Американцы разработают свои ракетные двигатели

Американцы отказываются от российских ракетных двигателей?

Прошли годы исследований, и американцы заявили, что зависимость от России в прошлом. Именно так эксперты в США рассматривали поставки российских ракетных двигателей РД-180, аналогов которым в мире нет.

РД-180 сейчас используются в основной ступени американской ракеты Atlas 5, за что отрасль в США постоянно подвергается нападкам местных политических деятелей.

Работа по «импортозамещению» шла два года. И вот частная компания Blue Origin, которая занималась разработкой, показала первый двигатель миру. Фото выложили в «Твиттере». Двигатель готовится пройти огневые испытания. Если все сложится хорошо и соответствие заданным параметрам подтвердят, то будет подписан контракт на массовую поставку данных двигателей вместо российских РД-180.

Кстати, ранее были названы причины, по которым США не стоит стремиться как можно скорее избавиться от РД-180. В частности, стоимость запуска ключевых спутников вырастет в разы.

Напомним, поставки двигателей РД-180 были прекращены конгрессом из-за событий вокруг Украины, однако в мае 2015 года по просьбе Пентагона импорт двигателей возобновился. РД-180 используются в первой ступени американских ракет Atlas, и до настоящего момента промышленность США не производила аналогов.

Как возможный отказ от наших ракетных двигателей отразится на России? И способны ли США технически осуществить задуманное? За комментарием «Правда.Ру» обратилась к Алексею Леонкову, военному эксперту журнала «Арсенал Отечества» и специалисту в области применения Военно-космических сил.

Мы потеряли козырь? Американцы теперь смогут обходиться без нас в аэрокосмической индустрии?

История с РД-180 была сильно политизирована, ей придавали огромное значение. И такая индустриальная держава как США, конечно, с таким положением мириться никогда не собиралась. Тихо, без особых реклам они создавали собственную ракету «Дельта-4», которая по своей комплектации похожа на нашу «Ангару». То есть она может быть легкой, может быть тяжелой, и произвели несколько успешных запусков как на околоземную орбиту, так и на геостационарную орбиту. Все запуски у нее прошли успешно. При этом на этой ракете стояли американские двигатели, которые американцы сами разрабатывали, сами создавали.

Понятное дело, что во время запусков подобного рода ракет проходила определенного рода отработка тех или иных технологий, которые позволят американцам создать двигатель более мощный, чтобы его ставить на ракеты типа «Атлас-5», на которые раньше шли российские РД-180. И предпосылки и сигналы к тому, что вскоре американцы откажутся от нашего технического участия, уже были.

Американцы сейчас вкладывают в так называемый коммерческий космос: это компания Virgin, это тот же Space X, который создает различного рода носители. То есть и там, и там проходят определенные научно-технические разработки в интересах одного заказчика, которого мы все знаем: это NASA. Судя по программам, которые NASA сейчас развивает, у него достаточно широкие планы, и тяжелые ракеты, для которых предназначался РД-180, как раз участвуют во всех этих программах: это лунная программа, это программа марсианская, это программа дальнего космоса. И полностью зависеть от российских ракет им было явно не с руки.

Помимо того, на ракете «Атлас-5» американцы отрабатывают новый вид выведения — авиационно-космическую систему. У них сейчас в космосе продолжает орбитальный полет комплекс Х37В. Это так называемый демонстратор технологий, прототип будущей авиационно-космической системы, которая первоначально предполагала, что будет выводиться на орбиту с помощью ракеты, а садиться самолетом. Как раньше это делал Space с «шаттлом». Только «птичка» меньше размером, поэтому и проще выводить.

В последующем американцы собираются осуществлять с помощью самолетов. Это самолет-разгонщик, как у нас раньше была такая система работы «Спираль». Вот такие программы. То есть американцы космос не оставляли. И поэтому то, что произошло, является следствием того, что они какие-то работы ведут.

Но вопрос состоит в следующем: технически осуществимо ли это? Дело в том, что после смерти Вернера фон Брауна, который был разработчиком всех ракет и всех двигателей к ним, космическая программа США в определенный момент застопорилась. И поэтому они на определенном этапе пошли на сотрудничество с Россией по поставке именно двигателей и осуществлению доставки экипажей на Международную космическую станцию. Последняя тяжелая известная ракета «Сатурн-5» — это та самая ракета, которая, по словам американцев, доставила их экипажи на Луну, и они когда-то выполнили свою лунную программу. Это была очень дорогая ракета. Там запуск стоил несколько миллиардов долларов. И после этого информация о том, что будет дальнейшее развитие именно двигателей, замалчивалась. Поэтому то, что они сейчас продемонстрировали, — хорошо для них.

С другой стороны, надо понять, а действительно ли они могут желаемое выдать за действительное. Существует ли новый двигатель в металле — и где он опробован? Нарисовать ту или иную 3D-модель — это сейчас сможет любой студент с соответствующим образованием, в 3D-технологиях все это изобразить. И настолько это будет фотографично, что только специалисты поймут, что это на самом деле компьютерная графика. А в качестве спецэффектов американцы, конечно, впереди планеты всей. Другое дело, что после картинки должны последовать данные об установке таких двигателей на ракеты и успешных запусках. То, то они показали, это только начало пути. Вот когда они запустят, и как минимум 10 запусков будут успешны, тогда можно говорить, что это двигатель, который они сегодня показали, является тем самым альтернативным ответом РД-180. А пока какие-то далеко идущие выводы здесь явно преждевременны.

Читайте также:  Как устроен нижневальный двигатель

Резюмируя, отмечу, что программа, которая была по РД-180, которую заключали с нами американцы, скорее всего будет выполнена до конца. И если вдруг испытания этого двигателя, который спроектировали американцы, пройдут, то у РД-180 будет продолжаться безоблачное будущее. Но не стоит строить иллюзий и ждать у моря погоды. Нашему «Роскосмосу» нужно самостоятельно двигать собственные программы и развивать собственную космонавтику. Все полученные средства от этой программы вкладывать в собственные разработки и традиционно стараться опережать американцев на один, два шага или на несколько десятков лет.

Источник

Правда ли, что американские ракеты летают на российских двигателях?

Существует расхожее мнение, что у США нет своих ракетных двигателей, что они вынуждены их закупать у России, потому что не могут построить свои и т.д., и т.п. И действительно, на некоторых американских ракетах в настоящее время стояли или стоят двигатели российского (а до недавнего времени — даже советского) производства. Но какую долю от всех запусков составляют такие ракеты?

1. Доля запуcков

Возьмём статистику по запускам ракет США за 2018-й год и посмотрим, какие двигатели применяются на ракетах.

Через дробь указаны двигатели первой/второй ступени (диаграмма из моей старой статьи ). Видно, что основную часть запусков США (и больше, чем все российские запуски в том году) обеспечили Falcon 9, детище компании Илона Маска SpaceX (привет его ненавистникам). Применяют они на обеих ступенях двигатели собственной разработки Merlin различных модификаций. На вторых по числу запусков Атласах-5 и на Антаресе применяются российские двигатели, но кроме них летают ещё и Дельты, на американских двигателях компании Rocketdyne. При этом двигатели 2-й ступени на всех ракетах — американские.

Любопытно при этом, что обе американские ракеты с российскими двигателями 1-й ступени используют двигатели, ведущие свою историю от советских сверхтяжёлых ракет-носителей. Atlas-5 использует РД-180, произошедший от РД-170, двигателя ракеты Энергия, запускавшей Буран. Antares использовал двигатели НК-33, построенные для советской лунной ракеты Н-1 (точнее, для её модификации Н-1Ф, которая так ни разу и не полетела, все 4 неудачных запуска Н-1 были с другими двигателями, НК-15). При этом использовались двигатели, не только разработанные, но и произведённые в СССР! Однако после аварии в 2014-м году, в которой обвинили этот двигатель (что неоднозначно), Antares перешёл на РД-181 — современный российский двигатель, модификацию РД-191, предназначенного для Ангары и применявшегося также при запуске южнокорейской ракеты Наро-1.

Но вернёмся к нашей теме. Для наглядности, вот диаграмма по странам-производителям.

И посмотрим, как эта доля менялась со временем. В качестве начала возьмём 2012-й год, первый год без полётов Шаттлов.

Итак, как можно заметить, программа импортозамещения в США отработала неплохо, доля ракет на российских двигателях значительно упала.

2. Характеристики ракет

Но, может быть, эти запуски неравноценны, и российские двигатели, возможно, выводят большую массу на орбиту? Ну что ж, я недавно уже проводил сравнение по выводимой на орбиту различными ракетами массе , приведу иллюстрацию оттуда по всем носителям, кроме сверхтяжёлых (их после 1990-го никто не запускает, лишь одна из модификаций Falcon Heavy, без возвращаемых ступеней, может считаться сверхтяжёлой, но пока что все её запуски были в других модификациях, с возвратом ступеней).

По горизонтали идут годы. Каждая полоса на диаграмме соответствует ракетной системе, её начало — первый запуск, конец — последний запуск. Положение полосы по вертикали — масса полезной нагрузки , которую данная система способна вывести на НОО. Как можно заметить, самые крупные по выводимой массе ракеты — Falcon Heavy и Delta 4 Heavy, и они летают, как мы уже видели, на американских двигателях. Они выводят на орбиту более 25 тонн, Атлас-5 — до 18 тонн.

Но вот мы подбираемся к самому главному показателю, по которому наши двигатели действительно мало с какими сравнятся. И это их стоимость. Действительно, наши двигатели обладают замечательной надёжностью и стоимостью, прямо как автомат Калашникова, и это настоящий, а не фейковый, повод ими гордиться. К сожалению, официальных данных по стоимости нет, придётся воспользоваться её оценкой из интернета .

Поскольку двигатели разные, я тут взял удельную стоимость на тс (тонн-силу). Нижний и верхний край столбиков соответствуют нижним и верхним оценкам стоимости. Итак, судя по всему, создать такие же мощные и дешёвые двигатели, как российские, действительно не под силу крупным американским корпорациям, однако новичок SpaceX, похоже, с этой задачей справился. Немудрено, что в последние годы именно его Falcon-ы вышли на 1-е место среди всех американских и даже мировых запусков ракет (лишь китайские Чанчжэн их время от времени обходят).

Если вам понравился цикл статей, пожалуйста, поддержите его лайком, подпиской и репостом в свои соцсети, такая поддержка будет меня мотивировать писать ещё, и полезная информация будет распространяться!

Источник

РД-180: могут ли США делать ракетные движки?

Эта фотография отлично иллюстрирует нелепость вопроса, звучащего в названии статьи. Однако энтузиазм, с которым конспирологи «разоблачают обман NASA», соответствует невежеству их аргументов. В этой статье обсуждается один из них. Согласно которому США зависят от российских ЖРД, вследствие чего американцы не могли быть на Луне (совершив 6 посадок на поверхность + еще 3 облета) и даже вовсе не летали в космос до спейс-шаттлов. Хотя есть супер-бдительные луноборцы, которые уже добрались и до них ))

Возникает естественный вопрос: коль скоро мы не считаем шаттлы снятыми в Голливуде, то на каких двигателях корабли Challenger, Discovery, Endeavour, Columbia и Atlantis совершили 134 полета в сумме (катастрофа Challenger-а на старте и опытный Enterprise не в счет) ? А между тем, помимо пары твердотопливных ускорителей с чудовищной тягой по 1 225 тонн каждый, шаттл выводился в космос тремя своими ЖРД RS-25, созданными легендарной Roketdyne.

Читайте также:  Лада веста универсал двигатель характеристики

На всякий случай стоит пояснить: к этому ЖРД Россия не имеет никакого отношения. В XXI веке РФ вообще не производит и не использует водород/кислородные двигатели, хотя СССР сумел создать такой движок. Это был РД-0120, разработанный Воронежским НПО Химавтоматика и успешно испытанный на второй ступени сверхмощной ракеты Энергия. Технология, которая потеряна за годы путинизма! Следуя «логике» луноборцев, которые отрицают факт существования ракеты Сатурн-5 на том основании, что она не производится сегодня, можно было бы усомниться и в реальности Энергии. Однако, та и другая все-таки существовали, хотя судьба Сатурна-5 оказалась более удачной. Заметим также, что все права на водородный двигатель малой мощности РД-0146, совместно разработанный НПО Химавтоматика и Pratt & Whitney, принадлежат американской фирме. К тому же он не производится в России.

Для корректного сравнения с РД-180 нужно разделить последний пополам. По существу он представляет собой пару двигателей в одной «упряжке». Наиболее критичный и технологически сложный узел в ЖРД есть камера сгорания + сопло. Они должны выдерживать нагрев от раскаленных газов, в также их давление на стенки. Если эта, весьма нетривиальная проблема решена, то все остальное сделать относительно несложно. Нужен еще турбонасосный агрегат (ТНА), подающий топливо с предварительной прокачкой через рубашку охлаждения. В двигателе F-1, стоявшем на 1-й ступени Сатурна-5, контура охлаждения не было. Сама его камера сгорания была набрана из трубок, по которым подавался керосин. Это смелое решение позволило компании Roketdyne построить уникальный по мощности, однокамерный двигатель, во многом предопределивший успех программы Аполлон. Учитывая потуги луноборцев оспаривать реальность F-1 http://extremal-mechanics.org/archives/23662 уместно заметить, что он появился еще в конце 50-х и создавался с прицелом на US Air Force, но не нашел там применения. Зато отлично пригодился NASA!

РД-180 имеет один турбонасосный агрегат на две камеры сгорания, что дает формальное основание считать его одним движком. Но ничто не мешает разделить эту сборку на два ЖРД, оснастив каждую камеру отдельным ТНА. Что и было сделано, когда из одного РД-180 получили два РД-181, поделив тягу пополам. Интересно, что РД-180, в свою очередь, был подобным образом получен в результате «деления пополам» двигательной установки РД-170, которую в России считают самым мощным ЖРД в истории. С тягой около 800 т он превосходит даже F-1 с его

700 т на уровне земли, но РД-170 состоит из четырех камер сгорания. Этот агрегат собрали специально для носителя Энергия (2 запуска в 1987). После добровольного отказа России от этой великолепной ракеты и многоразового корабля Буран (ставшего необратимым в начале «вставания с колен») встал вопрос о применении РД-170. Вот, откуда появились РД-180 и 181.

Теперь можно корректно сравнивать RS-25 и РД-180. Последний развивает на одну камеру сгорания 187 т тяги в то время, как RS-25 дает 182 т на уровне земли. Однако, в вакууме этот водородный ЖРД несколько опережает керосиновый РД-180 (223 т против 203 т). Естественно, что у RS-25 удельный импульс больше (452 сек в вакууме и 366 сек на уровне земли против 338 сек и 311 сек у РД-180). По отношению тяги к весу российский ЖРД выглядит лучше (78.4 против 73.1), что, очевидно, связано с экономией массы за счет единого ТНА на две камеры сгорания.

Итак, сравнения РД-180 с RS-25 уже достаточно, чтобы опровергнуть бред о неспособности США делать мощные ЖРД. У американского движка есть принципиальное отличие — он многоразовый (reusable). RS-25 можно многократно включать/выключать на полную тягу, что и происходило при запусках спейс-шаттлов. При этом РД-180, как и любой другой российский ЖРД, рассчитан только на один космический полет. В рунете можно встретить утверждения о том, что РД-170 и 180 являются многоразовыми, но основания для таких заявлений не приводятся.

На фоне столь эффектного превосходства смешно звучат претензии по поводу того, что регламентные работы при подготовке RS-25 к полету слишком дороги. Если бы рабочие, инженеры и ученые в США получали такие же нищенские подачки, как в России, стоимость шаттлов и их запусков была бы значительно ниже. Этим же частично объясняется дешевизна РД-180, которые обошлись США в 10 млн. $ за штуку (RS-25 стоит в 5 — 6 раз дороже). Другая причина связана с тем, что Россия почти ничего не тратила на разработку ЖРД, торгуя тем, что ей досталось даром от СССР.

Поставками РД-180 в США занималось совместное предприятие RD-Amross со штаб-квартирой во Флориде, учрежденное НПО Энергомаш и Pratt & Whitney. Еще в 2002 оно купило 101 двигатель, уплатив за них вперед. По-видимому, так были скуплены запасы этих ЖРД, оставшиеся после 90-х. Тем самым Штаты не только надолго обеспечили себя дешевым, надежным и мощным двигателем, но и лишили российскую космонавтику развития под его возможности. РД-180 не стоит на наших ракетоносителях, а под него можно было бы разработать более мощную и современную ракету, чем Протон-М. В том, что этого не произошло, мы можем винить лишь свое бездарное правительство.

Двигатель РД-180 ставят на 1-ю ступень носителя Atlas-V. Это — продукт эволюции семейства Atlas-Centaur, которое NASA применяло с начала 70-х (зонды Pioneer 10 и 11, которые первыми достигли Юпитера и Сатурна, после чего покинули Солнечную систему, были запущены ракетами Atlas-Centaur в 1972 и 1973). В 1977 над эпическими миссиями Voyager 1 и 2 потрудился Titan-III с тем же разгонным модулем Centaur.

Читайте также:  Работа помпы двигателя на воде

С начала эксплуатации по настоящее время компания United Launch Aliance (ULA) провела 79 запусков ракеты Atlas-V https://www.wikiwand.com/ru/Атлас-5#/Запуски_ракеты-носителя_Атлас_V . Почти половина из них — 38 пришлись на военные нужды: спутники раннего предупреждения, спутники-шпионы и т.д. Ближайший — 80-й по счету запуск запланирован на 17 июля 2019 … также для военных целей. За все за это «энергетическая сверхдержава» получила 1 млрд. $, включая откаты «эффективным менеджерам». Стоит заметить, что свою собственную, спутниковую группировку системы раннего предупреждения Россия потеряла в процессе вставания с колен http://extremal-mechanics.org/archives/14681 .

Похоже это на зависимость США от РФ, вдохновляющую наших ура-патриотов ? Следует также иметь ввиду, что у NASA не было насущной потребности в модификации своего Atlas-II (в Atlas-III и почти сразу в Atlas-V). Установка РД-180 на 1-ю ступень повысила стартовую массу и размеры ракеты на

20%, грузоподъемность возросла несколько больше. Однако, тяжелые версии Atlas-V взлетают за счет не столько РД-180, сколько твердотопливных ускорителей. И если кто-то полагает, что без нашего движка NASA бы не построила тяжелую ракету, то мне придется его разочаровать.

Носитель Delta-4 Heavy, летающий на своих двигателях RS-68, значительно превосходит по грузоподъемности не только (самый мощный) Atlas-V 551, но и наш Протон-М. Размеры полезных нагрузок, выводимых этими ракетами на геостационарную орбиту, равны 6.6 т, 3.85 т и 3.7 т соответственно. При этом на низкую, околоземную орбиту они способны вывести 28.4 т, 18.85 т и 23.7 т.

Видно, что самая мощная ракета в 21 веке — это Delta-4 Heavy. На пятки ей уже наступает Falcon Heavy, но он пока еще в стадии испытаний (хотя и весьма успешных). Эта ракета, грубо говоря, втрое сильней Протона-М. Она летает на собственных двигателях Merlin-1D компании Space-X. Merlin-1D развивает около 90 т тяги, но, как видно, тяга двигателя 1-й ступени не является критическим показателем при создании тяжелых ракет. Хотя и 90 тонн — это не так уж мало в свете вопроса о том, умеют ли США делать ЖРД. Кроме того Merlin-1D работает на керосине, поэтому не стоит тешиться фантазиями о том, что, по крайней мере, двигатели на керосине они делать не умеют. Еще как умеют, просто водород — это самое эффективное топливо!

Таким образом, имея с начала 21 века носитель Delta-4, NASA не нуждалась в тяжелой, одноразовой ракете, если не учитывать экономику. А она у Atlas-V лучше вследствие дешевизны двигателя RD-180 (RS-68 оценивают в 15 — 20 млн. $, на Delta-4 Heavy их 3 штуки), а также потому, что эксплуатация водород/кислородного RS-68 обходится дороже, чем керосин/кислородного РД-180. Помимо этого, более тяжелая Delta-4 естественно дороже, чем более легкий Atlas-V. С экономической точки зрения модификация ракеты Atlas-II с установкой на 1-ю ступень двигателя РД-180 себя оправдала. Америка сберегла деньги на космосе, не снижая частоты полетов и не теряя качества, а Россия осталась со старыми ракетами, отдав свой самый мощный ЖРД заокеанскому партнеру. На самом деле в 21 веке РФ утратила самостоятельность в космосе и превратилась в младшего партнера США, а по существу в извозчика на чужую МКС.

А что из себя представляет RS-68, созданный все той же Aerojet Roketdyne ? Этот водородный ЖРД есть ни много ни мало, а самый мощный двигатель сегодня, если не заниматься фокусами с суммированием тяги от нескольких камер сгорания. RS-68 развивает 289 т на уровне моря и 307 т в вакууме. Но он не является многоразовым, поэтому значительно дешевле, чем RS-25. Миф о том, что РД-180 и РД-170 — самые мощные ЖРД окончательно разрушен вместе с мифом о том, что США зависят от российских двигателей.

В 2012 году Roketdyne предложила NASA установить на перспективный, сверхтяжелый носитель SLS модифицированный двигатель F-1 (тот самый, которого «не было»). В варианте F-1B он должен был развить 800 т тяги на уровне моря. При этом предполагалось радикально переделать систему охлаждения сопла выхлопными газами от ТНА. С целью восстановить навыки обращения с этим ЖРД в 2013 были даже проведены его пуски на малой тяге. Однако, NASA не поддержала эту идею, которая могла бы подарить вторую жизнь пламенному мотору Сатурна-5.

В 2005 году Roketdyne предлагала NASA построить керосиновый движок RS-84 с тягой 470 т, но также не нашла поддержки. В настоящий момент Roketdyne по своей инициативе разработала двигатель AR-1, способный развить около 250 т тяги. Установка из двух спаренных AR-1 могла бы заменить РД-180 на ракете Atlas-V, но конкуренция среди производителей ЖРД мешает сделать окончательный выбор, поэтому двигатель все еще в стадии испытаний.

Последний штрих к картине, на которой «CША зависят от РФ». Компания Blue Origin создала метановый двигатель Bluе Engine-4 c тягой 240 т, чтобы парой таких ЖРД заменить РД-180. Space-X испытывает метановый же Raptor. Проблема не в том, что нечем заменить РД-180, а в том, что трудно выбрать один из нескольких вариантов, на что именно его менять. Ясно, что, при всех бюрократических затяжках времени, в ближайшее время США избавятся от РД-180, поскольку этого настойчиво требует конгресс.

Источник

Adblock
detector