Ракеты-носители. Космодромы. С. Уманский, страница 6

лвиГАтели для кшс>аиигс кг!х пюлсГГ>в ДВИГАТЕЛИ ЛЛЯ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ Дви>а>ели для космических полетов отличал>тся Г>т Продукты сгорания, расширяясь, приобретают скоземных тем, что оци при возмохг>>о меньшей масс~ и рость 2500 — 4500 мбс, создавая реак>ивную тягу Чем объ> ме должны вырабатывать как можно больп>ук> больше масса и скорость истечения газов, тем больше мощность. Кроме того, к ним предъявляются такие трс- сила тяги двигателя. бования, как исклк>чнтельно высокая эффективносп и Насосы подают топливо к Головке двигателя, н кото- надежность, значительное время работы. рой слюнтнровано большое число форсунок. Через одни По нилу исполы>уеь>ой энергии двигательньк уста- из них в камеру вцрыскивается окислитель, через лруновки ракет-носителей подразделяются на термохнми- гне — горючее.

ческне и ядерные. Каждый из указанных типов имеет В любой машине при сгорании топлива образу>отся свои преимущества и недостатки и может прнмсняться большие тепловые потоки, нагрсвакнцис стенки дншав определеннь>х условиях. теля. Если не охлажлать стенки камеры, то она быстро В настоящее время космические корабли, орбиталь- прогорит, из какого материала ни была бы сделана. ные станции н бесцил>нные спутники Земли выводятся ЖРД, как правило, охлажлают олним из компонентов в космос ракетами, осцащеннымн мощными тсрмохи- топлива. Для этого камеру делают двухстеночной.

В замцческпми двнгатслямн. Существуют также миниатюр- зоре между стенками ~>ротекаст компонент топлива. ные двигатели малой силы тяги. Это уменьшенная ко- Ьольцюй улельный имцульс тяги созлает двигатель, пня мощных двигателей. Пекоторьц из ннх мо>ут уме- работаю>ций на жидком кислс>ро>в н жидком водороде. ститься на ладони. Сила .>яги таких дни>ателей очень В реактивной струе этого двигатсля газы мчатся со скомала, нов себывастдостаточно, чтобь> управлять поло- ростью немногим болыпе 4 км,'с. Тсь>Г>ература струи жсннсм корабля в пространстве.

около 3000"С, и сос Гонт она из перегретого водяного цаЯлерные ракетные двигатели (ЯРД) сше находятся на ра, который образуется цри сгорании водорода в кислостарии развития, но,очсвидно, найд>т применение на, >>оу,',. Основныеданньйг типичных той»йаг>д,,йдВ~<РД44> РЛКСТА-!)С)СИТЕЛЬ. ()ЬШИ1 ГБЕАЕ)!ИЯ !~Кl < ~))М а~~,~ п~:р~ м в ~и ~.~)~ЯЛ )М,~~. П~!) ГИБРИЛНЫЙ РАКЕТНЫЙ ЛВИ ГАТЕАЬ ТВЕРЛОТОГ)АИВНЫЙ РАКЕТНЫЙ ЛВИГАТЕАЬ )ТТРЛ) ~~«!.м ~ ~ ~Рн ЯЛЕРН Ы И РАКЕ ! НЫГ1 ЛВИ1А1ЕЛЬ (ЯРА) двислтсли для космичсских полстов Использование фтора — наиболее сильного из всех из- — смесевое твердое топливо на основе полибутадиеновестных химии окислителей — позволсп существенно ного каучука (ПТРВ); увеличить эффективность ЖРД. Правда, жидкий фтор . смесевое твердое топливо на основе полибутадисннеудобен в эксплуатации из-за ядовитости и низкой акрилнитрильного каучука(РВАХ).

температуры кипенна (-188 'С). Но это нс останавливает ракетчиков: экспериментальные двигатели на фторе ' С ' ' ' .* ' 1 уже существуют. Ф. А. Цандер предложил использовать и качестве го- Один из основных недостатков ракетных двигателей, рючего легкис металлы — литий, бериллий и др., в осо- работающих на жидком топливе, связан с ограниченной бенности как добавку к обычному топливу, например скоростью истечения газов. В ЯРД представляется возводоролно-кислородному.

Подобные «тройныс компо- можным использовать колоссальную энергию, выделязнцииь способны обеспечить наибольшую возможную к>шуюся при разложении ядерного горючего для нагредля хилсических топлив скорость истечения до 5 км/с. вания рабочего зела. Но это уже, вероятно, предел ресурсов химии. Г>ольше- Принцип действия ЯРД почти нс отли <астся от принго она практически сделать пока не может. ципа действия термохимических двигателей. Разница Эффективность двигательной установки (ДУ) с ЖРД заключается в том, что рабочее тело нагревается нс за возрастает с увеличением удельноис импульса тяги и счет собственной химической энергии, а за счет «посто- плотности топлива.

Причем в последнее время предъяв- роныегй» энергии, выделяющейся цри внутриядерной ляется все больше требований к экологической чистоте реакции. Рабочее тело пропускается через ядерный реакак гамих компонентов топлива, так и продуктов их сто- ктор, в котором происходит реакция лслсния атомных ранна.

В настояпке время жидкий кислород и жидкий ядер (например, урана), и при этом нагревается. водорол являкптя наилучшим вькоксх«ффективным, У ЯРД отпадает необходимость в окислителе и поэтоэкологичсскн чистым топливом. Олнако чрезвычайно му может быть использована только одна жидкость. низкая плотность жидкого водорода(всего 70 кг/м') су- В качестве рабочего тела целесообразно применяп п1ественно огРаничивает возможность его поименсниЯ.

веЩества, позволЯющие Двигателю.,паъйввйт, (ЩДй с1пуге .„,„и ЕЛКЕТЛ-Е~Е>Е ИТЕЛЬ. ОЬШИЕ ГВЕЛЕЕ!ИЯ Простейшая схема ЯРД с реактором, работающим на твердом ядерном горючем, показана на рис. 18. Рабочее тело помещено в баке. Насос подает его в камеру двигателя. Распыляясь с помощью форсунок, рабочее тело вступает в контакт с тспловыделяюгцим ядерным горючим, нагревается, расширяется и с больпюй скоростью выбрасывается через сопло наружу.

Ядерное горючее цо запасу энергии превосходит любой другой вид топлива. Так почему же установки на этом горючем имеют сравнительно небольшую удельную тягу и большую массу? Дело в том, что удельная тяга твердофазного ЯРД ограничена температурой делящегося вещества, а энергетическая установка при работе испускает сильное ионизирующее излучение, оказывающее вредное действие на живьн. организмы и материалы. В земных условиях атомный реактор, являющийся главной частью атомных электростанций, окружают толстыми бетонными стенами. Конечею, такой вид защиты не приголен на космических летательных аппаратах (К.11А).

Какая же защита экипажа от проникающей радиации, возникаюецей при работе атомного реактора, возможна на КДА? По-видимому, ядерная энергетическая установка во в >емя работы должна нахо иться нс на бо т, а лов, т. е. одновременно с введением в строй первых атомных электростанций. Существуют и более экзотические проекты ядерных ракетных двигателей, в которых делящееся вещество находится в жидком, газообразном илп даже в плазменном состоянии, однако реализация подобных логически возможных конструкций при современном уровне техники встречает значительные трудности. Это очень интересный и перспективный двигатель.

В нем используется энергия большого числа нгбольших ядерных зарядов (в том числе и термоядерных), находящихся на борту ракеты. Эти ядерные заряды последовательно выбрасываются из ракеты и на некотором расстоянии за ней взрываются. При каждом взрыве часть расширяющихся газообразных продуктов в виде плазмы г высокой и лотностьк1 и гкоргютьке ударяет об основание ракеты — толкающую платформу.

Под действием удара платформа движется вперед с большим ускоргнием. ускорение гасится демпфирующим устройством таким образом, чтобы возникающая п и этом пе ег узка не и евьшеалеап 1п,, ее, е щ;,., н '4 ИССЛЕ2аОВАТЕЛЬСКИ Й ЦЕНТР им. М. В. КЕЛЛЫ ША М. В. Келлыш 1911-1978 В. Я. Лнхушнн 1918-1992 И. Т. Клеименов 1899-1938 А. С.

Корогеев Реактивный научно-исследовательский институт РНИИ был образован приказом Рг.в военсовета СССР от 21 сентября 1933 года № 113 и постановлением Совета Труда и Обороны СССР от 31 октября 1933 года № 104. РНИИ стал первой в мире научно-исследовательской к п г' ! ! ИСГ ЛСЛГ)ВЛГГЛЬГ КГ1И Г1ЕН1Г пм. М. Н. КСЛДЫ!ВЛ Глушко. Раз1)аботку кислородно-керосиновых ЖРД возглавлял М. К. Тихонравов. Значительные успехи были достигнуты в подразделении, которым руководил С.

П. Королев. В нем были развернуты работы по летательным аппаратам с ра- г 24) РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ. ОБШИЕ СВЕЛЕНИЯ ководителем разработки ЖРД и ПВРД для межконтинентальной крылатой ракеты «Буря». В 1957-1961 гг. институтом решены проблемы обеспечения высокой надежности ЖРД и продольной устойчивости ракет. В эти годы впервые обоснована и экспериментально продемонстрирована высокая эффективность ЖРД, работающего по схеме с дожиганием генераторного газа. В дальнейшем в стране по такой схеме были разработаны двигатели с высокими параметрами для маршевых и разгонных ступеней ракет, которые не имели аналогов в мировой практике.

В период 1965 — 1991 гг. основные работы по ракетным и ракетно-космическим комплексам в нашей стране были сосредоточены в Министерстве общего машиностроения. Институт становится головной научно-исследовательской организацией отрасли по проблемам ракетного двигателестроения и получает новое наименование НИИ тепловых процессов (НИИТП). В этот период работы института были направлены, главным образом, на научное обеспечение разработок ЖРД на стабильных компонентах топлива с высокими энергомассовыми характеристиками и высокой надежностью.

Этими работами был закрыт целый ряд сложнейших проблем, связанных с обеспечением устойчивости, регулирования, запуском ЖРД под водой (для морских БРК), с минометным стартом ракет, и тем самым внесен большой вклад в создание высокосовершенных боевых ракет наземного и морского базирования УР-100, Р-36, Р-29, Р-29Р, Р-29РМ и их модификаций. В обеспечение создания ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) разработаны и внедрены в практику работы КБ методы профилирования сопел с большими степенями расширения, методики расчета теплообмена и теплозащиты РДТТ, выбора рецептур твердых топлив, теплозащитных и эрозиестойких материалов, усовершенствованы методы и средства отработки РДТТ и обеспечения работоспособности органов управления вектором тяги.

Этими работами институт внес значительный вклад в успешное создание высокоэффективных БРК наземного и морского базирования с твердотопливными МБР РТ-2П, РТ-23УТТХ, Р-39. С 1992 г. институт (с 1995 г. он носит современное название — Центр Келдыша) находится в составе Российского авиационно-космического агентства и является головной научно-исследовательской организацией по двигателям и бортовой энергетике ракетно-космических комплексов, а также по нескольким направлениям конверсионной тематики. В последние годы в Центре Келдыша развернуты исследования по выявлению перспективных направлений и путей развития космических двигательных и энергетических установок с учетом новых требований и условий, предъявляемых к ракетно-космическим комплексам по экономическим показателям, ресурсу активной работы, надежности и безопасности.