Ускоритель — дополнительное, обычно одноразовое и сбрасываемое, реактивное устройство, включаемое при старте летательного аппарата , для ускорения его разгона или сокращения разбега при взлёте .

Чаще всего исполняется в виде одноразовой твердотопливной ракеты (РДТТ) — твердотопливный ускоритель (ТТУ), с мощным импульсом и непродолжительным временем горения; однако, как например, на космической многоразовой системе «Спейс шаттл » может быть практически полноценной первой ступенью , используемой после перезарядки новым топливом до 10 раз.

История

Первыми были, по всей видимости ^{[ уточнить ]} , немцы: Хуго Юнкерс в 1928 году испытал гидросамолёт с пороховым ускорителем взлёта.

В 1939 году американская частная Авиационная лаборатория Гуггенхайма при Калифорнийском технологическом институте (GALCIT) получила от Национальной академии наук США заказ на исследование взлётных ускорителей для самолётов. Началась программа Jet-Assisted Take Off (JATO). В том же году развернули постройку нескольких образцов: пороховой, ЖРД с самовоспламеняющимися компонентами и твердотопливный заряд с подачей жидкого окислителя .
Первое успешное применение смесевого топлива произошло в начале августа 1941 года, когда ускоритель для взлёта, который горел 12 сек., испытали, на лёгком самолёте ERCO Ercoupe.

В первой половине 1940-х годов в США проводились также эксперименты по применению жидкостных ракетных ускорителей. Основная область применения — бомбардировщики и транспортные самолёты: например, специально созданный для этих целей компанией Aerojet ЖРД-ускоритель 25ALD-1000 JATO устанавливался на лёгкий поршневой бомбардировщик Douglas A-20 Havoc . В дальнейшем улучшенная версия 25ALD-1000 устанавливалась на поршневые самолёты В-24 , В-25 , и Р-38 .

Разработки по этой теме в Германии начались ещё в 1937 году, а в 1939 году в США были дополнительно закуплены технологии, ускорившие процесс. При работе ракетных двигателей различных схем используются довольно много различных химических веществ, составов и компонентов. Это топлива, окислители , катализаторы, монотоплива, стабилизаторы и т. д., для удобства работы немецкие учёные и инженеры, занимавшиеся ракетной техникой, присвоили каждому элементу из имеющегося у них списка своё специальное наименование, состоявшее из одной буквы и слова « Stoff » (B-Stoff, C-stoff, T-Stoff, Z-Stoff). С началом Второй мировой войны , и особенно в её второй половине, когда многие немецкие аэродромы выводились из строя в результате бомбардировок , ракетные ускорители довольно широко применялись в немецкой авиации , тем более что номенклатура их производства германской промышленностью была достаточно большой.

В частности, их использовали для старта бомбардировщиков (в том числе вновь созданных, с реактивными двигателями , которые не могли пока ещё обеспечить достаточную тягу), или для старта тяжёлых военных планеров типа Gotha Go 242 или Messerschmitt Me.323 Gigant . Применялись как ускорители на основе ЖРД, так и РДТТ (среди твердотопливных достаточное распространение получили стартовые ракетные ускорители фирмы Rheinmetall-Borsig AG ).

В качестве жидкостного стартового ускорителя широкое распространение получило устройство разработанное фирмой Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft (HWK) под наименованием (RII.201/202b). Семейство HWK-109-500/501 получило название Starthilfe , что в переводе с немецкого означает «помощь при старте». Главная особенность HWK-109-500 в том, что это был однокомпонентный ЖРД. Время работы HWK 109—500 оставляло около 30 сек, тяга 500 кгс , собственный вес 125 кг. Всего за время войны было изготовлено более 6000 единиц. Агрегат оказался очень надёжным — всего за время эксплуатации было произведено около 3000 стартов самолётов и планеров с такими ускорителями и при этом не зафиксировано ни одного серьёзного отказа. HWK 109—500 применялся на многих самолётах и планерах, наиболее часто на реактивном бомбардировщике-разведчике Arado Ar 234 Blitz , тяга двигателей которого ( Jumo 004 ) была явно недостаточной и ускорители стали практически постоянной принадлежностью этого самолёта.

Первоначально ускорители после отработки оставались на самолёте, однако несколько позже систему доработали и появилась возможность их сброса и спуска на парашютах .

в СССР

В СССР впервые применение пороховых стартовых ракетных ускорителей было освоено на учебном самолёте У-1 , испытания проводились в марте 1931 года . На нижнее крыло биплана У-1 были установлены два ускорителя (по одному с каждой стороны), созданных в ленинградской газодинамической лаборатории (ГДЛ) под руководством В. И. Дудакова.
Работы продолжились в октябре 1933 г., когда твердотопливные ускорители конструкции В. И. Дудакова были опробованы на тяжёлом бомбардировщике ТБ-1 (АНТ-4). Они устанавливались на крыле по три штуки на каждой консоли. Длина разбега бомбардировщика сократилась практически на 80 %, с 280 до 55 м.

В дальнейшем, эксперименты с пороховыми ракетными ускорителями, применяемыми уже не для старта, а для кратковременного увеличения скорости полёта, проводились в 1935-36 гг. на самолётах И-4 (АНТ-5) и И-15 , а в 1943 г. — на бомбардировщике Пе-2 .

с начала 30-х осуществлялась разработок и испытания самолётов с ЖРД -ускорителями, устанавливаемыми в комплекте с поршневым двигателем и предназначался для кратковременной работы в течение нескольких минут (И-4 с двумя ЖРД ОРМ-52 конструкции В. П. Глушко ; Пе-2РД (РУ) с ЖРД РД-1; Ла-7Р, Як-3РД, Ла-5ВИ, Су-7 , Ла-120Р). Несмотря на то, что в испытательных полётах был достигнут ощутимый прогресс в улучшении лётных характеристик самолётов (например увеличение скорости до 100 км/ч и более), программа использования ЖРД в качестве ракетных ускорителей была свёрнута в 1946 году.

В дальнейшем, актуальность применения ускорителей повысилась с появлением необходимости и введением в эксплуатацию самолётов с воздушно-реактивными двигателями, которые ещё не обладали высокими тяговыми характеристиками. Проводилось немало экспериментов по использованию ускорителей на самолётах различного назначения. В дальнейшем, с середины 50-х годов, когда был уже набран достаточный опыт в строительстве ЖРД, как в СССР, так и на Западе создавались экспериментальные самолёты с ЖРД-ускорителями в качестве вспомогательных двигателей. Некоторые из них использовались для изучения проблем полёта на сверхзвуке, некоторые в качестве тренировочных самолётов, другие планировались к серийному выпуску для использования в ВВС. Однако ни один из них серийным боевым самолётом так и не стал.

50-е: работы по исследованию возможности безаэродромного старта самолётов (В США практикуется название «точечный» или «нулевой старт»: zero-length launch system или zero-length take-off system (ZLL, ZEL, ZELL)); в СССР подобные работы начаты в 1959 г.

Применение в авиации

Сбрасываемые ТТУ, у самолёта или БПЛА .

• корабельная система САМ ship, применявшуюся на некоторых британских торговых судах во время Второй Мировой войны при следовании их в северных морских конвоях.
• тяжёлые военные планеры: Gotha Go 242 , Messerschmitt Me.323 Gigant — до 1945 г.
• Me.262 (в модификациях истребителя-перехватчика ) оснащался двумя твердотопливными или жидкостными стартовыми ускорителями) — до 1945 г.
• бомбардировщик-разведчик Arado Ar 234 Blitz — до 1945 г.
• бомбардировщик Boeing B-47 B — 50-е
• C-130 Hercules

Применение в ракетостроении

• в ракетах ПВО (ракета комплекса С-200 и пр. ; МБР

В космической технике — разгонный блок :

• первая ступень системы « Спейс шаттл » (многоразовая)

Преимущества и недостатки

Достоинства — простота конструкции, хранения (долговременность) и эксплуатации.

Недостатком твердотопливных ускорителей является большая сложность управления процессом горения и невозможность их отключения, пожароопасность , взрывоопасность .

По официальной версии следственной комиссии неисправность кольцевого уплотнения корпуса бокового ускорителя МТКК «Спейс шаттл» стала причиной гибели космического корабля « Челленджер » в 1986 году.

См. также

• Стартовый двигатель
• Маршевый двигатель

Ссылки

• О ракетных ускорителях в авиации. , // avia-simply.ru, 2014

Примечания