ₂

Таким образом, для бизнес-линии Active Oxygens, которая обладает многолетним опытом работы с перекисью водорода и является мировым лидером, когда речь идет о глобальной доступности и ноу-хау в области транспортировки, перспективы выглядят радужными, тем более что требуемые концентрации высоки. «Для ракет нужны концентрации не менее 80 процентов по весу. Это означает, что один килограмм раствора состоит из 800 граммов чистой перекиси водорода и 200 граммов воды. Чем выше концентрация, тем выше содержание энергии и, следовательно, тем лучше для реактивных двигателей», — говорит Христос. «Обычный производственный процесс приводит к концентрации от 40 до 50 процентов. Для обогащения продукта до более чем 80 процентов используются специальные производственные процессы, в которых, например, вода последовательно отгоняется. Мы уже в состоянии произвести 98-процентный раствор».

Это важное событие в ходе вышеупомянутого проекта HYPROGEO. В 2017 году раствор перекиси водорода Evonik с самой высокой концентрацией H ₂ O ₂ зарекомендовал себя на практике, дав впечатляющие результаты при испытаниях недавно разработанного двигателя для гибридных ракет.

Подходит для спутниковой навигации

Это было бы превосходно, например, для запуска спутников, потому что каждый лишний килограмм, который нужно запустить в космос, также стоит дороже.

Двигатель для полета на Луну. «Пламенные моторы» Архипа Люльки

Вечный двигатель

Как запустить двигатель

Как запустить двигатель

18. «С ЗЕМЛИ НА ЛУНУ»

Как мы падали на луну

«КОГДА МЫ ПОЛЕТИМ НА ЛУНУ?»

1.12 К Луне и на Луну

1.18 В Англию, в Америку… на Луну

Соперничество США и СССР в высадке человека на Луну

Атомный двигатель

«Если папа скажет мне полезть на Луну — я полезу»

Бензиновый двигатель

Вечный двигатель

Двигатель и сердце

Водород в авиации: теперь и для гиперзвука

Сверхлегкая ракета — двигатель на батарейках

Space engineers как запустить водородные двигатели

Об этой игре

Энергохлам: Россия тратит миллиарды на ракетные двигатели. Они устарели и никому не нужны

Если долго прыгать на батуте

Выручка и затраты

Упущенное время

От керосина к метану

Перестарались

Перспективы

Space engineers как запустить водородный генератор

Новый ресурс в Space Engineers — водород

Дубликаты не найдены

Когда после 40 попросили паспорт на кассе

Навигация в мерсе

Так вот почему так долго ждёшь заказ)

Дежавю

Вопрос — Ответ

Блохер

Зеландия

А все потому что из ривии

Как сократить сроки ОРВИ

Словарный запас

Просто выключу, я ни чего не видел.

Тема первого родительского собрания в этом году

Ответ на пост «Дежавю»

Советы новичкам в Space Engineers

Основы выживания в Space Engineers: строительство, ресурсы, корабли

Двигатели в Space Engineers

Как включить водородный двигатель в space engineers

Приоритеты силовых систем

Солнечные панели

Space Engineers — Бесконечный водород, установка по генерации

5 космических суперпроектов России, которых опасается SpaceX

Это вам за «Союз»: Европа может лишиться единственной ракеты для полётов в космос из-за санкций против России

Китайский старт: Зачем Пекин строит морской космодром и почему это угрожает России

Ракетная угроза: Почему Super Heavy Илона Маска может стать неприятным сюрпризом для России

Комментариев: 2

Воронежец «пробивает» в Министерстве обороны ракетный двигатель, в 100 раз более мощный, чем все нынешние

Будущее аэрокосмической отрасли будет питаться водородом?

Жидкий водород (LH

Водородные топливные элементы в аэрокосмической отрасли.

Двигатели внутреннего сгорания в авиации.

Гийом Фори, генеральный директор Airbus.

Проблемы использования водорода в аэрокосмической отрасли.

«Переход на водород как основной источник энергии для этих концептуальных самолетов потребует решительных действий со стороны всей авиационной экосистемы.

Гийом Фори, генеральный директор Airbus.

WHA поддерживает водородные технологии в аэрокосмической отрасли.

Основы космического полета: ракетное топливо

Эта зеленая водородная установка скоро сможет питать ракеты SpaceX

A Универсальный элемент

Подробнее о чистом водороде

Rocket Power

Другие научные статьи, обязательные к прочтению

Соединения на основе водорода как энергетические катализаторы для жидкостных ракетных двигателей: значение и применение

Основное содержание статьи

Боковая панель статьи

Abstract

Как цитировать

Детали изделия

Водородное охрупчивание — применение ракетных двигателей | Семантический ученый

Обзор влияния температуры на воздействие водорода в конструкционных сплавах1498

МНОГОФАЗНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕЖГРАНУЛЯРНОЙ СЕГРЕГАЦИИ ВОДОРОДА/ЗАХВАТЫВАНИЯ ДЛЯ ВОДОРОДНОЙ ОХРУБЧИВОСТИ *S.Jothi

Многофазное моделирование межкристаллитной сегрегации/улавливания водорода для водородного охрупчивания