Почему сша не могут создать свой ракетный двигатель

Почему сша не могут создать свой ракетный двигатель

Считается, что можно скопировать и подделать все, что угодно. Мол, современные технологии позволяют создать 3D копии любой самой сложной установки. А методы ядерного магнитного резонанса позволяет определить состав любого используемого материала. Однако российский ракетный двигатель РД-180 опровергает всевластие промышленного шпионажа. Такое впечатление, что он создан высшими силами, будучи одновременно простым и уникальным. Его не смогли воссоздать американцы, несмотря на то, что имели документацию и спецификации на все детали.

Расписались в бессилии

Четырехзвездный генерал ВВС США Уильям Шелтон, в прошлом глава космического командования и эксперт по ракетным двигателям, который знает все об американской ракетной программе, во время своего выступления на космическом симпозиуме в мае 2014 года заявил, что он предпочел бы, чтобы США разработали свой собственный эквивалент РД-190. Он отметил, что это обойдется более чем в 1 миллиард долларов и займет до восьми лет. Тем не менее, заокеанское сообщество ученых и технологов восприняло слова генерала с формальной точки зрения. Мол, не мог же Уильям Шелтон по-другому прокомментировать эту проблему. Если речь шла только о времени и деньгах, то вопрос зависимости Соединенных Штатов от российского двигателестроения закрыли бы давно.

Кошки, мышки и старик

В Америке ходят легенды об ужасном состоянии российского ВПК. Рассказывают, что на заводе, где собирают ракетные двигатели, в штате есть кошки, которые ловят мышей. Мол, там так грязно, что в огромных количествах водятся грызуны, которые перегрызают провода. Несмотря на это, США закупает РД-180, уникальный двигатель для мощных ракет Saturn V и при этом никак не может сделать его аналог и даже просто скопировать.

Еще западные СМИ пишут о каком-то гениальном старике, который собирает РД-180. Он ходит на работу со своим кустарным набором инструментом, с помощью которого и осуществляет сборку. Если этот «худой дед», который давно уже пенсии, умрет, то выпуск двигателя прекратится. Мол, именно поэтому, имея все документы, американцы так и не смогли наладить производство силовой установки для ракет Saturn V.

Титановые сплавы

Впрочем, более продвинутые эксперты связывают уникальное превосходство РД-180 с русским мастерством по работе с титаном. «Они (русские) искусны в производстве титановых сплавов», — пишет «ракетный» блогер Эрик Энгхайм. Еще один инженер, работающий в России, назвал сплавы термином «unobtainium» (каламбур: to obtain — по-английски — достигать, добиваться; приставка un — отрицание; um — латинское окончание; получается нечто вроде «недостижиниум»). Русские — удивительные металлурги. Но это кустарный процесс. Они сами не могут объяснить, как у них это получается».

Взгляд на РД-180 из Америки

В 1995 году корпорация Lockheed Martin провела открытый конкурс на двигатель первой ступени ракеты «Атлас» нового поколения. Именно тогда двигатель РД-180 выиграл по всем параметрам. Ясное дело, американцы захотели получить в свое распоряжение новые ракетные технологии и предложили совместно производить этот двигатель на территории США.

Вскоре они стали обладателями копий документации и полного набора спецификаций РД-180. Но тут-то и начались чудеса: без ключевых узлов, собранных в России, и ряда деталей, выплавленных на наших металлургических заводах, дело не сдвигалось с мертвой точки. Не помогли заокеанским специалистам передовые технологии обратного проектирования сплавов. Другими словами, скопировать двигатель не удалось.

«Русская метла для американской ведьмы»

После введения санкций из-за возвращения Крыма России, Пентагон, Конгресс США и Белый дом опять озадачились проблемой РД-180. В американских газетах об этом двигателе писали, как о «русской метле для ведьмы», на что острые на язык критики программ НАСА уточняли «для американской ведьмы», поскольку силовая установка предназначалась для ракет военного назначения.

«Отказ от РД-180 будет довольно разрушительным для американской космической программы в среднесрочной перспективе», отметил Брайан Харви, автор нескольких популярных книг о программах НАСА. Свои выводы от сделал из экспертных оценок независимых аналитиков.

Почему так получилось

Как известно, выходная мощность первой ступени ракеты Saturn I, первый полет которой состоялся в октябре 1961 года, составила 60 гигаватт, что равно пиковому спросу на электроэнергию в Соединенном Королевстве. Обеспечить устойчивую работу таких мощных водородных двигателей было изначально невероятно трудно. То, что американцы в 70-х годах решили эту проблему, является одной из главных причин, почему им удалось обогнать Советский Союз в космической гонке в области возвращаемых пилотируемых кораблей типа «Шаттл».

Читайте также:  Форд мондео двигатель 2 литра расход масла

В ответ советские специалисты построили керосиновые ракетные двигатели путем установки нескольких сопел. Например, РД-170, используемый на ракете «Энергия», был более мощным, чем базовая силовая установка SSME (RS-25) «Шаттл», но использовал четыре сопла, что делало его снаружи похожим на четыре отдельных двигателя. Отметим, что РД-170 является предшественником РД-180. В итоге получился небольшой керосиновый двигатель с невероятным удельным импульсом и с неповторимой удельной тягой.

А в это время заголовки американских газет пестрили победными лозунгами о впечатляющих миссиях на Луну и даже Марс. Но после катастроф с «водородными» Шаттл, США вынуждены были отказаться от своих огромных силовых установок. А после 2014 года вообще выяснилось, что США полностью зависят от российской космической отрасли.

В чем секрет

Подача керосина с высоким давлением в среде, обогащенной кислородом, приводит к мгновенному разрушению самых устойчивых сплавов. Отметим, что двигатель РД-180 потребляет около 1, 25 тонн топлива в секунду, которое подается турбонасосом мощностью 180 000 киловатт, что превышает мощность реактора атомного ледокола «Арктика» более чем в два раза. То есть, в одной камере диаметром всего 380 миллиметров сгорает чуть больше 0,6 тонны топлива в секунду, выделяя гигантскую энергию, обуздать которую современные американские технологии будут еще долго не в силах. Для этого им нужно начать свою «керосиновую» ракетную программу с нуля.

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.

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

Читайте также:  Перечислите причины по которым двигатель не развивает полной мощности

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.

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

Читайте также:  Почему 406 двигатель работает как дизель

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