Roskosmos și-a anunțat intenția de a crea până în 2025 un motor cu rachete care funcționează pe bază de metan. Adică, pe gazele naturale lichefiate. Pentru ceea ce vrea să aloce 25 de miliarde de ruble din buget. Cu toate acestea, printr-un studiu atent al istoriei uneia dintre cele mai ineficiente departamente de înaltă tehnologie, se pare că această activitate a fost deja finalizată.
Avantajele și dezavantajele combustibilului cu rachete
Racheta de metan este acum o tendință la nivel mondial. Utilizarea acestuia poate aduce beneficii semnificative. Și nu numai economic. În ultimii ani, aproape toate țările „spațiu“ într-un grad de pregătire a acestora motoare în care metanul este folosit drept combustibil dezvoltat.
În prezent, pentru rachetele purtătoare se utilizează hidrogen lichid, kerosen și heptil.
Din kerosen industria spațială a început în cele 50 de ani. Este încă cea mai populară în rachetele spațiale. Prima rachetă de la Vostok a folosit acest combustibil în combinație cu oxigen lichid, agent de oxidare. Acum, cu kerosen, zboară rachete americane - atât cu motoarele noastre RD-180, cât și cu propriul Falcon de dezvoltare. Și, de asemenea, noul nostru "Angara" și vechea "Uniune".
Kerosenul are un impuls specific ridicat - este o cantitate fizică care determină raportul dintre cantitatea de mișcare, adică impuls (produsul de masă pe viteză) față de rata consumului de combustibil. De asemenea, kerosen densitate mare, și, prin urmare, cantitatea necesară de combustibil din rezervoarele pot fi plasate cu un volum relativ mic.
Recent, cu toate acestea, am început să se bărbați rachetă nervoase în legătură cu reducerea viitoare a producției kerosen pentru rachete. Faptul este că uleiul are o anumită calitate potrivită pentru producția sa. Există relativ puține astfel de depozite. Și sunt treptat golite. În Rusia, în conformitate cu dvigatelisty Samara Samara Space Center „Progress“, acest ulei este produs în principal în Anastasievsko Treime pe teren în regiunea Krasnodar.
Un combustibil excelent este hidrogenul lichid. Are cel mai înalt impuls specific. Și producția sa nu depinde de surse naturale neregenerabile. Cu toate acestea, hidrogenul are un dezavantaj semnificativ - o densitate scăzută, de trei ori mai mică decât cea a kerosenului. În acest sens, nu este utilizat în primele etape ale rachetelor, în faza inițială a zborului este nevoie de prea mult. Astfel, prima etapă a celei mai puternice rachete - americanul "Saturn-5" - a operat pe kerosen. Al doilea și al treilea - pe hidrogen lichid. În naveta spațială și în prima fază a zborului a fost utilizat un accelerator de combustibil solid.
Cu toate acestea, pentru blocurile de accelerare - pașii care urmează după primul - acest combustibil se potrivește perfect. Dar există încă un dezavantaj. Lichid hidrogen - combustibil cu punct de fierbere scăzut. Într-o rachetă încărcată, aceasta trebuie ținută la o temperatură de 255 de grade, ceea ce necesită utilizarea unui echipament criogenic puternic. De asemenea, în starea alimentată, racheta nu poate dura mult timp. În cazul anulării startului, acesta trebuie reîncărcat.
Există un singur vehicul de lansare, în care hidrogenul lichid este utilizat drept combustibil în motoarele tuturor etapelor. Aceasta este Delta Americană-4. Motorul ei marșul dezvoltă o forță de tracțiune egală cu 300 de tone de forță.
La începutul anilor 1960, heptilul a fost folosit ca combustibil pentru rachete atât în Uniunea Sovietică, cât și în Statele Unite. Are practic aceeași densitate ca și kerosenul. Și astfel, impulsul specific în pereche cu oxigen lichid (oxidant) - 344 cu 335 față de cele de mai sus este mai mare. (În hidrogen lichid este de 428 s). Heptilul este într-o stare agregată în stare lichidă la temperatura obișnuită, adică nu necesită echipamente criogenice. Când este combinat cu un oxidant, aprinderea se produce automat.
Toate acestea sunt foarte bune. Cu toate acestea, heptilul este o otravă puternică. Iar pretențiile kazahilor de a lansa rachete Heptyl la Baikonur sunt mai mult decât justificate. Chiar și rezervoarele de combustibil uzat, care cade la pământ, provoacă daune semnificative naturii. Accidentele sunt dezastre ecologice. Heptil a fost bun în timpul Războiului Rece, când astfel de "fleacuri" nu au fost atenți. La clasa "rachetelor nervoase-paralitic" sunt doar "protonii" noștri. Americanii, francezii, japonezii și chiar chinezii au abandonat acum utilizarea heptilului drept combustibil.
Utilizarea metanului ca combustibil pentru rachete are o serie de avantaje. Nu este otravitor. Ieftine. În viitorul apropiat, nu se așteaptă o reducere a producției sale. Are un pericol de explozie mai scăzut decât hidrogenul și kerosenul. Sistemul de rachete de combustibil care folosește metan, perfect potrivit pentru utilizare repetată - resturile de combustibil evapora ușor la temperaturi normale.
Prin alți parametri, ocupă o poziție intermediară între hidrogen lichid și kerosen. Densitatea GNL este de 6 ori mai mare decât cea a hidrogenului lichid. Dar de două ori mai mic decât kerosenul. Cu toate acestea, având în vedere un raport mai mare a costurilor de oxidant și de combustibil decât oxigenul lichid (LCD) și a kerosenului, cantitatea totală de oxidant și combustibil (GNL + LCD), numai 20% mai mare decât cea a perechii de LCD + kerosenul.
Dacă luăm în considerare impulsul LNG specific ridicat, atunci cu suma caracteristicilor, motorul de la GNL ar trebui să aibă un avantaj energetic în comparație cu kerosenul de ordinul a 3% - 5%.
Deoarece temperatura de evaporare a GNL este mult mai mare decât cea a hidrogenului lichid, echipamentul criogenic este substanțial simplificat.
Și încă un avantaj imens al motorului nu a apărut încă. Nu are diferențe semnificative, complicând procesul de construcție și testare, de la motoarele cu hidrogen.
Roskosmos se luptă pentru buget
În ceea ce privește motorul însuși pentru GNL, planurile de creare a acestuia la Roscosmos sunt mai mult decât ciudate. Se presupune că se creează un demonstrator al motorului cu metan de forță medie a etapei a doua și etapele superioare pentru a ține pasul cu tehnologia de la competitorii străini. Dar, în același timp, dezvoltarea va fi blocată într-o cutie, nu se știe cât de mult timp: motorul nu va fi lansat până în 2025. Și despre crearea unei rachete cu un motor cu metan și nu este deloc deloc.
În primul rând, este bine cunoscut faptul că dezvoltarea, care nu este încorporată în producția de serie, este în curând imposibil de realizat. Datorită diferitelor motive atât obiective cât și subiective. O confirmare perfectă a acestui lucru este transferul "Buran".
În al doilea rând, se pare că Roskosmos nu este bine-versat în ceea ce se întâmplă în industrie. PCF presupune că motorul cu metan va putea dezvolta fie ONG-ul Khimki "Energomash", fie ele. VP Glushko, sau Voronezh KB Automotive Automation, sau Samara TsSKB "Progress". Dar este faptul că aceste întreprinderi se specializează în utilizarea kerosenului și heptilului drept combustibil - lichide cu punct de fierbere ridicat. Doar oamenii din Voronej au făcut un motor cu hidrogen mulți ani în urmă.
Și pentru crearea unui motor cu metan, în primul rând, experiența este necesară în dezvoltarea motoarelor pe bază de hidrogen care sunt cel mai aproape de metan prin design.
Adevărat, nu a fost încă un motor, ci, de fapt, un stand. Sau, așa cum este în PCF, un "demonstrator". Motorul, numit C5.86, a fost construit în două exemplare. Caracteristicile sale sunt următoarele:
Strângere în vid - 7500 kgf
Impulsul specific este de 370 s
Consumul total de combustibil este de 20,27 kg / s.
Trebuie remarcat faptul că impulsul specific al acestui motor este semnificativ mai mare decât cel al kerosenului.
Este clar că, cu o astfel de tracțiune, prima etapă a unei rachete nu poate fi. Dar FKP nu cere acest lucru. C5.86 este capabil să funcționeze perfect atunci când este utilizat în etapele superioare. Cu toate acestea, în arsenalul KB Khimmash există, de asemenea, motoare (cele cu hidrogen) cu o forță de 50 de tone. Dacă este modernizat în condiții de GNL, se poate obține un motor din a doua etapă.
Cu toate acestea, în KBF KB Himmash nu este menționat ca dezvoltator al noului motor.
Din motive de corectitudine, trebuie spus că, în al doilea rând, la pregătirea noului motor este biroul de design Voronezh al companiei Automatics. Aici a fost creat recent un model demonstrativ al motorului, numit RD0162. Are o proiecție solidă de 200 de tone. Adevărat, impulsul specific este mai mic decât în C5.86, - 350 s.
În ceea ce privește evoluțiile străine ale motorului pe GNL, atunci despre ele au anunțat mai mult de o duzină de companii. Iată câteva dintre ele:
- SpaiceX - pentru racheta Falcon;
- United Launch Alliance (ULA) - pentru racheta Vulcan. Un motor nou pentru GNL ar trebui folosit în locul RD-180 rusesc;
- XCOR Aerospace;
- sisteme SpaceFireFly;
- Originea albastră.
Articole similare
-
Conduce economia - - energomash - va dezvolta un motor cu rachete cu metan
-
Metanul ca combustibil promitator al rachetei - viitorul a venit deja
Trimiteți-le prietenilor: