Zen
МОСКВА, 11 ноября. Ученые Омского государственного технического университета разработали новую систему подготовки и подачи газа для многоразовые ракеты-носители. По их словам, это повысит безопасность и надежность повторного запуска ракетного двигателя. Результаты исследования были опубликованы в китайском журнале аэронавтики.< br />Современная космонавтика переживает революцию, связанную с переходом на многоразовые системы выведения космических аппаратов. Проблема обеспечения надежного повторного запуска двигателей многоразовых ракет-носителей остается одной из ключевых, считают ученые Омского государственного технического университета (ОмГТУ).
По их словам, существующие решения, основанные на вертикальной посадке и успешно реализованные в проектах SpaceX, китайского Changzheng-9 и европейских инициативах Callisto, Themis и Ariane Next, требуют дополнительных исследований для решения проблемы истечения жидкости из заборного устройства, что создает определенные риски при повторном запуске двигателя.
Ученые Омского государственного технического университета создали новую систему газоподготовки «СН-СОЗ» («Система наддува и обеспечения пуска»), которая, по их ожиданиям, способна существенно улучшить характеристики многоразовых ракет-носителей. Разработка решает ряд проблем, характерных для традиционных решений. Она позволяет снизить массу конструкции, сократить расходы гелия и обеспечить условия для безопасного перезапуска ракетного двигателя.
Система выполняет две ключевые функции: подогревает гелий для поддержания давления в топливных баках и подготавливает газ для системы обеспечения пуска двигателя. Одним из главных нововведений является перенос теплообменников в верхнюю часть топливного отсека. Это позволяет проводить их наземную отработку без запуска двигателя, что существенно снижает затраты на разработку и испытания.
Автор Оптимизировав процессы газоподготовки и подачи газа, удалось добиться существенного снижения веса ракеты на 250 кг, что позволяет увеличить массу выводимой полезной нагрузки.
По мнению исследователей, это делает «СН-СОЗ» критически важным для многоразовых ракет-носителей и существенно повышает их конкурентоспособность на рынке космических запусков.
«Главным преимуществом разработки по сравнению с существующими аналогами является ее автономность и массовая эффективность. Использование подогретой смеси продуктов разложения гелия и перекиси водорода для наддува баков и работы системы управления струей позволяет снизить расход рабочего тела», — рассказал старший преподаватель кафедры «Авиационная и ракетная техника» Омского государственного технического университета Владислав Урбанский.
1 из 2
2 из 2
1 из 2
2 из 2
В систему «СН-СОЗ» также включены механизмы управления при возникновении нештатных ситуаций. Например, при аварийном выключении двигателя система автоматически переходит в режим аварийной посадки, используя в качестве рабочего тела реактивной системы управления газовую смесь из топливных баков для перемещения ступени в заданный район.
«Таким образом, наша разработка обеспечивает как технические, так и экономические улучшения за счет более рационального использования ресурсов и снижения эксплуатационных расходов», — прокомментировал Урбанский.
Как пояснили исследователи, рост эффективности за счет снижения веса на 250–300 кг не оправдывает глобальных изменений конструкции тяжелых ракет-носителей типа «Ангара» или «Союз». Однако если рассматривать ракету-носитель сверхлегкого класса, то даже такой сравнительно небольшой выигрыш в массе становится критически важным. Для таких ракет каждая дополнительная единица массы может существенно повлиять на возможность вывода полезной нагрузки на орбиту.
В перспективе сверхлегкие ракеты-носители могут занять существенную нишу на рынке выведения малых космических аппаратов (150–250 кг) на низкую околоземную орбиту (до 200 км). Учитывая планы Роскосмоса по значительному увеличению своей орбитальной группировки, подобные решения становятся все более востребованными, что подчеркивает необходимость разработки экономически эффективных и высокоэффективных систем для сверхлегких ракет-носителей, считают авторы исследования.
Результаты проекта могут найти практическое применение в организациях ракетно-космической отрасли, в настоящее время разрабатывающих сверхлегкие средства выведения.
Исследование поддержано Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (№ 2019-0251).