В июле на загородной площадке ПАО «Протон-ПМ» (входит в интегрированную структуру АО «НПО “Энергомаш”») в рамках реконструкции и технического перевооружения предприятия организован участок листового раскроя и покраски. Сумма инвестиций в создание производства составила более 76 млн рублей.
На новом участке изготавливают продукцию наземной тематики: детали и сборочные единицы газотурбинных электростанций серии «Урал», а также оснастку. В ближайшем будущем участок будет задействован в производстве камер сгорания ракетных двигателей и другой номенклатуры космической тематики.
Ранее губернатор Прикамья Максим Решетников отмечал, что производство ракетных двигателей является верхом научно-технического прогресса и важным фактором развития края. По словам главы региона, пермские ракето- и двигателестроительные предприятия пользуются у руководства страны большим доверием, а качество продукции оценивается как очень высокое. Все понимают, что пермские предприятия – это гарант надёжности.
Исполнительный директор ПАО «Протон-ПМ» Дмитрий Щенятский отметил, что создание участка раскроя – очередной этап в организации современного заготовительного производства полного цикла на загородной площадке предприятия в Новых Лядах. «Это шаг вперёд, который позволит оптимизировать производственный процесс, использовать новые мощности при освоении перспективной ракетно-космической продукции и переходе на её серийный выпуск. В следующем году мы планируем обеспечить 100%-ную загрузку оборудования, введённого в эксплуатацию», – подчеркнул топ-менеджер.
На участке листового раскроя и покраски общей площадью более 2 тыс. кв. м разместилось четыре единицы современного технологического оборудования: установка лазерной резки и установка гидроабразивной резки для раскроя листового материала, камера дробеструйной обработки для подготовки металла к нанесению покрытия и окрасочно-сушильная камера. Кроме того, на территории участка установлены гильотинные ножницы для резки и рубки металла, здесь же разместился склад листового материала.
Технические характеристики лазерной установки позволяют всего за полторы минуты вырезать контурную деталь толщиной до 12 мм. В свою очередь, установка гидроабразивной резки способна разрезать струёй воды различные материалы толщиной до 300 мм, выполнять рез под наклоном, обеспечивая необходимую точность и чистоту обработанной поверхности. При этом не используются вредные масла, жидкости и газы, что повышает производительность и безопасность труда.
Новые заготовительные мощности создаются в рамках организации в Пермском крае производственного комплекса для серийного изготовления РД-191 и других перспективных жидкостных двигателей. Этот проект имеет статус приоритетного регионального инвестиционного проекта и включает в себя реконструкцию и оптимизацию производственных площадей ПАО «Протон-ПМ» с их концентрацией на территории Новых Лядов, освоение предприятием полного цикла производства агрегатов двигателя РД-191 в Пермском крае и другой новой техники, создание качественной социальной, образовательной и жилищной инфраструктуры. Общий объём инвестиций составит 10,8 млрд рублей, при этом будет создано порядка 250 рабочих мест. Проект стартовал в 2018 году и рассчитан до 2025 года.
ОАО «НПО Энергомаш»
141400, Россия, г. Химки, Московская область, ул.Бурденко, 1
Открытое акционерное общество «НПО Энергомаш имени академика В.П.Глушко» - ведущее предприятие в мире по разработке мощных жидкостных ракетных двигателей для космических ракет-носителей. Предприятие основано 15 мая 1929 года. В НПО Энергомаш было разработано около 60 ЖРД, которые изготавливались серийно и эксплуатировались и продолжают эксплуатироваться в составе космических и боевых ракет-носителей.
В настоящее время основными программами предприятия являются:
- Серийное изготовление модернизированных ЖРД РД-171М для первой ступени РН «Зенит» (программы «Морской старт», «Наземный старт», Федеральная космическая программа)
- Серийное изготовление ЖРД РД-180 для первых ступеней американской РН «Атлас 5»
- Разработка ЖРД РД-191 для первых ступеней семейства новых российских РН «Ангара»
- Модернизация и авторский надзор за серийным изготовлением семейства ЖРД РД-107 и РД-108 (14Д22 и 14Д21) для первой и второй ступеней РН «Союз» в Самаре
- Модернизация и авторский надзор за серийным изготовлением модернизированного ЖРД РД-253 (14Д14М) для первой ступени РН «Протон» в Перми
- Модернизация и авторский надзор за ЖРД РД-120 для второй ступени РН «Зенит» (программа «Морской старт», «Наземный старт», Федеральная космическая программа)
Кроме того, на предприятии ведутся работы над перспективными направлениями совершенствования ЖРД:
- Исследование концепции многоразовых ЖРД
- Исследование концепции ЖРД с замкнутым контуром привода турбины
- Проектные работы по двигателям для космического аппарата с использованием энергии Солнца
- Повышение надежности ЖРД
- Исследования в области использования сжиженного природного газа (метана) в качестве горючего в ЖРД
- Проект трехкомпонентного двухрежимного ЖРД (кислород-керосин-водород)
- Исследования напряженно-деформированных состояний узлов и агрегатов ЖРД
Накопленный НПО Энергомаш огромный опыт создания ЖРД, владение уникальными технологиями обеспечивает благоприятную основу для сотрудничества с различными аэрокосмическими организациями и компаниями всего мира.
НПО Энергомаш готово разработать жидкостный ракетный двигатель в соответствии с техническими требованиями заказчика в кратчайшие сроки и на высочайшем научно-техническом уровне.
Разработка двигателей РД-170 и РД-171 для первых ступеней РН «Энергия» и РН «Зенит» соответственно началась в 1976 году. Их разработка стала качественно новым шагом в создании ЖРД. Самый мощный в мире четырехкамерный ЖРД обладает наивысшим уровнем параметров и характеристик для двигателей данного класса, работает на экологически чистых компонентах топлива: жидкий кислород и керосин. Двигатель для РН «Энергия» предназначен для многоразового использования и аттестован для 10-кратного использования. Один из экземпляров двигателя был испытан на огневом стенде до 20 раз. Двигатель характеризуется высокой надежностью функционирования, ремонто- и контролепригодностью и имеет большой запас по ресурсу (не менее 5). Управление вектором тяги двигателя осуществляется благодаря созданию уникального сильфонного узла качания камер, работающего в зоне высокотемпературного газового потока. Двигатели прошли около 900 огневых испытаний с общей наработкой свыше 100000 сек.
Первый запуск РН «Зенит» с двигателем РД-171 был осуществлен в апреле 1985 г. В 1987г и 1988г состоялись запуски РН «Энергия» с двигателями РД-170. С 1999 г. эксплуатация двигателей РД-171 продолжается и в составе РН «Зенит 3 SL » по программе «Морской старт».
Основные параметры семейства двигателей РД-170/171
Топливо - кислород + керосин
|
Модификации двигателя |
РД -170 |
РД-171 |
РД-171М |
| Тяга, земная / пустотная, тс | 740 / 806 | 740 / 806 | 740 / 806 |
| Удельный импульс, земной / пустотный, сек | 309 / 337 | 309 / 337 | 309 / 337 |
| Давление в камере сгорания, кгс/см 2 | 250 | 250 | 250 |
| Масса, сухая / залитая, кг | 9750 / 10750 | 9500 / 10500 | 9300 / 10300 |
| Габариты, высота / диаметр, мм | 4000 / 3800 | 4150 / 3565 | 4150 / 3565 |
| Период разработки | 1976-1988 | 1976 – 1986 | 1992 – 1996 2003 - 2004 |
| Назначение | РН "Энергия" | РН "Зенит" | РН "Зенит" |
Базовый двигатель РД-170/171 был разработан в 1976-1986гг. В 1992-1996 гг. велись работы над форсированным вариантом двигателя РД-171 (к 1996г были испытаны 28 двигателей). На 6 двигателях усовершенствованной конструкции было наработано 5500 сек, причем на одном двигателе наработка составила 1590 сек.
Работы по модернизации двигателя РД-171 для использования в программе «Морской старт» были продолжены в 2003-2004 гг. Сертификация двигателя РД-171М завершена 5 июля 2004 г – на сертификационном двигателе проведено 8 испытаний продолжительностью 1093,6 сек, причем последнее испытание (сверх плана) – на режиме 105%. Первый товарный двигатель РД-171М поставлен в Украину 25 марта 2004г после проведения КТИ продолжительностью 140 сек.
Серийное производство двигателя РД-171М осуществляется на заводе НПО ЭНЕРГОМАШ в Химках.
В начале 1996г проект двигателя РД-180 НПО Энергомаш был признан победителем конкурса на разработку и поставку двигателя первой ступени для модернизированной РН «Атлас» американской компании Локхид Мартин. Это двухкамерный двигатель с дожиганием окислительного генераторного газа, с управлением вектором тяги благодаря качания каждой камеры в двух плоскостях, с возможностью обеспечения глубокого дросселирования тяги двигателя в полете. Данная конструкция базируется на хорошо проверенных конструкциях узлов и элементов двигателей РД-170/171. Создание мощного двигателя первой ступени осуществлено в сжатые сроки, а отработка – на малом количестве материальной части. Подписав контракт на разработку двигателя летом 1996г, уже в ноябре 1996г было проведено первое огневое испытание двигателя-прототипа, а в апреле 1997г – огневое испытание штатного двигателя. В 1997-1998 гг успешно проведена серия огневых испытаний двигателя в составе ступени РН в США. Весной 1999г завершена сертификация двигателя для использования в составе РН «Атлас 3». Первый запуск РН «Атлас 3» с двигателем РД-180 состоялся в мае 2000г. Летом 2001г была завершена сертификация двигателя для использования в составе РН «Атлас 5». Первый полет РН «Атлас 5» с двигателем РД-180 состоялся в августе 2002г.
Основные параметры двигателя РД-180
Жидкостной ракетный двигатель с дожиганием окислительного газа
Топливо кислород + керосин
Компания Локхид Мартин заявила о намерении заказать не менее 101 двигателя РД-180 для использования в составе РН «Атлас 3» и «Атлас 5». Маркетингом и реализацией данного двигателя заказчику – компании Локхид Мартин – занимается совместное предприятие РД АМРОСС, созданное НПО Энергомаш и Пратт-Уитни (США). В США уже поставлено свыше 30 товарных двигателей, выполнено 14 запусков РН «Атлас 3» и «Атлас 5» с двигателями РД-180 на первой ступени.
Разработка двигателя РД-191 началась в конце 1998 г. Этот двигатель с дожиганием окислительного газа предназначен для семейства отечественных РН «Ангара» и «Байкал». Конструкция этого двигателя также основана на конструкции двигателей РД-170/171. Двигатель РД-191 представляет собой однокамерный ЖРД с вертикально расположенным ТНА. В течение 1999 г. была выпущена конструкторская документация, в 2000 г. начата автономная отработка агрегатов двигателя РД-191, завершена подготовка производства. В мае 2001г собран первый доводочный двигатель РД-191. Первое огневое испытание двигателя РД-191 проведено в июле 2001г.
Основные параметры двигателя РД-191
Жидкостной ракетный двигатель с дожиганием окислительного газа
Топливо кислород + керосин
На 01.08.06г проведено свыше 35 огневых испытаний двигателя с общей наработкой 4500 сек. Максимальное время одного испытания составляет 400 сек. Результаты испытаний двигателя подтвердили основные параметры двигателя, заложенные в техническом задании. Отработка двигателя производится в соответствии с программой экспериментальной отработки, которая предусматривает ее завершение на 10 экземплярах двигателя с наработкой свыше 15000 сек в ходе проведения свыше 70 огневых испытаний. Основной принцип такой программы – малое число двигателей и большая наработка на каждом экземпляре с максимальным количеством измерений.
Вполне очевидно, что развитие маршевых двигательных установок для средств выведения неразрывно связано, и особенно в долгосрочной перспективе, с совершенствованием самих средств выведения. В общем, можно сказать, что все будет определяться целями мировой космической деятельности. По оценкам специалистов, в 2000-2010 гг. ожидается: - почти 1000 пусков ракет-носителей (РН) различных классов, в том числе около 20 % для вывода космических аппаратов (КА) на геостационарные орбиты (ГСО); - каждый второй из выводимых 2000 КА будет коммерческим; - стоимость КА, запускаемых ежегодно, составит около $4-5 млрд. Кроме того, будет продолжена реализация крупномасштабного международного проекта МКС "Альфа" стоимостью в десятки миллиардов долларов. Пилотируемая экспедиция на Марс, создание и эксплуатация базы на Луне, энергообеспечение Земли из космоса, борьба с метеоритной опасностью, удаление особо опасных отходов и космический туризм - проекты не столь уж отдаленного будущего. Примечательно, что число стран, впервые ставших владельцами КА, за последние 15 лет увеличилось вдвое (с 15 до 30).
Дальнейшее развитие мировой космической деятельности сдерживается высокой стоимостью выведения КА ($5000…10 000 за один килограмм при выводе на низкую круговую орбиту) и недостаточной надежностью средств выведения. Так, каждый 20…30-й полет является аварийным, при этом в 50 % случаев - по вине двигательных установок (ДУ). Стоимость одной аварии РН тяжелого класса, включая потерю КА, составляет $300…700 млн, что превышает стоимость разработки мощного ЖРД (тягой 200…250 тс). Экономические потери, например, в результате катастрофы "Спейс Шаттл", превысили $2 млрд. Помимо этого аварии приводят к задержке выполнения программ до полутора-двух лет и снижению конкурентоспособности.
Таким образом, приоритетными требованиями к перспективным средствам выведения (СВ) являются повышение их надежности и уменьшение стоимости выведения КА.
Как показали исследования, проведенные в российских НИИ и КБ, основным типом двигателя для перспективных СВ на ближайшие 20-25 лет останется ЖРД. Иные ДУ, например, гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ГПВРД), использующие атмосферный воздух в качестве окислителя и обещающие значительное уменьшение стартовой массы, требуют решения ряда сложнейших проблем. Это проблемы, связанные в первую очередь с разработкой конструкций ДУ и летательного аппарата в целом, работающих в условиях высоких скоростных напоров и аэродинамического нагрева (1500 К и более). Эти проблемы отодвигают реализацию ГПВРД на более отдаленное будущее.
В настоящее время за рубежом ведется активная целенаправленная работа по созданию новых одноразовых систем выведения ("Ариан-5", семейства РН "Дельта-4", "Атлас-5" и Н-2А) на базе ЖРД. Характерными особенностями большинства из них являются:
- - создание ДУ центральных ступеней на новых ЖРД, использующих высокоэффективное кислородно-водородное топливо, при этом обращается особое внимание на снижение стоимости и повышение надежности ЖРД (программа IHPRT в США). В состав ДУ, как правило, включают один двигатель большой тяги (RS-68 тягой 294 тс; RS-76 тягой 373 тс; ЖРД для ВА-1 тягой 635 тс);
- - широкое использование дешевых и надежных бустерных ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), число которых варьируется от 0 до 6, что позволяет при минимальных затратах получить семейство носителей различной грузоподъемности;
- - формирование тяжелых РН из двух или трех центральных блоков.
Во всем мире признан высочайший уровень российского ракетного двигателестроения. Подтверждением этому служит разработанный в НПО "Энергомаш" в 1975-1985 гг. двигатель РД-170, работающий на кислородно-керосиновом топливе и не имеющий себе равных в мире по уровню достигнутых параметров и энерго-массовым характеристикам. Недаром активизировалась деятельность зарубежных фирм по использованию российских двигателей на модификациях ракет-носителей США. Так, двигатель РД-180, разработанный в НПО "Энергомаш" и являющийся дальнейшим развитием РД-170, предназначается для использования на ракете-носителе "Атлас-2AR" фирмы "Локхид-Мартин". Применение РД-180 позволит значительно увеличить энергетические возможности носителя. В США предполагается использовать также двигатели НК-33 и НК-43, которые были разработаны в начале 1970-х гг. для советской лунной ракеты Н1. После заключения договора с корпорацией "Аэроджет" эти ЖРД проходят доработку для последующей установки на многоразовом носителе К-1 компании "Кистлер Аэроспейс". Широкое использование этих дешевых (по мировым ценам) и высокоэффективных ЖРД, созданных в России, позволит значительно снизить стоимость выведения КА.
Большое внимание уделяется снижению стоимости изготовления ступеней РН, затрат на подготовку и проведение пусков. В результате должно быть получено примерно 1,5…2-кратное снижение стоимости выведения и повышение надежности зарубежных РН до уровня таких российских ракет, как "Союз" и "Протон" (рис. 1).
В несколько более отдаленном будущем предусматривается замена бустерных РДТТ многоразовыми ускорителями на ЖРД, а также многоразовыми одно- и двухступенчатыми системами ("Венчур Стар" и др.). Их применение должно снизить стоимость выведения еще в 5…10 раз.
Характерной особенностью подобного пути развития одноразовых систем выведения является увеличение числа потребных зон для падения отработавших ступеней. Каждый из вариантов с дополнительными ускорителями приводит к двум дополнительным зонам увеличенного размера для падения бустерной и первой ступеней. В итоге для семейства РН на базе двухступенчатого носителя вместо одной зоны требуется от двух до шести зон в зависимости от числа бустерных ускорителей.
При береговом расположении стартового комплекса, что характерно для зарубежных космодромов, это не имеет значения; для внутриконтинентального расположения космодромов России это является практически неприемлемым, особенно если учитывать требования запусков РН под различными азимутами.
Что касается высокоширотного (62,8°) российского космодрома "Плесецк", то (при равных энергетических параметрах ЖРД, что становится характерным для современного этапа) для выведения на геостационарную орбиту (ГСО) космических аппаратов одинаковой массы требуется увеличение мощности ДУ отечественных СВ на 30...40 % по сравнению с зарубежными, находящимися в основном вблизи экватора. Ранее этот неблагоприятный фактор парировался существенно большей эффективностью отечественных ЖРД (РД-170 и др.) по сравнению с зарубежными двигателями (удельный импульс больше на 30…35 с). Однако широкое применение кислородно-водородного топлива в современных зарубежных РН ("Ариан-5", "Дельта-4", Н-2А) и отсутствие его в отечественных проектах существенно ухудшило сравнительную картину.
Таким образом, для перспективных отечественных СВ однократного использования, особенно среднего и тяжелого классов, при отказе от применения бустерных РДТТ и для парирования неблагоприятного географического фактора требуется разработка маршевых ДУ с существенно большей тягой или использование в ДУ нескольких двигателей, т.е. переход к использованию многодвигательных установок на базе модульных ЖРД.
Исходя из изложенного Центром Келдыша и ЦНИИМаш была предложена "Концепция развития системы средств выведения Российской Федерации на период после 2005 г."
В основу "Концепции" положены основные принципы:
- - безусловное обеспечение гарантированного и независимого доступа в космическое пространство с территории Российской Федерации;
- - обеспечение в долгосрочной перспективе высокой конкурентной способности отечественных СВ на мировом рынке космических услуг.
Определяющим шагом при этом является разработка и последующее широкое применение двухступенчатых носителей с первой многоразовой крылатой ступенью (рис. 2), что может обеспечить:
- - снижение затрат на выведение в ~2 раза;
- - практически полное решение проблем с выделением зон под падение отработавших ступеней и снятие жестких ограничений по трассам полетов, что позволит перенести пуски носителей с космодрома Плесецк в Капустин Яр и обеспечит при этом 15…20-процентное увеличение их энергетических возможностей.
Необходимо отметить, что создание многоразовых первых ступеней не требует решения новых научных и технических проблем и может быть успешно решено на современном уровне развития отечественной авиационной и ракетной техники.
Задел, накопленный при разработке орбитального корабля "Буран", проработки возвращаемых крылатых ступеней в авиационных КБ, системы ММКС в РКК "Энергия", где в качестве первой многоразовой ступени рассматривался модифицированный ОК "Буран", а также последние проработки ГКНПЦ им. М.В. Хруничева по РН "Ангара" легкого класса с многоразовой первой ступенью показали реальность решения поставленной задачи.
Определяющим звеном при этом будет создание многоразовой и надежной ДУ на базе ЖРД, и эта задача на сегодняшний момент еще не может считаться решенной. Единственный эксплуатируемый в мире многоразовый ЖРД SSME системы "Спейс Шаттл" далеко не выполняет требования ТЗ по ресурсу (почти в 10 раз) и стоимости межполетного обслуживания. Недаром в США по программе IHPRT предусматривается создание демонстрационного образца кислородно-водородного ЖРД с кратностью использования до 100 раз и снижением стоимости обслуживания в 10 раз при одновременном снижении стоимости разработки и изготовления (рис. 3).
Переход к многоразовой первой ступени приведет к увеличению стартовой массы РН на ~30 %, что потребует увеличения тяги ДУ этой ступени. Необходим переход к многодвигательной установке. Таким образом, важнейшей задачей отечественного ракетно-космического двигателестроения на современном этапе следует считать разработку резервированной многодвигательной установки с использованием ЖРД многоразового применения. К требованиям, которым должна удовлетворять такая ДУ, можно отнести следующие:
- - отказ одного двигателя не должен приводить к срыву программы полета;
- - кратность использования ДУ на первом этапе должна составлять 10-15, в последующем - 50-100;
- - стоимость межполетного обслуживания ДУ не должна превышать 3 % стоимости ДУ с последующим снижением до 0,5 % и менее.
Одним из возможных путей решения поставленной задачи является разработка ЖРД нового поколения по схеме с восстановительным газогенератором. Для данной схемы характерна достаточно высокая вероятность неинтенсивного развития аварийных процессов (период развития которых превышает 0,1…0,5 с). При таких авариях, как правило, не происходит внешнего разрушения газового тракта (табл. 1). Все это способно обеспечить эффективную работу систем аварийной защиты с одновременным повышением коэффициента охвата аварийных ситуаций до 0,9…0,95. Открывается путь к созданию и успешной эксплуатации резервируемых ДУ, что подтверждено, в частности, опытом эксплуатации РН "Сатурн-V".
Указанная особенность ЖРД с восстановительным газогенератором, особенно в сочетании с применением открытой схемы двигателя с выбросом газогенераторного газа или перепуском его в сопло, является особенно важной для разработки новых носителей, предназначенных для доставки экипажей на международную космическую станцию и выведения перспективных пилотируемых аппаратов различного назначения.
Аварийные процессы, развивающиеся с высокой интенсивностью и имеющие взрывной характер (t = 0,001…0,002 с), практически полностью исключают возможность спасения космонавтов, поскольку осуществить аварийное отделение отсека с экипажем в этих условиях нельзя.
В настоящее время в мире существуют только два носителя, которые обеспечивают выведение экипажей в космос: это отечественная РН "Союз" и американский "Спейс Шаттл". Вялое развитие аварийных процессов в двигателях РН "Союз", для которых характерны невысокая напряженность параметров, открытая схема двигателей и применение газогенератора с восстановительным генераторным газом, позволило реализовать эффективную систему аварийного спасения экипажа, что и было неоднократно подтверждено в процессе 30-летней эксплуатации этого носителя и его прототипов. Взрывной же характер аварии носителя "Спейс Шаттл" с кораблем "Челленджер" привел к гибели всего экипажа.
Применение ЖРД с восстановительной схемой газогенерации позволяет значительно снизить остроту проблемы возгорания конструкционных материалов в среде генераторного газа с высоким окислительным потенциалом. Это создает предпосылки для отказа от применения более дорогих конструкционных материалов и технологических процессов и открывает возможности уменьшения стоимости выведения на 10…15 %, несмотря на снижение энергетических параметров ЖРД и РН из-за перехода к менее энергетически эффективной схеме ЖРД.
Как показывают расчетно-теоретические, экспериментальные и проектные исследования, ресурс работы турбомашин в определяющей степени зависит от уровня их энергонапряженности. Поэтому высокая энергонапряженность агрегатов, в первую очередь ТНА современных наиболее энергетически эффективных ЖРД РД-170, РД-180, РД-191, ставит под сомнение возможность достижения высокой кратности (до 25-30) использования подобных двигателей и низкой стоимости (менее 1…2 % стоимости изготовления) межполетного обслуживания двигателя. Об этом свидетельствует опыт эксплуатации пока единственного в мире многоразового ЖРД SSME . Важнейшую роль в ограничении кратности использования ЖРД имеет циклическая усталость материала. Известно, что при многоцикловом нагружении предельное количество циклов (соответственно и время работы) элемента конструкции зависит, в частности, от уровня динамических напряжений в степенной зависимости (уравнения Веллера). Поэтому снижение энергонапряженности в 2 раза позволяет в принципе увеличить продолжительность работы ЖРД более чем на порядок (рис. 4).
В табл. 2 показано, что с переходом к открытой схеме ЖРД с уровнем давления в камере сгорания 140…150 кгс/см2 возникает возможность в 2…2,5 раза снизить давление за насосами и потребную мощность турбины по сравнению с параметрами двигателя РД-191 из семейства РД-170. т.е. создать ЖРД с очень высоким ресурсом работы и кратностью использования до 30…40. В сочетании с использованием криогенных компонентов топлива (жидкий кислород и жидкий метан), создающих условия для минимального межполетного обслуживания ЖРД, появляется возможность снижения затрат (по линии ДУ) на один полет в 20…30 раз (см. рис. 3).
Следует отметить, что при проработках двигателей для перспективных многоразовых средств выведения разработчики США идут практически по аналогичному пути (снижение уровня напряженности агрегатов и создание ЖРД многоразового использования с переборкой после 30-40 полетов).
Результаты расчетно-теоретических и экспериментальных исследований, выполненных Центром Келдыша с учетом опыта проектных разработок КБХА и НПО "Энергомаш", позволили сделать вывод о том, что поставленная задача с наибольшим эффектом может быть решена путем разработки ЖРД нового поколения, использующего топливную пару "кислород и сжиженный природный газ" (СПГ), причем в составе СПГ должно быть 98 % метана.
Применение данной топливной пары обеспечивает:
- - возможность разработки высокоэффективного ЖРД по схеме с восстановительным газогенератором;
- - создание двигателей многоразового использования с минимальным объемом межполетного обслуживания.
Пара "кислород и СПГ" имеет невысокую стоимость и широкие перспективы использования в других отраслях (авиация, железнодорожный и автомобильный транспорты). Хотя в России пока практически отсутствует инфраструктура использования сжиженного природного газа, однако имеющаяся практика эксплуатации криогенных компонентов (кислород, водород), а также богатый мировой опыт производства и транспортировки СПГ позволяют сделать вывод о возможности создания необходимой инфраструктуры при сравнительно небольших затратах.
Наиболее целесообразной схемой маршевого ЖРД для средств выведения нового поколения является открытая, незамкнутая схема с восстановительным генераторным газом (рис. 5). Для уменьшения потерь удельного импульса тяги целесообразно применить перепуск отработанного генераторного газа в сопло. В итоге выполнения научно-исследовательских, расчетно-теоретических и экспериментальных работ, в том числе и на специально разработанных модельных двигателях, получены рекомендации по организации рабочего процесса в газогенераторе и камере сгорания, подтверждена возможность достижения высокой степени совершенства процессов и эффективного охлаждения камеры сгорания, длительного ресурса работы и многократности использования. В целом показана полная реальность создания высокоэффективного ЖРД нового поколения и возможность перехода к полномасштабным конструкторским разработкам.
Создание резервируемой ДУ первой ступени на базе высоконадежных ЖРД обеспечит гарантированный и экономически эффективный запуск как пилотируемых объектов, так и уникальных дорогостоящих космических аппаратов большой массы.
В заключение необходимо отметить, что использование основных положений разработанной Центром Келдыша "Концепции" открывает перспективы создания нового поколения маршевых многоразовых двигателей, обеспечивающих:
- - высокую надежность;
- - простоту межполетного обслуживания и многократность использования;
- - формирование многодвигательных резервируемых ДУ.
На базе подобных ЖРД (табл. 3) могут быть разработаны новые, экологически безопасные, не требующие зон отчуждения, надежные и экономически эффективные РН с первой многоразовой ступенью, обеспечивающие снижение стоимости вывода КА почти вдвое.
|
Некоторые характеристики ЖРД |
|||
|
Характеристика |
Замкнутая схема с окислительным ГГ |
Замкнутая схема с восстановительным ГГ |
|
|
Компоненты топлива |
О2 +РГ-1 |
О2 +СН4 |
|
|
Состав генераторного газа |
О2
- 91% |
О2
- 6% |
O2 - 0% |
|
Окислительный потенциал |
O2 - находится в свободном состоянии |
О2 - находится в связанном состоянии |
О2 - отсутствует |
|
Требования по обеспечению чистоты баков |
0,05...0,1 мг/м2 |
5,0...7,0 мг/м2 |
3,0...5,2 мг/м2 |
|
Тротиловый эквивалент |
|||
|
Время протекания аварии газового тракта до потери герметичности, с |
<0,06 (~40% аварий) |
0,1 (без вскрытия газового тракта) |
|
|
Быстродействие САЗ по отсечке топливных магистралей |
**0,8...0,1 с, |
**0,8...0,1 с, |
**0,8...0,1 с, |
|
Коэффициент охвата САЗ |
|||
|
Последствия аварий (после отключения САЗ топливных магистралей) |
САЗ не срабатывает, разрушение ДУ, отсека и блока (при наличии инициаторов) |
Разрушение двигателя, обгар конструкции отсека и затухание процесса |
|
ПЕРМЬ, 27 авг - РИА Новости. Глава госкорпорации "Роскосмос" Дмитрий Рогозин заявил о намерении открыть производство экологичных двигателей РД-191 для ракет "Ангара" в Пермском крае, сообщается на сайте губернатора и правительства региона.
Заявление Рогозина прозвучало во вторник в ходе рабочей встречи с губернатором Пермского края Максимом Решетниковым, проходившей в рамках авиакосмического салона МАКС-2019 в Жуковском. По данным регионального правительства, одной из основных тем встречи стало развитие технополиса "Новый Звездный" в Пермском крае и связанная с ним модернизация предприятия "Протон-ПМ" (входит в "Роскосмос"), на котором планируется запустить серийное производство ракетных двигателей РД-191 на экологически чистых компонентах топлива.
"Надеюсь, это благотворно скажется на регионе. Если и будут какие-то испытания производств в Пермском крае, то это РД-191 под "Ангару". А это кислородно-реактивный двигатель, чистые компоненты. Мы любим Пермский край, любим Каму, не хочется оставлять плохой след в таком красивом регионе", - цитирует Рогозина пресс-служба пермского губернатора.
Как говорится в сообщении, Рогозин уточнил, что производство двигателей РД-191 для ракет-носителей "Ангара" кратно возрастет с 2023 года с началом серийного изготовления ракет. В связи с этим Рогозин обратил внимание на развитие социальной инфраструктуры кластера "Новый Звездный". "Здесь я очень благодарен губернатору за все его усилия, которые связаны с развитием инфраструктуры. Раньше приезжали в Пермь – рабочий городок только развивался. Сейчас появятся новые рабочие места, специалисты, и надо, чтобы для них была не только дорога, но и хорошая школа", - сказал Рогозин.
Губернатор Решетников со своей стороны отметил, что ПАО "Протон-ПМ" создал мастер-план, согласно которому и ведется развитие инфраструктуры в микрорайоне Новые Ляды – территории перспективного развития технополиса.
По данным правительства Пермского края, к 2025 году в Новых Лядах планируется создать современную спортивную инфраструктуру, построить бассейн. Будут отремонтированы здания местной поликлиники на 150 посещений в сутки и техношколы им. В.П. Савиных на 1 тысячу мест. Кроме того, планируется провести реконструкцию очистных сооружений и местной фильтровальной станции.
"Ангара" - семейство экологически чистых ракет-носителей различных классов. В него входят легкие носители "Ангара-1.2", средние - "Ангара-А3", тяжелые - "Ангара-А5" и модернизированная "Ангара-А5М", повышенной грузоподъемности - "Ангара-А5В". Двигатель РД-191 используется в составе универсального ракетного модуля УРМ-1 ракет "Ангара". В ракете легкого класса "Ангара-1.2" используется один УРМ-1, среднего "Ангара-А3" - три, тяжелого "Ангара-А5" - пять.
МИА "Россия сегодня" выступает официальным информационным партнером авиационно-космического салона МАКС-2019.
–н. в.
характеристики
Уровень моря: 196 тс
Уровень моря: 311,5 с
Известные модификации двигателя:
- РД-191 используется в первой ступени корейской РН «Наро-1 ».
- РД-193 предназначен для использования в первой ступени РН Союз-2.1в .
- РД-181 экспортный вариант двигателя РД-193 , предполагается установить на американской РН «Антарес » компании Orbital Sciences Corporation в качестве замены двигателям НК-33 .
Основные характеристики РД-191:
Разработчик - акционерное общество «НПО Энергомаш им. академика В. П. Глушко » (АО «НПО Энергомаш»). Срок изготовления двигателя в настоящее время составляет от 18 до 24 месяцев; планируется снижение этого срока до 12 месяцев .
История создания
В июле 2010 года в ходе проведения плановых межведомственных испытаний, не выдержал многократных сверхнагрузок и прогорел ракетный двигатель РД-191, для первой ступени ракеты-носителя «Ангара».
«Двигатель и должен был сгореть. Это абсолютно нормальная штатная ситуация, специалисты должны были установить, какие нагрузки он был способен выдержать».
Пресс-центр - НПО Энергомаш.
25 августа 2015 года НПО «Энергомаш» приступило к созданию модернизированной версии двигателя РД-191 - РД-191М - который будет применяться на РКН Ангара-А5В и Ангара-А5П и будет на 10-15 % мощнее предшественника. Первый этап выпуска аванпроекта будет завершен в сентябре 2015 года. Опытно-конструкторские разработки планируется завершить к 2018 году.
В ноябре 2015 года ПАО «Протон-Пермские моторы» объявило тендер на реконструкцию цехов под производство двигателя РД-191 для ракет «Ангара» .
В сентябре 2016 года стало известно, что для РД-191 будет внедрено цифровое проектирование. Для этого сформирована проектная команда, управляющий комитет и определен бюджет. Реализация проекта рассчитана на три года .
См. также
Напишите отзыв о статье "РД-191"
Примечания
|
||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий РД-191
Князь Андрей сказал, что для этого нужно юридическое образование, которого он не имеет.– Да его никто не имеет, так что же вы хотите? Это circulus viciosus, [заколдованный круг,] из которого надо выйти усилием.
Через неделю князь Андрей был членом комиссии составления воинского устава, и, чего он никак не ожидал, начальником отделения комиссии составления вагонов. По просьбе Сперанского он взял первую часть составляемого гражданского уложения и, с помощью Code Napoleon и Justiniani, [Кодекса Наполеона и Юстиниана,] работал над составлением отдела: Права лиц.
Года два тому назад, в 1808 году, вернувшись в Петербург из своей поездки по имениям, Пьер невольно стал во главе петербургского масонства. Он устроивал столовые и надгробные ложи, вербовал новых членов, заботился о соединении различных лож и о приобретении подлинных актов. Он давал свои деньги на устройство храмин и пополнял, на сколько мог, сборы милостыни, на которые большинство членов были скупы и неаккуратны. Он почти один на свои средства поддерживал дом бедных, устроенный орденом в Петербурге. Жизнь его между тем шла по прежнему, с теми же увлечениями и распущенностью. Он любил хорошо пообедать и выпить, и, хотя и считал это безнравственным и унизительным, не мог воздержаться от увеселений холостых обществ, в которых он участвовал.
В чаду своих занятий и увлечений Пьер однако, по прошествии года, начал чувствовать, как та почва масонства, на которой он стоял, тем более уходила из под его ног, чем тверже он старался стать на ней. Вместе с тем он чувствовал, что чем глубже уходила под его ногами почва, на которой он стоял, тем невольнее он был связан с ней. Когда он приступил к масонству, он испытывал чувство человека, доверчиво становящего ногу на ровную поверхность болота. Поставив ногу, он провалился. Чтобы вполне увериться в твердости почвы, на которой он стоял, он поставил другую ногу и провалился еще больше, завяз и уже невольно ходил по колено в болоте.
Иосифа Алексеевича не было в Петербурге. (Он в последнее время отстранился от дел петербургских лож и безвыездно жил в Москве.) Все братья, члены лож, были Пьеру знакомые в жизни люди и ему трудно было видеть в них только братьев по каменьщичеству, а не князя Б., не Ивана Васильевича Д., которых он знал в жизни большею частию как слабых и ничтожных людей. Из под масонских фартуков и знаков он видел на них мундиры и кресты, которых они добивались в жизни. Часто, собирая милостыню и сочтя 20–30 рублей, записанных на приход, и большею частию в долг с десяти членов, из которых половина были так же богаты, как и он, Пьер вспоминал масонскую клятву о том, что каждый брат обещает отдать всё свое имущество для ближнего; и в душе его поднимались сомнения, на которых он старался не останавливаться.
Всех братьев, которых он знал, он подразделял на четыре разряда. К первому разряду он причислял братьев, не принимающих деятельного участия ни в делах лож, ни в делах человеческих, но занятых исключительно таинствами науки ордена, занятых вопросами о тройственном наименовании Бога, или о трех началах вещей, сере, меркурии и соли, или о значении квадрата и всех фигур храма Соломонова. Пьер уважал этот разряд братьев масонов, к которому принадлежали преимущественно старые братья, и сам Иосиф Алексеевич, по мнению Пьера, но не разделял их интересов. Сердце его не лежало к мистической стороне масонства.
Ко второму разряду Пьер причислял себя и себе подобных братьев, ищущих, колеблющихся, не нашедших еще в масонстве прямого и понятного пути, но надеющихся найти его.
К третьему разряду он причислял братьев (их было самое большое число), не видящих в масонстве ничего, кроме внешней формы и обрядности и дорожащих строгим исполнением этой внешней формы, не заботясь о ее содержании и значении. Таковы были Виларский и даже великий мастер главной ложи.
К четвертому разряду, наконец, причислялось тоже большое количество братьев, в особенности в последнее время вступивших в братство. Это были люди, по наблюдениям Пьера, ни во что не верующие, ничего не желающие, и поступавшие в масонство только для сближения с молодыми богатыми и сильными по связям и знатности братьями, которых весьма много было в ложе.
Пьер начинал чувствовать себя неудовлетворенным своей деятельностью. Масонство, по крайней мере то масонство, которое он знал здесь, казалось ему иногда, основано было на одной внешности. Он и не думал сомневаться в самом масонстве, но подозревал, что русское масонство пошло по ложному пути и отклонилось от своего источника. И потому в конце года Пьер поехал за границу для посвящения себя в высшие тайны ордена.
Летом еще в 1809 году, Пьер вернулся в Петербург. По переписке наших масонов с заграничными было известно, что Безухий успел за границей получить доверие многих высокопоставленных лиц, проник многие тайны, был возведен в высшую степень и везет с собою многое для общего блага каменьщического дела в России. Петербургские масоны все приехали к нему, заискивая в нем, и всем показалось, что он что то скрывает и готовит.
Назначено было торжественное заседание ложи 2 го градуса, в которой Пьер обещал сообщить то, что он имеет передать петербургским братьям от высших руководителей ордена. Заседание было полно. После обыкновенных обрядов Пьер встал и начал свою речь.
– Любезные братья, – начал он, краснея и запинаясь и держа в руке написанную речь. – Недостаточно блюсти в тиши ложи наши таинства – нужно действовать… действовать. Мы находимся в усыплении, а нам нужно действовать. – Пьер взял свою тетрадь и начал читать.
«Для распространения чистой истины и доставления торжества добродетели, читал он, должны мы очистить людей от предрассудков, распространить правила, сообразные с духом времени, принять на себя воспитание юношества, соединиться неразрывными узами с умнейшими людьми, смело и вместе благоразумно преодолевать суеверие, неверие и глупость, образовать из преданных нам людей, связанных между собою единством цели и имеющих власть и силу.
«Для достижения сей цели должно доставить добродетели перевес над пороком, должно стараться, чтобы честный человек обретал еще в сем мире вечную награду за свои добродетели. Но в сих великих намерениях препятствуют нам весьма много – нынешние политические учреждения. Что же делать при таковом положении вещей? Благоприятствовать ли революциям, всё ниспровергнуть, изгнать силу силой?… Нет, мы весьма далеки от того. Всякая насильственная реформа достойна порицания, потому что ни мало не исправит зла, пока люди остаются таковы, каковы они есть, и потому что мудрость не имеет нужды в насилии.