Interested Article - РД-0146

breeze
  • 2021-02-01
  • 1

РД-0146 — серия безгазогенераторных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), разработанных Конструкторским бюро химавтоматики (КБХА) в Воронеже . Предназначены для использования в составе верхних ступеней и разгонных блоков РН, в том числе РН Ангара .

Конструкция

Первый в России ЖРД построенный по безгазогенераторной схеме, обеспечивающей высокую надежность, особенно при многократных включениях .

Двигатель впервые в мире выполнен по независимой двухвальной схеме подачи компонентов топлива с последовательной подачей газа на турбины, что позволило продемонстрировать работоспособность системы подачи с оптимальными характеристиками агрегатов .

Для привода турбонасосных агрегатов вместо обычного высокотемпературного генераторного газа (до 800 °С) применяется закипевшее горючее. Жидкий водород проходит через рубашку охлаждения камеры сгорания, газифицируется , нагреваясь до 30—150 °C , проходит через турбины насосных агрегатов, после чего попадает в камеру сгорания .

Разработанный для РД-0146 турбонасос горючего является самым скоростным в мире среди серийных ЖРД при рабочей частоте вращения ротора до 125 000 об/мин . Лишь на одном двигателе это значение было превзойдено: ротор малогабаритного гексанового турбонасоса ядерного РД-0410 , также разработанного КБХА, но не пошедшего в серию, вращался с частотой до 160 000 об/мин .

Низкооборотные преднасосы, входящие в состав двигателя, обеспечивают работоспособность двигателя при низких баковых давлениях компонентов.

В конструкции двигателя применены: электроплазменное зажигание, оребрение огневой стенки камеры, шаровые пуско-отсечные клапаны, современные титановые и алюминиевые сплавы, нагруженные узлы турбонасосных агрегатов выполнены из титана по гранульной технологии, насадок расширяющейся части сопла выполнен радиационно охлаждаемым из углерод-углеродного композитного материала .

Варианты

Сравнение различных вариантов РД-0146
Версия РД-0146 РД-0146Д РД-0146ДМ РД-0146Д-1
Компоненты топлива жидкий кислород / жидкий водород жидкий кислород / жидкий водород жидкий кислород / сжиженный природный газ жидкий кислород / жидкий водород
Соотношение компонентов топлива (О/Г) 5,9 / 1,0 5,9 / 1,0
Тяга в пустоте , тс (кН) 10,0 (98,0) 7,5 (68,6) 6,6 (64,7) 9
Удельный импульс тяги в пустоте , кгс·с/кг (м/с) 463 (4542) 470 (4690) 362 (3547) 470 (4690)
Давление в камере сгорания , кг/см² (МПа) 80,8 (7,9) 60,0 (5,9) 60,0 (5,9) 71,5
Обороты ТНА горючего , об/мин 123 200 98 180 45 230
Обороты ТНА окислителя , об/мин 40 600 32 800
Максимальное время работы в полёте , с 560 1350 190
Количество включений в полёте 1 5 1
Высота , мм 2200 3558 2200
Диаметр среза сопла , мм 710 960 960
Диаметр среза сопла с насадком , мм 1250 1950 1250
Начало разработки 1997 2008 2007 2018

РД-0146Д

На базе двигателя РД-0146 разрабатывается кислородно-водородный ЖРД РД-0146Д тягой 7,5 тс (главный конструктор Лобов С. Д., ведущий конструктор Космачев Ю. П.). Двигатель предназначен для использования в составе кислородно-водородного разгонного блока (РБ) тяжёлого класса РН «Ангара», а также может найти применение на верхних ступенях перспективных РН . РД-0146Д обладает возможностью многократного включения в ходе полёта . Особенностью двигателя РД-0146Д является исполнение выходной части сверхзвукового сопла в виде сдвижного насадка радиационного охлаждения из углерод-углеродного композиционного материала .

РД0146Д-1

С 2018 года КБХА занимается разработкой модифицированного двигателя РД0146Д-1 тягой 9 тс для РН Ангара .

Предыстория

До РД-0146 в СССР и России ЖРД подобной схемы не разрабатывались. Конструкторское бюро химического машиностроения (КБХМ) в начале работ по двигателю 11Д56 по проекту Н-1/Л-3 рассматривало безгазогенераторную схему, но отказалось от неё по ряду причин . КБХА приступило к работе с водородом сразу на 200-тонном РД-0120 для ракеты-носителя (РН) « Энергия », на котором при такой схеме было крайне сложно реализовать высокие удельные характеристики (прежде всего, высокое давление в камере, расчётную тягу и удельный импульс на земле, а также габариты и массу) .

Предшественником первого отечественного безгазогенераторного кислородно-водородного двигателя можно считать ЖРД РО-95. В 1988 году КБХА получило от РКК «Энергия» техническое задание на создание этого двигателя для разгонных блоков РН «Буран-Т» и «Вулкан», но работы ограничились только эскизным проектированием .

Разработка

В 1997 году КБХА по техническому заданию ГКНПЦ им. М. В. Хруничева начата разработка кислородно-водородного двигателя РД-0146 тягой 10 тс с высотным соплом . Разработку финансировала и американская компания Pratt & Whitney , оплатившая создание макета РД-0146, представленного на Ле Бурже 2001 , а также изготовление стендового образца для огневых испытаний и показа потенциальным покупателям в США . Помимо этого компания Pratt & Whitney заключила контракт с КБХА на продажу двигателей по всему миру за исключением стран СНГ . C 2004 года планировалось начать продажу РД-0146 .

10 октября 2009 [ уточнить ] года была завершена разработка турбонасосного агрегата для РД-0146.

В настоящее время [ когда? ] :

Испытания

При работе над РД-0146 была изменена методика испытаний. По ранее принятой отечественной методике испытаний ЖРД замкнутой схемы ставился на стенд в собранном виде. В случае каких-либо конструктивных недоработок во время испытаний весь двигатель выходил из строя. После этого необходимо было производить его переборку, дефектацию и вносить изменения в конструкцию .

Новая методика заключается в разделении двигателя на три части: экспериментальные установки систем жидкого кислорода , экспериментальные установки систем жидкого водорода и камеры с запальниками. И только после отработки этих систем по отдельности двигатель начинают испытывать в собранном виде. Так при испытании системы подачи жидкого кислорода был обнаружен и исправлен конструкторско-технологический дефект .

На следующем этапе испытывалась камера сгорания. Испытания проходили при нагрузках 60—70 % от номинальной. Во время испытаний была отработана система поджига компонентов топлива в разных агрегатных состояниях .

Последней испытывалась установка с жидким водородом . Для его получения КБХА специально построило завод мощностью 100 кг/сут , который стал вторым в России .

9 октября 2001 года прошли первые огневые испытания РД-0146. При первом пуске двигатель проработал всего 8,5 секунд при режиме, соответствующем 50 % штатного .

К 2011 году проведено 30 огневых испытаний на 4 образцах двигателя с суммарной наработкой в 1680 секунд . Испытания показали отклонения от математической модели на 2—4 % . Отказов и аварий при испытаниях не было .

23 августа 2012 года успешно прошли первые огневые испытания кислородно-водородного двигателя РД-0146Д .

30 ноября 2012 года успешно прошли первые огневые испытания кислородно-водородного двигателя РД-0146Д с лазерной системой зажигания совместной разработки КБХА и Исследовательского центра имени М. В. Келдыша , разрабатываемой в рамках опытно-конструкторской работы «Двина-КВТК» .

28 октября 2013 года успешно проведена первая серия огневых испытаний этапа доводочных испытаний двигателя РД-0146Д .

20 ноября 2013 года успешно проведены огневые испытания двигателя РД-0146Д в высотных условиях — впервые реализован запуск в штатных условиях вакуума и обеспечено безотрывное истечение в сопле за счет использования газодинамической трубы .

Проведено более 100 испытаний с суммарной наработкой свыше 5000 секунд . В рамках создания ЖРД семейства РД-0146 были проведены огневые испытания :

  • двигателя РД-0146 с лазерным поджигом компонентов топлива;
  • двигателя РД-0146Д в штатных условиях вакуума;
  • двигателя РД-0146ДМ на топливе жидкий кислород — сжиженный природный газ.

29 декабря 2021 года Роскосмос сообщил о успешном испытании двигателя РД0146Д-1, в ходе которого включение, работа на заданных режимах и останов двигателя прошли в полном соответствии с заложенной программой.

См. также

Примечания

  1. , Таблица — Кислородно-водородные двигатели безгазогенераторной схемы.
  2. ↑ . РД0146 . КБХА . Дата обращения: 25 декабря 2010. 26 сентября 2011 года.
  3. ↑ . НПО «Энергомаш» . Дата обращения: 23 сентября 2019. 23 сентября 2019 года.
  4. ↑ . КБХА . 8 марта 2019 года.
  5. ↑ .
  6. . Газета « Известия » (8 октября 2009). Дата обращения: 23 сентября 2019. 23 сентября 2019 года.
  7. ↑ . Воронежское КБ делает новые двигатели . Газета « Известия » (20 декабря 2002). 1 ноября 2009 года.
  8. , Таблица 2 — Основные параметры двигателей семейства РД-0146, с. 65.
  9. . РД0146Д . КБХА . Дата обращения: 25 декабря 2010. 26 сентября 2011 года.
  10. Афанасьев И. // « Новости космонавтики » : журнал. — М. : Издательский центр «Экспринт», 1999. — Т. 9 , вып. №12 (203) . — С. 56—57 . — ISSN . 6 марта 2012 года.
  11. Афанасьев И. // « Новости космонавтики » : журнал. — М. : Издательский центр «Экспринт», 2000. — Вып. №1 (204) . — ISSN . 27 марта 2011 года.
  12. Афанасьев И. // « Новости космонавтики » : журнал. — М. : Издательский центр «Экспринт», 2000. — Вып. №2 (205) . — ISSN . 12 мая 2011 года.
  13. , Кислородно-водородные ЖРД безгазогенераторной схемы, с. 63.
  14. . ГКНПЦ имени М. В. Хруничева .
  15. . КБХА (27 августа 2012).
  16. . REGNUM (27 августа 2012). Дата обращения: 23 сентября 2019. 23 сентября 2019 года.
  17. . КБХА (4 декабря 2012). Дата обращения: 24 сентября 2019. 15 августа 2020 года.
  18. . « РИА Новости » (5 декабря 2012). Дата обращения: 24 сентября 2019. 24 сентября 2019 года.
  19. . КБХА (1 ноября 2013).
  20. . « РИА Новости » (1 ноября 2013). Дата обращения: 23 сентября 2019. 23 сентября 2019 года.
  21. . КБХА (22 ноября 2013).
  22. . REGNUM (25 ноября 2013). Дата обращения: 23 сентября 2019. 23 сентября 2019 года.
  23. . www.roscosmos.ru . Дата обращения: 30 декабря 2021. 29 декабря 2021 года.
  24. . Telegram . Дата обращения: 29 декабря 2021. 29 декабря 2021 года.

Литература

  • Гуртовой А. А., Лобов С. Д., Рачук В. С., Шостак А. В. // «Космическая техника и технологии» : журнал. — Королёв : РКК «Энергия» , 2014. — Вып. 1 (4) . — С. 60—66 . — ISSN .
  • Афанасьев И. // « Новости космонавтики » : журнал. — М. : Издательский центр «Экспринт», 2001. — Вып. №12 (227) . — ISSN . 9 ноября 2011 года.

Ссылки

Источник —

breeze
  • 2021-02-01
  • 1
  • Tags:

Same as РД-0146

The title for the last searches