НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

DIRECTIONS OF IMPROVEMENT OF LIQUID ROCKET ENGINES

Nikolay Kaushan

student, Department of Aircraft Engines, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology,

Russia, Krasnoyarsk

АННОТАЦИЯ

В качестве цели настоящей статьи определена необходимость отражения основных направлений совершенствования жидкостных ракетных двигателей. В качестве метода использованы общенаучные методы анализа, обобщения, сравнения. Результаты научных изысканий позволили говорить о нескольких направлениях инновационного развития современной космонавтики в целом и совершенствования жидкостных ракетных двигателей, в частности. Так, изменения касаются конструктивных особенностей, состава топливной пары, методических и концептуальных разработок.

ABSTRACT

As the purpose of this article, the necessity of reflecting the main directions of improvement of liquid rocket engines is determined. General scientific methods of analysis, generalization, and comparison are used as a method. The results of scientific research made it possible to talk about several directions of innovative development of modern cosmonautics in general and the improvement of liquid rocket engines, in particular. Thus, the changes relate to design features, the composition of the fuel pair, methodological and conceptual developments.

Ключевые слова: жидкостный ракетный двигатель; перспективные разработки; топливные пары; инновации; эффективность.

Keywords: liquid rocket engine; promising developments; fuel vapors; innovations; efficiency.

Решение перспективных задач Федеральной космической программы требует создания и модернизации средств выведения легкого, среднего, тяжелого и сверхтяжелого классов. Основными направлениями развития жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) являются, по мнению специалистов [1, с. 314-320]:

• рационализация и упрощение конструкции, усовершенствование схем и структуры систем и агрегатов ЖРД;
• использование высокоэффективных топливных пар компонентов;
• оптимизация происходящих в них процессов [3, с. 110];
• экономичность;
• точность выполнения полетных задач.

Решение задач, возникающих при совершенствовании в перечисленных направлениях, положительно отразится в важных характеристиках эффективности космических ракетных комплексов, таких как, например, стоимость выполнения космических пусков, масса полезной нагрузки, дальность полета [4, с. 98-105].

Имеют место направления совершенствования топлива для ЖРД.

Инновациям в сфере выбора топливных пар для ЖРД посвящено значительное число публикаций. Так, группа специалистов исследуют характеристики инновационной топливной пары «жидкая углекислота – тиксотропная суспензия алюминия в гидразине», один из компонентов которой - двуокись углерода[6, с.67-70]. Расчеты, приводимые специалистами, отражают реальность использования такой топливной пары, для которой предложена пневмогидравлическая схема двигателя.

В настоящее время специалисты в качестве перспективного направления развития жидкостных ракетных двигателей назвали создание жидкостно-воздушного ракетного двигателя. Тяга в таком движке генерируется за счёт серии детонаций. В теории он значительно превосходит ЖРД по множеству параметров, таких как скорость сгорания, термическая эффективность, расход топлива и даже простота конструкции. Перспективы использования ЖРД связаны с использованием кислородно-метановых ЖРД, которые наиболее востребованы в российской космической отрасли.

Специалисты рассматривают инновации в современном ракетостроении [9, с. 243-244], которые касаются обеспечения качества производства изделий и методов контроля технологических параметров изготовления и испытаний композитных конструкций ракетной техники. Специалисты проводят специальные исследования в сфере изготовления теплозащитных и теплоизолирующих покрытий, принципов функционирования жидкостных ракетных двигателей.

Инновации касаются создания современных сверхлегких летательных аппаратов, востребованных в различных сферах народного хозяйства. Ракеты-носители легкого и сверхлегкого класса - это новый мировой тренд в ракетостроении. Сегмент рынка продолжает формироваться, основной задачей российской космической промышленности является своевременное освоение сформировавшегося спроса на данный тип услуг и сохранение стратегической инициативы. Специалисты в последнее время заинтересованы в разработках ракет сверхлегкого класса, о чем свидетельствуют научные публикации. Так, В.Ю. Клюшников рассмотрел перспективы коммерческой космонавтики, перспективы коммерческого использования ракет-носителей сверхлегкого класса на формирующемся рынке запусков малоразмерных космических аппаратов [5, с.58-71].

Одним из способов решения задачи развития коммерческой космонавтики является реализация проекта РН «Союз-5». Цель проекта – создание перспективной двухступенчатой ракеты-носителя среднего класса, которая будет способна вывести на орбиту не менее 17 тонн полезного груза [7]. Данная ракета-носитель разрабатывается ракетно-космической корпорацией «Энергия» имени С.П. Королёва [2]. Реализация данного проекта предусмотрена действующей Федеральной космической программой в рамках опытно-конструкторской работы «Феникс». Разработка жидкостных ракетных двигателей для ракет-носителей среднего класса занимает значительное место в научном дискурсе. Например, О.Ф. Садыков рассмотрел инновационную систему космического комплекса транспортировки на низких околоземных орбитах [3, с.13-18].

Речь идет о разработке современной концепции космического комплекса, которая включает в себя ряд программ полёта транспортного орбитального средства с маршевым жидкостным ракетным двигателем в объединенной двигательной установке. Как видим из описываемых направлений инновационного развития современной космонавтики в целом и совершенствования ЖРД, процессы идут сразу в нескольких направлениях. Разработки затруднены финансовыми, экономическими и политическими трудностями последних лет. Однако, нет сомнения в том, что развитие уже не остановить.

Список литературы:

1. Абдуллин М.Р., Давлатов Н.Б., Шигапов Р.Р. Анализ и классификация путей совершенствования жидкостных ракетных двигателей одно- и многоразового использования на углеводородных и аз ото содержащих горючих и охладителях // XXIV Туполевские чтения: материалы междунар. молодёжной науч. конф. – Казань, 2019. – Т. 2. – С. 314-320
2. АО «НПО Энергомаш»: официальный сайт. г. Химки Московской области, 2021. [Электронный ресурс] Режим доступа: http:// engine.space (дата обращения 20.10.2021).
3. Ахметшин К.Ш., Кирюхин С.Ю., Рябинин А.С. Сравнительный анализ способов регулирования тяги жидкостных и твердотопливных ракетных двигателей // Решетневские чтения. – 2013. – Т. 1. – С. 110-111.
4. Дронь М.М., Яковлев А.Б. Исследование свойств инерционного регулятора системы регулирования тяги жидкостного ракетного двигателя // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. – 2021. – Т. 5. – № 2. – С. 98-105
5. Клюшников В.Ю. Ракеты-носители сверхлегкого класса: ниша на рынке пусковых услуг и перспективные проекты // Воздушно-космическая сфера. – 2019. – № 3(100). – С. 58-71
6. Перспективы создания жидкостных ракетных двигателей, использующих в качестве окислителя двуокись углерода / А. А. Драгунских, Э. О. Агапов, А. В. Хороших, Р. В. Бульбович // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. – 2020. – Т. 1. – С. 67-70.
7. Роскосмос: официальный сайт. Москва, 2021. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://roscosmos.ru (дата обращения 20.10.2021).
8. Садыков О.Ф. Космический комплекс транспортировки на низких околоземных орбитах // Вестник РГАТУ им. П. А. Соловьева. – 2021. – № 1(56). – С. 13-18
9. Фесенко И.А., Мумбер К.Е. Инновации ракетостроения // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : сб. материалов V Междунар. научно-практ. конф., посвященной Дню космонавтики. В 3-х томах. (Красноярск, 08–12 апреля 2019 г.). – Красноярск: СибГУ им. М.Ф. Решетнева, 2019. – С. 243-244.