РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. Двигатели для ракеты


Мотор для ракеты - Записки сумасшедшего ракетчика

Несомненно, двигатель - самая важная часть ракеты и одна из самых сложных. Задача двигателя - смешивать компоненты топлива, обеспечивать их сгорание и с большой скоростью выбрасывать получающиеся в процессе горения газы в заданном направлении, создавая реактивную тягу. В этой статье мы рассмотрим только используемые сейчас в ракетной технике химические двигатели. Существует несколько их видов: твердотопливные, жидкостные, гибридные и жидкостные однокомпонентные.

Любой ракетный двигатель состоит из двух основных частей: камера сгорания и сопло. С камерой сгорания, думаю, все понятно - это некий замкнутый объем, в котором происходит горение топлива. А сопло предназначено для разгона получающихся в процессе горения топлива газов до сверхзвуковой скорости в одном заданном направлении. Сопло состоит из конфузора, канала критики и диффузора.

Конфузор - это воронка, которая собирает газы из камеры сгорания и направляет их в канал критики.

Критика - самая узкая часть сопла. В ней газ разгоняется до скорости звука за счет высокого давления со стороны конфузора.

Диффузор - расширяющаяся часть сопла после критики. В ней происходит падение давления и температуры газа, за счет чего газ получает дополнительный разгон до сверхзвуковой скорости.

А теперь пройдемся по всем основным типам двигателей.

Начнем с простого. Самым простым по своей конструкции является РДТТ - ракетный двигатель на твердом топливе. Фактически это бочка, загруженная твердой топливно-окислительной смесью, имеющая сопло.

Камерой сгорания в таком двигателе является канал в топливном заряде, а горение происходит по всей площади поверхности этого канала. Нередко для упрощения заправки двигателя заряд делают составным из топливных шашек. Тогда горение происходит также и на поверхности торцов шашек.

Для получения разной зависимости тяги от времени применяют разные поперечные сечения канала:

РДТТ - самый древний вид ракетного двигателя. Его придумали еще в древнем Китае, но по сей день он находит применение как в боевых ракетах, так и в космической технике. Также этот двигатель ввиду своей простоты активно используется в любительском ракетостроении.

Первый американский космический корабль Меркурий был оборудован шестью РДТТ:

Три маленьких отводят корабль от ракеты-носителя после отделения от нее, а три больших - тормозят его для схода с орбиты.

Самый мощный РДТТ (и вообще самый мощный ракетный двигатель в истории) - это боковой ускоритель системы Спейс шаттл, развивавший максимальную тягу 1400 тонн. Именно два этих ускорителя давали столь эффектный столб огня при старте челноков. Это хорошо видно, например, на видеозаписи старта челнока Атлантис 11 мая 2009 года (миссия STS-125):

Эти же ускорители будут использованы в новой ракете SLS, которая будет выводить на орбиту новый американский корабль Орион. Сейчас можно увидеть записи с наземных испытаний ускорителя:

Также РДТТ установлены в системах аварийного спасения, предназначенных для увода космического корабля от ракеты в случае аварии. Вот, например, испытания САС корабля Меркурий 9 мая 1960 года:

На космических кораблях Союз кроме САС установлены двигатели мягкой посадки. Это тоже РДТТ, которые работают доли секунды, выдавая мощный импульс, гасящий скорость снижения корабля почти до нуля перед самым касанием поверхности Земли. Срабатывание этих двигателей видно на записи посадки корабля Союз ТМА-11М 14 мая 2014 года:

Главным недостатком РДТТ является невозможность управления тягой и невозможность повторного запуска двигателя после его останова. Да и останов двигателя в случае с РДТТ по факту остановом не является: двигатель либо прекращает работу по причине окончания топлива либо, в случае необходимости остановить его раньше, производится отсечка тяги: специальным пиропатроном отстреливается верхняя крышка двигателя и газы начинают выходить с обоих его торцов, обнуляя тягу.

Следующим мы рассмотрим гибридный двигатель. Его особенность в том, что используемые компоненты топлива находятся в разных агрегатных состояниях. Чаще всего используется твердое горючее и жидкий или газообразный окислитель.

Вот, как выглядит стендовое испытание такого двигателя:

Именно такой тип двигателя применен на первом частном космическом челноке SpaceShipOne.В отличие от РДТТ ГРД можно повторно запускать и регулировать его тягу. Однако, не обошлось и без недостатков. Из-за большой камеры сгорания ГРД невыгодно ставить на большие ракеты. Также ГРД склонен к «жёсткому старту», когда в камере сгорания накопилось много окислителя, и при зажигании двигатель даёт за короткое время большой импульс тяги.

Ну а теперь рассмотрим самый широко применяемый в космонавтике тип ракетных двигателей. Это ЖРД - жидкостные ракетные двигатели.

В камере сгорания ЖРД смешиваются и сгорают две жидкости: горючее и окислитель. В космических ракетах применяются три топливно-окислительные пары: жидкий кислород + керосин (ракеты Союз), жидкий водород + жидкий кислород (вторая и третья ступени ракеты Сатурн-5, вторая ступень Чанчжэн-2, Спейс шаттл) и несимметричный диметилгидразин + тетраоксид азота (ракеты Протон и первая ступень Чанчжэн-2). Сейчас также проводятся испытания нового вида топлива - жидкого метана.

Преимуществами ЖРД являются малый вес, возможность регулирования тяги в широких пределах (дросселирование), возможность многократных запусков и больший удельный импульс по сравнению с двигателями других типов.

Главным недостатком таких двигателей является умопомрачительная сложность конструкции. Это у меня на схеме все просто выглядит, а на самом деле при конструировании ЖРД приходится сталкиваться с целым рядом проблем: необходимость хорошего перемешивания компонентов топлива, сложность поддержания высокого давления в камере сгорания, неравномерность горения топлива, сильный нагрев стенок камеры сгорания и сопла, сложности с зажиганием, коррозионное воздействие окислителя на стенки камеры сгорания.

Для решения всех этих проблем применяется множество сложных и не очень инженерных решений, отчего ЖРД зачастую выглядит как кошмарный сон пьяного сантехника, например, этот РД-108:

Камеры сгорания и сопла хорошо видны, но обратите внимание, сколько там всяких трубок, агрегатов и проводов! И все это нужно для стабильной и надежной работы двигателя. Там есть турбонасосный агрегат для подачи топлива и окислителя в камеры сгорания, газогенератор для привода турбонасосного агрегата, рубашки охлаждения камер сгорания и сопел, кольцевые трубки на соплах для создания охлаждающей завесы из топлива, патрубок для сброса отработанного генераторного газа и дренажные трубки.

Более подробно работу ЖРД мы рассмотрим в одной из следующих статей, а пока переходим к последнему типу двигателей: однокомпонентному.

Работа такого двигателя основана на каталитическом разложении пероксида водорода. Наверняка многие из вас помнят школьный опыт:

В школе используется аптечная трехпроцентная перекись, а вот реакция с использованием 37% перекиси:

Видно, как из горлышка колбы с силой вырывается струя пара (в смеси с кислородом, разумеется). Чем не реактивный двигатель?

Двигатели на перекиси водорода используют в системах ориентации космических аппаратов, когда большое значение тяги не нужно, а простота конструкции двигателя и его малая масса очень важны. Разумеется, используемая концентрация перекиси водорода далеко не 3% и даже не 30%. Стопроцентная концентрированная перекись дает в ходе реакции смесь кислорода с водяным паром, нагретую до полутора тысяч градусов, что создает высокое давление в камере сгорания и высокую скорость истечения газа из сопла.

Простота конструкции однокомпонентного двигателя не могла не привлечь к себе внимание ракетчиков-любителей. Вот пример любительского однокомпонентного двигателя: http://mosgird.ru/102/01/401.htm.

Работу однокомпонентных ЖРД можно увидеть на примере двигателей причаливания и ориентации космического корабля Союз ТМА-18М (съемка с борта МКС):

megavolt-lab.livejournal.com

Русский двигатель для американской ракеты

НЕЗАВИСИМОЕ ВОЕННОЕ ОБОЗРЕНИЕ № 25 (03.08.2007)

Русский двигатель для американской ракеты

Виктор Литовкин

Как отечественные моторостроители завоевали заокеанский рынок

Двигатель РД-180.

Фото из книги «Ракеты-носители. Космодромы»

Научно-производственное объединение «Энергомаш» (Химки), сообщил Интерфакс, готовится подписать в сентябре соглашение на поставку в США второй партии ракетных двигателей РД-180. Контракт предусматривает поставку 53 таких «движков» с последующим опционом еще 16-ти. А первая партия в количестве 41 двигателя из контрактных пятидесяти в Соединенные Штаты уже отправлена. Они используются за океаном на ракетах-носителях «Атлас-3» и «Атлас-5» для выведения на земные орбиты космических аппаратов. Первый пуск американской ракеты с русским двигателем состоялся еще в 2002 году...

Эта информация напомнила автору этих строк историю двенадцатилетней давности, свидетелем которой ему, тогда корреспонденту одной из центральных газет, довелось быть.

БОРЬБА «НАНАЙСКИХ МАЛЬЧИКОВ»

Ничего подобного до той поры еще не случалось. Две российские оборонные фирмы в союзе со своими американскими партнерами боролись за право оказаться победителем в объявленном в США конкурсе по выбору новой ракеты для программы космических исследований. На кону стояло ни много ни мало два миллиарда долларов перспективного заказа и несколько лет полной загрузки предприятия. Игра, как говорили ее участники, стоила свеч. Тем более в условиях, когда российская оборонка фактически лежала в руинах и спасти ее в то время могли только зарубежные заказы.

С одной стороны, от России выступало известное на тот момент только специалистам по причине недавней секретности ОАО Самарский научно-технический комплекс имени Николая Кузнецова (СНТК). С другой - знаменитая космическая «держава» из подмосковных Химок - НПО «Энергомаш» имени Валентина Глушко. И свел их в борьбе тендер, объявленный американской компанией Lochead Martin Astronautics (LMA), по выбору двигателя первой ступени для модернизируемой космической ракеты Atlas 2АR.

В конкурсе участвовали жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) НК-33 с тягой 154 тонны от Самарского НТК, его представляла в тендере американская фирма General Corporation Aerojet (GCA), и РД-180 с тягой 370 тонн от «Энергомаша», которую продвигала не менее известная корпорация Pratt and Whitney. Причем НК-33 прибыл за океан на стендовые испытания в натурном виде, а РД-180 - только в качестве эскизного проекта.

Пять огневых испытаний, проведенных на стендах Aerojet в Сакраменто (штат Калифорния), показали полное техническое совершенство НК-33. Вместо 120 секунд по нормативу двигатель проработал 450. Вместо расчетной тяги в 150 тонн по просьбе американской стороны дал тягу в 175 тонн. Но победителем в тендере был признан все же РД-180. Почему?

Причин у той победы было несколько. Но ни одна из них, как это ни покажется странным, не лежала в области технических или энергетических преимуществ РД-180 перед НК-33. Скорее всего среди прочих составляющих она стала следствием закулисной борьбы за заветные миллиарды, которая развернулась в руководстве российской оборонной промышленности тех лет, где «Энергомаш» получил полную поддержку Министерства обороны России и Российского космического агентства. Впрочем, борьба шла не только за миллиарды «зеленых».

В моем архиве есть копия письма, которое в октябре 1995 года направили тогдашнему вице-президенту и генеральному менеджеру американской корпорации Lochead Martin Майклу Винну высокопоставленные чиновники двух российских ведомств - начальник Управления средств выведения и наземной инфраструктуры Российского космического агентства Александр Кузнецов и заместитель председателя Комитета по военно-технической политике Минобороны РФ генерал-майор Виктор Миронов.

«Наиболее значительной проблемой, по нашему мнению, - сообщали они в штаб-квартиру корпорации Lochead Martin, находящейся в городе Денвер, - представляется согласование условий организации российско-американского сотрудничества в области ракетных двигателей, при котором Правительство РФ даст разрешение на использование российских ракетных двигателей на американских ракетах-носителях для запуска космических аппаратов в государственных целях. При этом ключевым вопросом является выбор фирмы - изготовителя ракетных двигателей. Естественно, что российская сторона заинтересована в развертывании производства двигателей в России. Поэтому Правительство РФ отдает приоритет НПО «Энергомаш» как разработчику и изготовителю перспективного, по сравнению с НК-33, ракетного двигателя РД-180».

«Мы не сомневаемся в том, что руководство Lochead Martin, - подчеркивали Александр Кузнецов и Виктор Миронов, - отчетливо понимает, что при отсутствии поддержки российских правительственных органов (прежде всего РКА и Минобороны) американские корпорации - участники тендера будут не в состоянии в течении трех-четырех лет разработать и организовать промышленное производство НК-33 или модернизированного ракетного двигателя для ракеты-носителя Atlas».

Более того, через пару месяцев после письма Кузнецова и Миронова в Соединенные Штаты на имя Олега Сосковца, занимавшего в тот период пост первого вице-премьера правительства РФ, поступило письмо от генерального директора Российского космического агентства Юрия Коптева. Он просил поддержать проект «Энергомаша», а заодно и проинформировать руководство американской фирмы о позиции России в отношении победителя тендера. Одновременно Коптев предлагал поручить Российскому космическому агентству быть ответственным за реализацию государственных интересов РФ в ходе проводимого в Соединенных Штатах конкурса.

Эти интересы в руководстве РКА и Минобороны России понимали и так: получить право определять стоимость чужого для них двигателя НК-33 и лицензии на его производство в Америке. Причем «разумно завышая их», как сказано в письме. И подобным образом обеспечить победу родного для Российского космического агентства ракетного двигателя РД-180. А на постройку этого двигателя «Энергомашу» требовалось больше 100 млн. долл. Найти их НПО могло только в США.

Олег Сосковец, как рассказывали мне, по просьбе специалистов из РКА и Минобороны, конечно же, пролоббировал перед корпорацией Lochead Martin двигатель РД-180. И у НК-33 не осталось никаких шансов на успех, хотя Российское космическое агентство все же так и не получило право определять цену на самарский двигатель, который ему не принадлежал.

Почему же ракетный двигатель НК-33 оказался «парией» для РКА? Ответ на этот вопрос уходит в далекие семидесятые годы прошлого века.

ЧУЖИЕ ЗДЕСЬ НЕ ХОДЯТ

НК-33 и его модернизация НК-43 были созданы в начале семидесятых годов в совершенно секретном тогда самарском КБ генеральным конструктором авиационных и космических двигателей Николаем Кузнецовым для королёвской ракеты Н-1. Она должна была доставить советских космонавтов на Луну. Но преждевременная смерть Сергея Павловича Королёва и успехи американской астронавтики, сумевшей опередить СССР в достижении этой цели, практически навсегда похоронили тогда нашу лунную программу.

Решение о приостановке всех работ по покорению Луны было принято постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР в 1976 году. Его подготовил всесильный в те годы член Политбюро ЦК КПСС, министр обороны СССР Маршал Советского Союза Дмитрий Устинов. Все затраты на создание ракеты Н-1 и двигателей НК-33 и НК-43 списывались безвозвратно. А почти полторы сотни «движков», опережавших на то время лучшие достижения ракетной конструкторской мысли, прошедшие полный цикл государственных сертификационных испытаний, продемонстрировавшие абсолютную надежность в работе, было приказано уничтожить.

Во главе работ по освоению космоса вместо Королёва встал давний соперник Сергея Павловича - руководитель химкинской фирмы «Энергомаш» Валентин Глушко. Самарское ОКБ двигателестроения передали Министерству авиационной промышленности, а Николаю Кузнецову поручили заниматься только двигателями для самолетов и навсегда забыть о ракетах.

Но лауреат Ленинской премии, академик и генерал-лейтенант, член ЦК КПСС знаменитый конструктор Николай Кузнецов не выполнил указания партии и правительства. Наверное, первый и последний раз в своей жизни. Он устроил в одном из пустующих цехов ОКБ, тщательно охраняемом и стоящем глубоко в лесу, вдали от глаз всяческих проверяющих, склад для «уничтоженных» НК-33 и НК-43. В середине 1990-х годов мне довелось их там видеть. Законсервированные и укрытые целлофаном, они простояли в том секретном цехе более двадцати лет. Пока Самару не посетил премьер-министр России Виктор Черномырдин.

Председателя правительства РФ повезли на Научно-техническое предприятие «Труд» (так тогда назывался нынешний СНТК имени Николая Кузнецова) и показали «недвижимое» богатство, которым располагала фирма. Рассказали о том, что американцы готовы выложить огромные деньги, чтобы получить подобные изделия для своих космических программ. Но заработать эти деньги самарцам мешает сопротивление руководства РКА и Минобороны, для которых «кузнецовские двигатели» проходят по чужому ведомству и являются очень серьезными конкурентами на мировом рынке космических услуг.

В то же время заводу позарез нужны деньги, чтобы не только спасти от гибели собственное производство, но и довести до ума практически готовый и крайне необходимый России авиационный двигатель НК-93. Его планируют ставить на перспективные модификации пассажирских самолетов типа Ил-96М, Ту-204М, Ту-214 и транспортные Ил-106, Ту-330, на которые закупаются двигатели Рratt and Whitney и Rolls-Royse, так как пермский двигатель ПС-90А не удовлетворяет заказчика.

Фирму Николая Кузнецова активно поддержал в том разговоре тогдашний председатель Госкомоборонпрома Виктор Глухих и губернатор Самарской области Константин Титов. Они убедили Черномырдина дать разрешение самарцам выставить свой двигатель на конкурс Lochead Martin.

- Валяйте, - якобы сказал тогда заводчанам Виктор Степанович. И тут же в цехе подписал необходимые разрешительные документы.

Говорят, что этот шаг в конце концов обошелся Виктору Глухих потерей министерского кресла, но НК-33 все же оказались за океаном, в Сакраменто.

НО ПОРАЖЕНЬЯ ОТ ПОБЕДЫ ТЫ САМ НЕ СМОЖЕШЬ ОТЛИЧИТЬ

Проигрыш в тендере за поставки в США перспективного ракетного двигателя, как ни странно, не сильно огорчил главного конструктора СНТК имени Кузнецова Валентина Анисимова (генеральный конструктор фирмы Николай Кузнецов умер 31 июля 1995 года).

В разговоре со мной Анисимов сообщил, что фирма Aerojet в соответствии с заключенным маркетинговым контрактом продолжит поиск за рубежом заказчика для лунного двигателя самарцев. И у НК-33, НК-43, несмотря на солидный 25-летний возраст, очень большие перспективы. В первую очередь благодаря уникальным энергетическим характеристикам. Двигатели могут быть использованы для космических ракет любых классов. Не только «Атласа».

С одним-двумя двигателями - для ракет легкого класса. С двумя-четырьмя - для космических кораблей среднего класса. На ракеты тяжелого класса надо установить связку из 4-6 или 8-12 двигателей. Оптимальная тяга в 150-180 тонн на квадратный сантиметр позволяет составлять из НК-33 и НК-43 самые разные и экономически выгодные комбинации. К тому же топливом для них являются экологически чистые компоненты - керосин и кислород. Они полностью сгорают в атмосфере, не оставляя в ней никаких вредных примесей. А это существенное преимущество перед другими «жидкостниками», которые работают на вредных для человека и природы гептиле и амиле.

НК-33 и НК-43 без полной разборки и замены некоторых деталей можно использовать после первого запуска еще четыре-пять раз. Такими качествами тоже не обладает ни один ракетный двигатель мира. Надо только научиться возвращать «движки» с отработанных ракетных ступеней на Землю, чтобы они не сгорели в атмосфере. Над этим сейчас совместно работают СНТК Кузнецова и американская фирма Aerojet.

В сборочном цехе самарской фирмы мне удалось посмотреть на двигатель НК-33, вернувшийся в Россию после огневых испытаний в Калифорнии. Все его шестеренки, клапана и сопла блестели так, как будто они только что были сделаны для всемирной выставки, а не горели 450 секунд в страшном пламени, температура которого доходила до полутора тысяч градусов. Даже краска с некоторых деталей не оплавилась.

- Чему-чему, а для космоса нас в те семидесятые годы не надо было учить работать, - сказал Валентин Семенович Анисимов.

А знакомые эксперты в Москве объяснили, что если русским и американцам удастся в ближайшее время добиться многократного использования двигателей НК-33 и НК-43, это произведет чуть ли не революцию в космической индустрии.

Оптимизм русских конструкторов подогревался и тем обстоятельством, что американцы оплатили самарцам стоимость двигателей, которые были отправлены в Калифорнию. А помог СНТК Кузнецова отправить НК-33 и НК-43 за океан (у заводчан на это, естественно, не было собственных денег. - В.Л.) предшественник «Рособоронэкспорта» - «Росвооружение». В Америке в конце прошлого века находилось 37 двигателей НК-33 и 9 двигателей НК-43. Вслед за ними через Атлантику полетели и остальные «безработные пенсионеры». Более того, специалистам СНТК удалось зафиксировать в подписанном с американцами контракте, что деловые люди США будут выплачивать самарцам весомую часть прибыли за использование этих двигателей в будущих космических программах.

Был в контракте и пункт о том, что «согласно американским законам, продукция ракетной техники, используемая в интересах США, должна производиться только на территории Соединенных Штатов». Самарцы согласились с этим условием. Как, впрочем, потом принял его и их конкурент по тендеру - химкинский «Энергомаш».

- Скопировать наш двигатель, - подчеркнул тогда Валентин Анисимов, - американцам будет не просто. Даже имея все чертежи и описания. Многое зависит от материалов, из которых сделаны комплектующие, даже из руды, из которой выплавлена сталь. Нашей руды у американцев нет…

В том, что главный конструктор СНТК Кузнецова был прав, я убедился чуть позже. Но об этом мы еще поговорим.

ДОЛЛАРЫ НУЖНЫ НА ПРОДУКЦИЮ ХХI ВЕКА

Все заработанные на космической сделке доллары - а это больше 150 млн.- должны были пойти в Самаре на доводку НК-93. Это, как мне рассказывали в СНТК, авиационный винтовентиляторный супердвигатель нового поколения со сверхвысокой степенью двухконтурности. На заводе называли его «двигателем ХХI века».

Тяга НК-93 на взлетном режиме должна была составить 18 тонн на квадратный сантиметр, а удельный расход топлива уменьшиться на 15%, по сравнению с аналогичным показателем лучшего для тех лет в этом классе авиационного «движка». Это значит, объясняли журналисту заводские специалисты, что по сравнению с любыми нынешними самолетами, пассажирский лайнер с НК-93 будет пролетать без посадки расстояние гораздо большее, чем сейчас. Рынок для подобной продукции очень велик. За рубежом такие двигатели делает Pratt and Whitney. И поэтому понятно, почему она со своей стороны оказывала всяческую помощь «Энергомашу» для победы в тендере РД-180.

Но у американцев в то время был только демонстрационный образец собственного подобного авиационного двигателя. К тому же на нем стоял временный газогенератор от другой машины. И самарцы надеялись, что они успеют сделать свой НК-93 раньше PW и раньше них выпустят «движок» на рынок, а значит опередят соперника.

На СНТК имени Кузнецова к тому времени собрали восемь НК-93. Они не раз выставлялись на авиационных салонах, в том числе и на МАКСе, продолжают проходить испытания на различных заводских стендах и сегодня. Для того чтобы двигатели наработали необходимый для сертификации ресурс и прошли все необходимые проверки, говорили мне в том 1995 году в Самаре, надо потратить 200 млн. долл. и три года времени.

Сначала СНТК пытался получить кредит на доводку НК-93 в одном из широко разрекламированных в те годы московских банков. Но готовый двигатель, причем в серийном производстве, банкирам нужен был уже через год. А ускорить технологический цикл оказалось невозможно. И перспективный кредитор сразу отпал. Однако после того как у самарцев появились честно заработанные на американцах деньги, они создали финансово-промышленную группу «Двигатели НК». В нее вошли многие родственные предприятия волжского региона, которые занимаются поставкой комплектующих к авиационным «движкам» и продолжили работу над созданием НК-93.

Правда, как сообщают с берегов Волги, довести до сертификатной годности этот двигатель все еще пока не удается. И хотя он включен в Федеральную целевую программу развития гражданской авиации до 2015 года, средств на него из бюджета поступает недостаточно. Американские деньги тоже закончились. Отечественные авиаперевозчики предпочитают использовать в своей работе иностранную продукцию. Двигатели тех же Pratt and Whitney и Rolls-Royse. Тем более что летают они все больше на «Боингах» и «Аэробусах». А там НК-93 не поставишь.

В КОСМОС НА РОССИЙСКОЙ ТЯГЕ

Но вернемся к победителю тендера на русский двигатель для американской ракеты. Им, как уже упоминалось, стал РД-180, который в 1995 году существовал только в виде эскизного макета. На его разработку и доводку еще требовалось затратить как минимум 100 млн. долл. И все же необходимые средства нашлись. Их предоставила «Энергомашу»... фирма Рratt and Whitney! И, конечно, не в качестве благотворительности. Она надеялась получить на РД-180 так называемую «ограниченную лицензию», предоставляющую право концерну, в случае каких-либо нарушений договорных условий с российской стороны, начать производство этих двигателей на американских заводах.

Андрей Кокошин, занимавший в 1992-1997 годах должность первого заместителя министра обороны РФ и курировавший на протяжении ряда лет со стороны военного ведомства отечественную оборонку, объяснял мне в то время, что мы согласились на эти на первый взгляд «кабальные» условия и поддержали в конкурсе РД-180, а не НК-33 не без выгоды для страны.

- НК-33, - говорил Кокошин, - у нас уже имелся. А РД-180 нужно было создавать заново, с ним мы связываем надежды на дальнейшее развитие космического моторостроения. А для этого необходимы средства. Их могли нам дать в те годы только американцы. Идя им навстречу, мы спасали будущее своей космонавтики.

По оценкам экспертов, которые предоставили автору тогда в Минобороны, в начале ХХI века для космических полетов в околоземном пространстве потребуется более ста таких двигателей, как РД-180. Их стоимость на мировом рынке составит 2-5 млрд. долл. Pratt and Whitney в середине 1990-х годов вложила в создание опытного образца РД-180 20 млн. долл. и была готова вкладывать еще. Мы, со своей стороны, финансировали его разработку, испытания и наладку серийного производства.

Генеральный директор НПО «Энергомаш» Борис Каторгин говорил, что «РД-180 - единственный реальный кандидат и для российской космической программы начала следующего века. Принципиально важно, что двигатель будут производить преимущественно в России и лишь впоследствии, возможно, будет освоено его производство в США». Это даст нашей стране и ее ведущей космической фирме не только «живые деньги», но и сохранит тысячи рабочих мест для высококвалифицированных специалистов, а главное - поможет сохранить высочайшую технологическую отрасль российской промышленности, без которой Россия не сможет претендовать на лидирующее положение в будущем мире.

Интересно, что американцы, которые в соответствии с первоначальным соглашением должны были развернуть производство РД-180 на своих предприятиях, так и не смогли это сделать. По официальной версии, они подсчитали, что возить их из России дешевле. Вот что сказал, например, по этому поводу Интерфаксу заместитель генерального директора НПО «Энергомаш» Владимир Чванов: «Реальные затраты по созданию такого производства превысили первоначальные оценки американской стороны более чем в пять раз».

По словам Чванова, для того чтобы соблюсти принятые в США нормы, согласно которым продукция для ракетной техники, используемой в интересах государства, должна производиться только на территории США, было принято решение американскими компаниями лишь продемонстрировать возможность создания двигателей РД-180. «В настоящее время в США наши партнеры выбрали два узла двигателя и пытаются освоить их производство. Пока они опаздывают на пять лет по срокам», - заявил заместитель гендиректора «Энергомаша».

Так что еще не один год американские ракеты будут летать на русских двигателях. И кто бы что ни говорил о том, как далеко наша оборонка отстала от западных партнеров, история с состязанием НК-33 и РД-180 показывает, что здесь не все так однозначно, как это кому-то кажется.

Самара-Москва

militaryarticle.ru

РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — Юнциклопедия

Движение ракете сообщают ее двигатели. Тяга ракетных двигателей создается, как и у авиационных реактивных двигателей, выбрасыванием наружу газовой струи. При этом ракета, как и самолет, движется в сторону, обратную направлению газового потока. Однако между авиационными реактивными двигателями и ракетными есть существенная разница. Так как авиационные реактивные двигатели работают в атмосфере, то в них окислителем горючего служит кислород воздуха (горение, как известно, — это бурно идущее окисление) . Ракетные же двигатели работают в разреженных слоях атмосферы, где кислорода очень мало, и в космическом пространстве, где его практически нет. Поэтому на борту ракеты или космического корабля обязательно имеется окислитель. Чаще всего окислителем для мощных ракетных двигателей служат жидкий кислород, тетраоксид азота, пероксид водорода. Горючее и окислитель смешиваются и воспламеняются в камере сгорания, и оттуда газы через реактивное сопло с большой скоростью выбрасываются наружу. Наиболее широко применяют жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), хотя существуют двигатели, работающие на твердом топливе (РДТТ). Основные части жидкостного ракетного двигателя — камера сгорания, в которой смешиваются и воспламеняются компоненты топлива, насосы, подающие в камеру горючее и окислитель, газовая турбина, вращающая эти насосы. Твердотопливные ракетные двигатели использовали еще до начала космической эры. Они поднимали в воздух сигнальные и фейерверочные ракеты, снаряды реактивной артиллерии, например легендарной «Катюши». Сейчас РДТТ выводят на трассы некоторые межконтинентальные баллистические ракеты, они применяются в качестве ускорителей при старте ракет, в качестве двигателей мягкой посадки космических кораблей и т. д. Наряду с мощными силовыми установками, поднимающими ракеты в космос, широко используют в космической технике двигатели малой тяги. Некоторые из них могут уместиться на ладони. Тяга таких двигателей невелика, но обычно ее вполне достаточно, чтобы сориентировать искусственный спутник Земли или космический корабль. Большой интерес проявляется сейчас к электрическим ракетным двигателям (ЭРД). Их достоинства — высокая скорость истечения газовой струи и возможность получать прямо в космосе энергию для ее разгона. В отличие от ЖРД; где топливо одновременно рождает и газовую струю, и энергию для ее ускорения, в ЭРД молекулы газа или заряженные частицы (ионы и электроны) ускоряются электрическим полем. Естественно, ЭРД требуют для своей работы много электроэнергии, а мощные электростанции, как известно, должны обладать большой массой. Поэтому ЭРД не могут выводить ракеты в космос, они работают лишь на космических аппаратах, уже доставленных на орбиту. Здесь большая тяга не нужна, и двигатели с большой скоростью истечения имеют неоспоримые преимущества. Тем более что они могут питаться от тех же солнечных батарей, которые снабжают электроэнергией всю бортовую аппаратуру. Первый ЭРД был создан в Советском Союзе. Сейчас эти двигатели делают и в других странах. Существуют индивидуальные РД — двигатели малой тяги для передвижения и маневрирования космонавтов в свободном полете вне корабля или станции. Такой двигатель можно держать в руках или укрепить на скафандре. Кроме химической и электрической энергии в перспективе РД могут использовать и ядерную энергию. В ядерных ракетных двигателях (ЯРД) вещества, образующие реактивную газовую струю, нагреваются в ядерном реакторе. Внедрение ЯРД в практику космонавтики сдерживается пока большой массой реактора и устройств, защищающих космонавтов и аппаратуру от радиоактивных излучений.

yunc.org