Госкорпорация Роскосмос сообщила о том, что «Конструкторское бюро химавтоматики» (КБХА) завершило разработку технического предложения и эскизного проекта на опытный образец кислородно-метанового ракетного двигателя тягой 85 тонн.
Метан (природный газ) рассматривается как один из перспективных видов горючего для ракетной техники. Выделения сажи в процессе работы на метане практически нет, что позволяет использовать такой двигатель несколько раз. То есть агрегаты на метане подходят для многоразовых ракет-носителей.
Отмечается, что метан обладает широкой сырьевой базой и низкой стоимостью по сравнению с керосином. Как по плотности, так и по эффективности природный газ находится между керосином и водородом. Удельный импульс у двигателя на метане высокий, но это преимущество нивелируется тем, что у природного газа меньшая плотность, поэтому в сумме получается незначительное энергетическое преимущество.
В рамках проекта по созданию кислородно-метанового двигателя тягой 85 тонн специалисты КБХА уже начали работы по подготовке опытного производства для изготовления узлов агрегата. Следующий этап предусматривает выпуск конструкторской документации, а также продолжение подготовки производства и изготовление энергетических установок для отработки отдельных систем двигателя.
«Данная разработка ведётся в целях создания и отработки технологии использования метана в качестве компонента топлива в перспективных жидкостных ракетных двигателях. Среди других задач, решаемых в рамках этого проекта, — создание опытного образца системы аварийной защиты двигателя и отработка передовых методов проектирования на основе современных цифровых технологий», — отмечается в сообщении.
Источник:
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
3dnews.ru
Роскосмос планирует начать разработку ракетного двигателя на природном газе в ближайшее время. Финансирование соответствующей разработки заложено в проекте Федеральной космической программы на 2016–2025 годы (ФКП), направленном на согласование в министерства (копия есть в «Известиях»). Работы по созданию двигателя на метане предусмотрены опытно-конструкторской работой «ДУ СВ» («Двигательные установки средств выведения»). В рамках «ДУ СВ» планируется разработка базовых элементов маршевых двигательных установок на кислородно-углеводородном топливе. На ОКР «ДУ СВ» Роскосмос просит выделить 25,223 млрд рублей (с началом финансирования в этом году — в объеме 470,8 млн рублей), однако не все средства предназначены на создание метанового двигателя. В «ДУ СВ» включены работы по созданию опытных образцов жидкостных ракетных двигателей нового поколения, оснащенных системой диагностики и аварийной защиты, и базовых элементов двигателей на основе композитных материалов, а именно сопел, сопловых насадок радиационного охлаждения и донных экранов.
— Мы планируем сделать демонстратор двигателя на метане даже с учетом того, что носителя с таким двигателем пока строить не планируется, — говорит один из составителей проекта ФКП. — Тем самым думаем обеспечить задел, чтобы не отстать в плане технологий от зарубежных конкурентов. Пока речь идет о создании двигателя средней тяги для второй ступени перспективной ракеты. Изначально задумывалось, что метановыми двигателями будет комплектоваться ракета «Феникс» (ее разработка также запланирована проектом ФКП), но позднее с учетом ситуации с бюджетом решили принципиально новую ракету не делать, а вернуться к идее воссоздания российского «Зенита» с модернизированным двигателем РД-171.
Возможность использования метана в качестве ракетного топлива изучалась еще в СССР. В России тема метановых двигателей прорабатывалась химкинским НПО «Энергомаш», воронежским Конструкторским бюро химавтоматики и самарским ЦСКБ «Прогресс». В 2012 году в НПО «Энергомаш» прошел научно-технический совет по созданию ракетного двигателя, работающего на природном газе, где было предложено начать разработку однокамерного двигателя тягой в 200 т на топливе «жидкий кислород – сжиженный метан».
В 2014 году ЦСКБ «Прогресс» представило свое видение ракеты будущего — перспективного носителя сверхтяжелого класса, все двигатели которого работают на сжиженном природном газе (СПГ). При этом самарцы обосновывали свой выбор метана в качестве топлива следующими аргументами: «Предлагаемое горючее является перспективным, активно осваивается другими отраслями промышленности, обладает более широкой сырьевой базой по сравнению с керосином и низкой стоимостью — это является важным моментом, учитывая срок создания и планируемый период эксплуатации комплекса, а также возможные (прогнозируемые) проблемы производства керосина через 30–50 лет».
В ЦСКБ уже ощущают проблемы производства ракетного керосина. Ракеты «Союз», которые делают в Самаре, сейчас летают на искусственно созданном топливе, потому что изначально для создания керосина для этих ракет использовались только определенные сорта нефти из конкретных скважин. В основном это нефть Анастасиевско-Троицкого месторождения в Краснодарском крае. Но нефтяные скважины истощаются, и ныне используемый керосин является смешением композиций, которые добываются из нескольких скважин. По оценкам экспертов, проблема дефицита здесь будет только усугубляться.
В ЦСКБ «Прогресс» посчитали, что использование двигателей на СПГ позволит «обеспечить относительно низкую стоимость пуска — в 1,5–2 раза ниже, чем на керосиновых двигателях, высокую экологичность, более высокие удельные характеристики, единый тип двигателя и топлива «СПГ + жидкий кислород», что значительно упростит наземную инфраструктуру».
Главный конструктор НПО «Энергомаш» Владимир Чванов ранее заявлял «Известиям», что с конструкционной точки зрения метан привлекателен при создании многоразовых носителей.
— Чтобы освободить полости двигателя, нужно только пройти цикл испарения — то есть двигатель легче освобождается от остатков продуктов, — пояснял Чванов. — За счет этого метановое топливо более приемлемо с точки зрения создания двигателя многоразового использования и летательного аппарата многоразового применения. В то же время удельный импульс у двигателя на СПГ высокий, но это преимущество нивелируется тем, что у метанового топлива меньшая плотность, поэтому в сумме получается незначительное энергетическое преимущество.
Метановый двигатель упоминают применительно к полетам на Марс: считается, что марсианскую ракету есть смысл комплектовать метановым двигателем, так как метан можно синтезировать из воды и двуокиси углерода из атмосферы Марса.
iz.ru
Метановый двигатель-2
Прошла половина 2015 г., а «Космической программы РФ на 2016-2025 гг. все еще нет. Цикл изготовления РН и двигателей более года, а что нужно делать в 2016 г. неизвестно. В апреле-мае 2015 г. Ю.Н.Коптев от имени Роскосмоса озвучил проект этой «Космической программы». Это скорее не программа, а некролог по российской (советской) космонавтике. Конкретнее.
По средствам выведения там отсутствуют даже предварительные работы по созданию свехтяжелого РН с ПН от 70-80 т. на НОО, необходимого для полетов на Марс или другие планеты Солнечной системы. Там отсутствует также семейство РН типа «Союз-5», предназначенное для замены существующих РН «Союз», «Зенит», «Протон». Все это заменено созданием РН тяжелого класса повышенной грузоподъемности «Ангара-А5В» с ПН-37 т. на НОО с космодрома «Восточный».
Какие миссии предполагается выполнить с помощью «Ангары-А5В»? Это пилотируемый облет Луны до 2024 г. и высадку космонавтов на лунный полюс после 2024 г. Все это можно сделать только после 2-х, 4-х стыковок на земной орбите, что само по себе крайне рискованно, не говоря уже о пилотируемом полете на высоконапряженных двигателях РД-191 и водородной 2-й ступени без достаточного набора статистики полетов. Если все это получится, что мы получим в итоге? По пилотируемому облету Луны мы осуществим замыслы С.П.Королева конца 60-х годов прошлого столетия. По высадке космонавтов на лунный полюс это будет лишь жалкой попыткой повторить триумф американцев с полетами на Луну в 1969- 1974 гг. В целом все только принесет ущерб оставшемуся престижу России в космонавтике. Я думаю, что Ю.Н.Коптев это понимает. Но с одной стороны он соавтор «Ангары», наряду с А.И. Киселевым, А.А.Медведевым и В.Е.Нестеровым. А с другой стороны «Ангара» первая экологически чистая РН, созданная в России для замены «Протона» и сознаться в том, что она уступает «Протону» по ПН, не говоря уже о стоимости было бы не патриотично. Что же делать? Нужно использовать опыт «Булавы», которая уступала «Трайденту-2», созданному десятки лет назад, но была тихо принята на вооружение в ограниченном количестве. Она и ее многочисленные родственники с меньшей дальностью еще надежно послужат на восточных границах страны.
«Ангару-5» после следующего успешного пуска с выводом ПН МО на ГСО с полигона в Плесецке ( пусть она и будет несколько меньшей ПН, чем на «Протон-М») следует принять на вооружение и перейти на регулярные пуски по заказам МО. Таких пусков будет 2-3-4 в год и для этого не нужно строить стенды «Ангары» на «Восточном». В Плесецке стоит построить для страховки дублер пускового стенда, но, конечно, без водорода. Кстати, в проекте программы Ю.Н.Коптева ничего не говорится о перспективах работ с Плесецка с «Ангарой».
О пилотируемой космонавтике.
В проекте программы на нее предусматривается 30% бюджета Роскосмоса. Она состоит из 3-х направлений: 1. Работа на МКС (до 2024 г.), 2. Создание перспективной пилотируемой транспортной системы (ППТС), которая создается в РКК «Энергия» с 2000 г. (начиная от «Клипера» и до ПТК НП2). 3. Создание (ближе к 2025 г.) Российской космической станции (на основе части российских модулей существующей МКС) и 2-х новых создаваемых модулей.
В настоящее время пилотируемая космонавтика на низких земных орбитах практически не приносит пользы народному хозяйству, науке, задачам МО. Не способствует она и повышению престижа страны. Начиная с полета Ю.А.Гагарина, мы выполнили все задачи по изучению ближнего космоса и поведения человека в нем, включая более чем годичное пребывание человека в космосе. США на работу по дальнему пилотируемому космосу тратят в % отношении от бюджета НАСА на порядок меньше, чем мы на весь пилотируемый космос. (Бюджет НАСА в год~17,5 млрд. долларов, Роскосмоса~3,2 млрд. долларов. До середины 2017 г. американцы предусматривают посещение МКС российскими КК «Союз», в дальнейшем это продолжат две коммерческие фирмы США.
МКС в проекте российской космической программы. Еше пару лет транзит американцев к МКС будет окупать почти половину расходов на пилотируемую программу. А дальше полеты нужны только для поддержания в рабочем состоянии российского сектора МКС. Может быть дешевле перейти на работу вахтовым методом, законсервировав часть оборудования?
Следует еще раз обсудить необходимость создания автономной российской космической станции. Она будет жалко выглядеть не только на фоне МКС, но и на фоне советской орбитальной станции «МИР».
Создание перспективного транспортного корабля нового поколения следует отложить до определения, куда и зачем мы собираемся лететь, и на каком РН. (Не на Ангаре же?).
Космонавтика очень динамично развивающаяся отрасль науки и техники, к тому же приносящая прибыль. Это притягивает к ней частный сектор, который вкладывает в нее значительные средства (это не про нас). Самыми актуальными работами в космонавтике в настоящее время является разработка многоразовых средств выведения для уменьшения стоимости выведения космических объектов. Создание дешевых массовых малогабаритных спутников для глобального вседоступного интернета. В пилотируемой космонавтике доминирующее место занимает космический туризм. В США начаты практические работы по подготовке полета человека на Марс в начале 2030-хгодов. Ведется отработка новой сверхтяжелой РН и двигателей ней. На смену очень неплохим по энергетическим характеристикам РН «Атлас-5» и «Дельта-4» готовится новая РН тяжелого класса «Вулкан» с двигателями на метане на 1-й ступени. Ничего подобного нет в нашей космической программе на 2016-2025гг. У нас это фактически не программа новых космических достижений, а программа дележа бюджетных денег на предстоящее десятилетие. И это при том, что у нас еще есть эффективно работающие фирмы с фактическими Главными Конструкторами во главе, а не с на все пригодными менеджерами. Такие как: ГРЦ им. В.П.Макеева (В.Г.Дегтярь), РКЦ-«Прогресс» (А.Н.Кирилин), ИСС им. М.Ф.Решетнева (Н.А.Тестоедов), НПО им. С.А.Лавочкина (В.В.Хартов). У С.П.Королева, М.К.Янгеля и В.Н.Челомея все новаторские работы начинались, как инициативные. Наши верховные руководители в СССР, начиная с И.В.Сталина, поддерживали новаторские идеи Главных Конструкторов и имели с ними личный контакт. Конечно, рядом с высшим руководством были профессионально технически грамотные руководители ВПК, которые снижали вероятность принятия непродуманных волюнтаристских решений. Даже в Оборонном отделе ЦК КПСС были только люди с техническим образованием, имеющие производственный опыт. В других отделах ЦК я не был, но наш непосредственный куратор А.А.Буров был направлен на работу в ЦК еще при И.В.Сталине в 1952 г. с должности начальника (или зама) проектно-расчетного отдела КБ авиационных двигателей В.Я.Климова.
К сожалению, в настоящее время инициатива ГК РКТ наказуема. Пример с инициативой РКЦ-«Прогресс» о создании семейства РН «Союз-5» для замены существующих РН «Союз», «Зенит». «Протон». Это семейство одноразовых РН в короткие сроки (4-6 лет) позволило бы не только создать конкурентоспособные средства выведения, но и обеспечить переход к многоразовым средствам выведения (для чего более всего подходят метановые двигатели) и созданию на их основе перспективных сверхтяжелых РН. Совокупность этих решений позволило бы России остаться на длительное время в числе передовых космических держав. Но тем, кто живет сегодняшним днем, и спокойно распиливает бюджетные деньги на старых «скрепах» («Союз», «Протон» и «Ангара») новаторство не нужно. «Союз» это плод модернизации Р-7, заложенной еще С.П.Королевым, «Протон» - модернизированная 500-ка В.Н.Челомея. К «скрепам» можно отнести и «Ангару», т.к. ЛКИ ее умышленно затягивается до начала 2020-х годов, когда ей исполнится почти 30 лет, Это будет мировой рекорд по созданию РН, и вполне приличный возраст для «скрепы». Никакими техническими и экономическими проблемами такое положение объяснить нельзя, Это волюнтаристское политическое решение, связанное с распределением бюджетных финансовых потоков на десятилетие, а на больший срок у нас никто и не рассчитывает. Придется сделать небольшое отступление, чтобы уточнить в каком Мире мы живем.
Это сделать не так просто. СМИ во многом превратились в инструмент пропаганды, история без конца пересматривается, якобы в целях «борьбы с фальсификаторами истории». Итак, следует констатировать - мы живем в двуполярном Мире. В настоящее время (2015 г.) есть две великие державы: США и КНР примерно равные по экономическому и военному могуществу.
У США есть еще и идеология. Для утверждения своего доминирующего господства вместе с демократией порой насильственно внедряются «права человека» без учета национальных, религиозных качеств, степени развития цивилизации и сложившегося государственного строя. Примеры: Ирак, Афганистан, Сирия, Ливия и др. У США есть союзники по демократическим ценностям во всем мире, как и военные базы и военно-политический блок НАТО, ядерное оружие со средствами доставки, самые могучие ВМФ и ВВС. К тому же США великая энергетическая и научная держава. США видят опасность в растущей экономической мощи Китая. Поэтому они заинтересованы в сильной независимой России, которая сможет противостоять Китаю и ползучему мусульманскому экстремизму. Президент США Барак Обама пытался провести «перезагрузку» отношений с Россией с целью установления дружеских отношений, но при этом он не мог отказаться от господствующей идеологии о «правах человека» не только в своей стране, но и в других странах. Это оказалось неприемлемым для российского руководства. В итоге мы имеем то, что имеем в отношениях с США.
КНР- молодая великая держава (по ВВП, населению) имеет самые высокие темпы развития экономики, и может в ближайшие десятилетия обогнать США. Начало этому положил Дэн Сяопин. КНР, в отличии от США, не имеет идеологии. У Китая нет союзников, есть только деловые «друзья». Идеологию в КНР заменил национализм. Коммунистическая партия Китая давно порвала с интернационализмом, и служит инструментом объединения народа на принципах национализма и конфуцианства. Сплочению народов Китая служит тысячелетняя история. Китайцы знают, что цивилизация человечества пришла из Китая. Еще до рождества Христа в Китайской империи умели делать бумагу, порох, шелк, фарфор и др. Затем многие столетия Китай был полуколонией «европейских варваров». Сейчас пришло время возрождения былой Китайской империи. Со школьной скамьи китайцев учат, что вся территория восточнее Урала была китайской. КНР имеет территориальные претензии ко многим своим соседям. По островам к Японии, Корее, Филиппинам, Вьетнаму. Китай оккупировал Тибет и часть северных штатов Индии. От СССР Китай получил Порт Артур и КВЖД, от России часть пограничных территорий по Амуру. Что касается Тайваня и «северных территорий», то Дэн Сяопин учил уметь ждать, и они вернутся в свое время. В настоящее время Китаю не нужны серьезные международные конфликты. Для обеспечения высоких темпов развития экономики, опирающейся на экспорт товаров и инноваций нужно мирное существование. Вот когда к 2050-у году КНР обгонит США по экономике, он заговорит по-другому. Но предварительно он отменит ограничения по рождаемости. 1300 миллионов недостаточно для обеспечения мирового господства.
Что касается России, то она после СССР скатилась на уровень региональной державы на постсоветском пространстве. По уровню ВВП мы находимся в конце первой десятки мировых держав, а по уровню благосостояния и вовсе на 60-м месте. Хуже всего то, что мы продолжаем скатываться вниз по всем параметрам, даже не хочется их перечислять. От былого могущества СССР оставил нам только ядерное оружие со средствами доставки, да запасы нефти и газа под землей. Будущее России вызывает беспокойство многих здравомыслящих людей в правительстве и бизнесе. Характерно выступление на Петербургском экономическом форуме А.Л.Кудрина (друга В.В.Путина). Кудрин предложил провести досрочные выборы президента России в сентябре 2016 г.
Попробую расшифровать это предложение. Для возрождения России, как великой державы необходимы реформы не только в области экономики, но и в политическом устройстве. Сейчас все беды объясняются враждебным окружением «запада» (в первую очередь США) и наличием внутри страны «5-й колонны» и «иностранных агентов». В виду особого «евроазиатского характера России» предлагается разворот российских интересов с запада на восток (в первую очередь к Китаю). При этом в идеологическом плане следует опираться на православные «скрепы» Московской Патриархии. На мой взгляд, это ложный путь, ведущий к дальнейшей политической изоляции и техническому упадку. Всерьез обсуждается вопрос о постановке в Москве памятника киевскому князю Владимиру. В последнее время совсем не вспоминают об основателе Российской империи и первом императоре Петре 1-м. Петр 1-й за исторически короткий срок сделал Россию великой (если не мировой, то) европейской державой. Он лично интересовался прикладными науками, заимствовал у Запада все передовое. Практически «поднял Россию с колен», освободив ее от азиатчины и поповского мракобесия. Он не только стриг бороды думским дьякам и боярам и переливал на пушки церковные колокола, но и заставлял детей боярских обучаться прикладным (инженерным) наукам. Он создал российскую академию наук, которую сейчас пытаются прикрыть. Он основал первый в России европейский город Санкт Петербург. Он был настоящим русским патриотом, который разогнал стрелецкие полки и создал профессиональную армию по европейскому типу. Он приглашал иностранцев профессионалов на руководящие посты, создавал заводы и заложил промышленный Урал. Петр 1-й был жестоким человеком. Во имя будущего России он пожертвовал любимым сыном, который выступал протии европейского пути развития, за самобытность патриархальной России в союзе с православным духовенством. Со времен Петра 1 Россия европейская страна. Русская литература, музыка, искусство все это европейское, а не азиатское или китайское. Отрыв от союза с Европой принесет еще более тяжелые последствия, чем разрыв с Украиной. Интересно, как сейчас трактуется роль Петра 1 в «едином» учебнике по истории России? Проходят ли сейчас в школе по литературе роман «Петр первый» А.Н.Толстого?
Я думаю, что А.Л.Кудрин предлагал В.В.Путину стать современным Петром 1-м или уступить место тому, кто сможет провести глобальные реформы. Естественный путь России в демократическое содружество стран это парламентская республика, как провозгласила Февральская революция 1917 г. Но, она же показала, что отсутствие целенаправленного сплоченного руководства при проведении реформ может привести к непредсказуемым результатам, каким был Октябрьский переворот. Это же повторилось при проведении «арабской весны» в Тунисе, Ливии, Египте в наше время. В России, на время реформ, нужен сильный президент.
Возвращаюсь к космической тематике. Переход в средствах выведения на химически чистые компоненты топлива это революционный шаг. По всей видимости, в 21 веке на всех видах РН и РБ будут применяться только кислород, метан и водород. В ДУ КК и апогейных ДУ должны быть самовоспламеняющиеся компоненты. Пока еще не изобрели экологически чистую самовоспламеняющуюся топливную пару вместо АТ и НДМГ, но и это, надеюсь, будет сделано в ближайшие десятилетия. Попытки использовать основные компоненты для системы ориентации и обеспечении запуска в блоке «Д» начались еще в 60-х годах В.М.Протопоповым, в настоящее время в РКК «Энергия» продолжаются Н.Н.Тупициным, но пока безрезультатно. Многолетние труды Л.П.Простова по созданию ОДУ КК «Буран» ограничились возможностью разовой работы, и то только на ограниченное время единственного краткосрочного полета.
Сейчас ближайшая задача внедрение метана в РКТ. Похоже, она успешно решается в США. Частные предприниматели рискуют собственными большими деньгами в надежде, что с метаном они окупятся даже на отдельных видах РН. У нас А.Н.Кирилин (РКЦ-Прогресс) в рамках Эскизного проекта показал возможность создания на метане семейства РН от сверхлегкого, до сверхтяжелого класса. Но он сделал это революционное предложение «не по чину». Он говорил не о создании новой РН в РКЦ-«Прогресс», а о том , что должны делать другие ракетные фирмы и космическая отрасль в целом. А это в наше время недопустимо.
Были сделаны и тактические ошибки. Эскизный проект на «Союз-5» разрабатывался без одновременной (или с опережением) разработки ЭП по метановому двигателю. По разным условиям ОАО «Энергомаш» и КБХА не могли вести разработку ЭП по метановому двигателю без прямого указания Роскосмоса, не говоря уже о бюджетном финансировании. Был вариант разрабатывать метановый двигатель под «Союз-5» на ОАО «Кузнецов». Там проводилась реконструкция по восстановлению производства двигателя НК-33 под «Союз-2.1В» и «Антарес» без особых надежд на широкое применение. Разработка метанового двигателя близкой размерности к НК-33 для «Союза-5» была оптимальной и для ОАО «Кузнецов» и для РКЦ-«Прогресс». Но для такого шага не было, ни С.П.Королева, ни Н.Д.Кузнецова. Если разработку ЭП метанового двигателя не удалось провести в рамках одного ведомства «Роскосмос», то в союзе с «Ростехнологией», куда относится ОАО «Кузнецов» разработка метанового двигателя в настоящих условиях нереальна.
Следует отметить, что ведущаяся после увольнения А.Н.Перминова в апреле 2011 г. реформирование «Роскосмоса» носит перманентный характер. Закон о создании госкорпорации Роскосмос отсутствует. Но уже предлагается объединение ВВС и ВКО в единый вид Вооруженных сил. Напрашивается и объединение Роскосмоса с Объединенной Авиастроительной Корпорации (ОАК) и головными НИИ авиационной промышленности. Так что еще не вечер.
Теперь непосредственно к метановому двигателю.
С «Союза-5» в РФ могла начаться новая эра в средствах выведения ракетно-космической техники, как для России началась новая эра с реформ Петра 1. Ее можно было бы сравнить с разработкой Фау-2 Вернером фон Брауном или с разработкой Р-7 С.П.Королевым. РН с использованием СПГ (метана), постепенно будут вытеснять РН на кислороде-керосине. Это относится, как к одноразовым, так и к многоразовым или частично многоразовым РН сухопутного и воздушного старта. К новаторскому почину «РКЦ-Прогресс» примкнули бы и другие ракетные фирмы в России и во всем Мире. Метановые РН постепенно охватят весь диапазон от сверхлегких до сверхтяжелых. Я думаю, что РН с двигателями на идеальном чистом химическом топливе, каким является кислород-метан, будут существовать до конца 21 века. Разнообразие РН потребует разных метановых двигателей. Начинается новый этап развития ЖРД. К сожалению. за последние 20 лет практического опыта использования метана в ЖРД накоплено очень мало. Не удалось проверить различные схемы метановых двигателей. ТЗ на метановый двигатель выдает разработчик РН, а РН могут быть разными по назначению, следовательно, и метановые двигатели будут различные. Но есть неизученные вопросы специфичные для метановых двигателей. Одной из задач создаваемого двигательного холдинга (департамента или концерна) в составе Роскосмоса (аналог бывшего 2-го ГУ МОМ) должно быть проведение опережающего НИОКР по метановым двигателям. В этом должны участвовать двигательные фирмы (ОАО Энергомаш, КБХА, КБХМ с привлечением НИЦ РКП ) с учетом располагаемых производственных мощностей и испытательной базы. Программа НИОКР должна согласовываться с настоящими и потенциальными разработчиками РН с использованием метана ( РКЦ «Прогресс», ГКНПЦ имени М.В.Хруничева, ГРЦ имени В.П.Макеева, РКК «Энергия»). Требования к метановым двигателям будут различными в зависимости от условий эксплуатации РН и РБ. Метановые РН могут быть одноразовыми и многоразовыми, с наземным или воздушным стартом, однодвигательными или многодвигательными по ступеням. В отдельных случаях от двигателей потребуется большой запас по форсированию и дросселированию, в других (многодвигательных) сохранность РН при аварийном отключении двигателя. В РБ и верхних ступенях РН есть требования к повторным включениям, в РБ еще к работоспособности после длительного полета в космосе.
Вследствии этого метановые двигатели в РН могут различными по схемам и конструкции. По схемам они могут быть открытыми и закрытыми (замкнутыми). Открытые схемы могут быть с перепуском газа (восстановительного) после турбины в закритическую часть сопла. Замкнутые двигатели могут быть выполнены по схеме газ-жидкость или газ-газ. В свою очередь открытые и замкнутые двигатели могут быть выполнены с восстановительным или окислительным газогенератором. Все это зависит от конкретных условий работы двигателя в составе РН или РБ.
Есть и специфические требования к двигателю, связанные с применением метана.
Большой ресурс и многоразовость включений метановых двигателей позволяет максимально сократить число двигателей, необходимых для отработки, и, соответственно, уменьшить время и стоимость отработки. Поэтому даже одноразовые РН с метановыми двигателями могут составить конкуренцию многоразовым средствам выведения.
Отдельная статья о метане, как о ракетном топливе.
Два года назад я обратился в ВПК (Д.О.Рогозину) и Роскосмос с предложением внести в Космическую Программу РФ изменения в части необходимости разработки средств выведения с использованием метана в качестве ракетного горючего в паре с кислородом. От Роскосмоса, (с приложением справки ЦНИИМАШ) я получил ответ аргументирующий нецелесообразность разработки таких средств выведения. В качестве основных причин приводились:
/Ответы Роскосмоса и ЦНИИМАШ на моем сайте в разделе «Космический тупик»/.
В настоящее время от этой аргументации ничего не осталось. Жизнь внесла свои поправки. В США полным ходом ведется отработка метановых двигателей, где метан считают более экологически чистым топливом, чем керосин. В компании Джеффа Безоса полноразмерные испытания двигателя Бе-4 начнутся в 2016 г. Он разрабатывается для одноразовой ракеты «Вулкан», которая уже к 2019 г. будет запущена в производство с выходом на ЛКИ. С 2021 г. планируется начало ее эксплуатация вместо РН «Атлас-5» (где сейчас керосиновые двигатели) и «Дельта-4» (где сейчас водородные двигатели). В компании Элона Маска разрабатывается метановый двигатель «Раптор» замкнутого цикла по схеме газ-газ тягой 230 тс. для многоразовой транспортной системы полетов на Марс.
У нас разработаны и изготавливаются установки различной производительности для сжижения и очистки метана. Имеется стандарт на 99% метан как моторное топливо, что и нужно для РКТ. С переходом на метан упрощается инфраструктура полигонов. Запасы метана у нас неограниченны, не то, что отдельные нефтяные скважины, нефть из которых пригодна для переработки в керосин как ракетное топливо.
Метан (Ch5) – основная составляющая природного газа – присутствует в избытке в Солнечной системе. Его запасы есть на Марсе, Титане, Юпитере и многих других планетах и их спутниках, значит, метановые двигатели будут существовать, пока космонавтика не перейдет на другие виды энергии.
Все это хорошо, но что мы видим в проекте космической программы на 2016-2025 гг.?
«Ангара-А5В» со 2-й водородной ступенью предназначается для пилотируемых полетов вокруг Луны и на Луну, целесообразность которых неочевидна. А есть ли под ПН в 37 т. какие либо военные и народно-хозяйственные задачи?
Осмелюсь сделать свои предложения по корректировке проекта космической программы на 2016-2025 гг. Итак, что предлагается сделать самым основным:
Бюджет страны и Роскосмоса ограничен из-за общего кризиса и западных санкций. Откуда брать деньги? Мои предложения:
р.s. К вопросу о деньгах. По моему мнению, для России было бы благо, если отменят проведение чемпионата мира по футболу в 2018 г. в нашей стране Дело не в том, что мы избежим позора от игры наших футболистов, а том что чемпионат мира не только спортивное соревнование, но и фестиваль дружбы народов для миллионов туристов, приехавших на чемпионат. С 2009 г. обстановка у нас изменилась. Теперь мы живем в изоляции, в обстановке «окруженной крепости». Кругом враги. А что если приедут разные «пиндосы»? Как будем встречать украинскую команду, если она выйдет в финал, и приедут десятки тысяч ее болельщиков? Страшно подумать.
Выставка в Ля Бурже в 2015 г. для России по средствам выведения была ничем не примечательна на фоне экспозиций западных стран. Радость по поводу рамочного соглашения по выводу спутников Аэробус лишь слабое утешение. Конечно, загрузка производственных мощностей РКЦ –«Прогресс», НПО им. С.А.Лавочкина и КБ «Факел» изготовлением серийных изделий дело положительное и принесет некоторую финансовую прибыль, но и только.
О темпах новых разработок. Последние 15 лет, при относительно богатом деньгами государством, поражают низкие темпы создания изделий РКТ. Единственно новая РН в России создается с 1993 г. и конца еще не видно. Новая боевая ракета «Булава» создавалась при максимальном внимании и финансировании – 14 лет. В СССР первая межконтинентальная ракета создавалась 5 лет (до вывода первого искусственного спутника Земли). Через три с половиной года на ней полетел в космос первый человек Земли. В США ракетный комплекс, доставивший первого человека на Луну, был создан за 7 лет. Уникальные морские баллистические ракетные комплексы, такие как Д-9 и непревзойденная до сих пор в мире «Синева» создавались в фирме В.П.Макеева за 6-7 лет. А.М.Исаев считал, что конструктор должен вести разработку от технического предложения до МВИ и серийного производства. За 20-30 лет работы конструктор участвовал в создании 5-6 ЖРД или ЖРДУ и становился настоящим профессионалом. При существующих темпах создания РКТ у нас не осталось настоящих профессионалов-конструкторов. В США в фирмах Д.Безоса, Э.Маска и в «Аэроджет» часто меняются разрабатываемые двигатели или ТЗ на них. Их конструкторам можно только позавидовать. На примере того, как у нас ведется разработка метанового двигателя, я не вижу перспектив российской космонавтики. А жаль.
В.Завьялов 30.06.2015.
zavjalov.okis.ru
МЕТАНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ-4
МЕТАНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ.
15 ноября 2016 г. В.В.Путин провел очередное совещание по проблемам космической деятельности России. Обсуждалась стратегия развития госкорпорации «Роскосмос» до 2030 г. Считается, что Федеральная космическая программа России на 2016 – 2025 годы утверждена постановлением Правительства РФ от 23 марта 2016 г. № 230. Само выступление В.В.Путина на совещании, как и выступление 01.12.2016. перед Федеральным собранием, выдержано в тональности песни Л.Утесова «Все хорошо прекрасная маркиза…» По результатам совещания Д.О.Рагозин сказал, что есть указание В.В.Путина правительству РФ принять рассматриваемую стратегию в течение 3-х месяцев. Можно считать, что никаких существенных изменений в программе до 2025 г. не будет. Поэтому можно подвести некоторые итоги реформирования Роскосмоса и ближайших перспектив космической деятельности РФ. Начну со своей больной темы. 10.11.2016 г. КБХА заключило контракт на разработку перспективных метановых двигателей. Сейчас самое главное это деньги (разумеется, из госбюджета), а не технические показатели, поэтому о деньгах. Контракт заключен на 3 года на 808 828 000 рублей (удивительная точность расчета), но это в 10 раз меньше, чем найдено наличными в одной из квартир полковника МВД Д.Захарченко. Из Федеральной космической программы на 2016 г. в сумме 104,5 млрд. руб. (столько же планируется и на 2017 и на 2018 т.) на метановые двигатели приходится примерно 0,3% в годовом исчислении. Для сравнения работы по созданию мифического мегаваттного транспортного модуля расценивались в 18 млрд. руб. на период с 2010 по 2018 г. Работы по созданию модуля зашли в тупик. Электрических двигателей для модуля как не было, так и нет. Экспериментально доказано, что турбомашинный преобразователь и холодильник-излучатель с нужными характеристиками создать невозможно, в этих условиях создание ядерного реактора для транспортного модуля не имеет смысла, но работы по модулю продолжаются. На 2017 г. планируется 2,2 млрд. руб. а всего по программе на 2016-2025 гг. почти 23 млрд. руб.
Финансирование создания метановых двигателей ведется не через разработчиков перспективных РН, а через искусственно созданное объединение Энергомаша с КБХА, которое нужно только соответствующей дирекции реформируемой госкорпорации Роскосмос для удобства управления. Такое объединение не направлено на достижение конечного результата в создании РН или КРК. По закону самое главное «Как сели» (Б.Н.Ельцин). Финансирование испытаний метанового двигателя С5.86 КБХМ идет от Роскосмоса к Энергомашу, затем к КБХА и от него к КБХМ. Большей дури не придумаешь. Такая цепочка выстраивается впервые в российской космонавтике. Сколько денег дойдет до конкретных исполнителей большой вопрос. В МОМ существовал двигательный второй главк, но финансирование двигателистов шло от ракетчиков и работы велись по их ТЗ.
В США разработка метанового двигателя БЕ-4 Д.Безоса тягой 250 т. ведется частной фирмой на собственные деньги. Трудно сказать, сколько Д.Безос вложил в разработку БЕ-4 для РН «Вулкан», он одновременно ведет разработку многоразовой РН с космическим кораблем New Shepard для туристических суборбитальных полетов с водородным двигателем БЕ-3 и тяжелой РН New Glenn с многоразовыми двигателями БЕ-4 на 1-й и 2-й ступенях. В 3-х ступенчатом варианте РН на 3-й ступени будет высотный БЕ-3. На Восточном побережье Флориды рядом с пусковым комплексом метановых ракет сооружается завод по их производству. Построены стенды для испытания 250-тонных метановых двигателей. По разным источникам Д.Безос истратил на свое космическое хобби от 500 млн. до 1 млрд. долларов. Во всяком случаи на долю БЕ-4 приходится несколько сот миллионов долларов реальных денег.
Что же предлагается сделать по метановым двигателям за 3 (2016-2018) года? В КБХА это разработка двигателя тягой 85 тс. для 2-й ступени РН (???). Двигатель не может разрабатываться сам по себе, без привязки к РН. Ранее КБХА участвовало в разработке эскизного проекта по двигателю 2-й ступени РН «Союз 5.1» тягой 73 тс. по ТЗ РКЦ «Прогресс». ЭП «Союз 5.1 разработан. Ранее был разработан ЭП на семейство РН «Союз 5». Защиты этих ЭП не было. Может быть, там и были отдельные недостатки, но, в целом, это был настоящий прогресс в развитии средств выведения и всей отечественной космонавтики. Но для лиц принимающих решение нельзя было допустить, чтобы все финансирование шло через Самару, а не через московский куст предприятий Роскосмоса. Весомый аргумент – отсутствие разработанных метановых двигателей и наличие лучших в мире кислородно-керосиновых двигателей РД-180, разработанных на основе двигателей РД-171 30-летней давности. К чему же привязан разрабатываемый метановый двигатель тягой 85 тс.? Ответ дает визит Д.О.Рагозина в Казахстан. Принято решение о трансформации КРК «Байтерек» в ОКР «Феникс» и далее в «Сункар» (по- казахски «Сокол»). На 1-й ступени РН будет двигатель типа РД-171, а на 2-й ступени двигатель взамен РД-120, откуда и тяга 85тс. Очень главный конструктор РН А.А.Медведев сказал о возможности применения на 2-й ступени метана. Совместная разработка двигателя Энергомашем и КБХА почти гарантирует схему двигателя с кислым газогенератором. Общая стоимость разработки КРК 30 млрд. руб. Сроки создания КРК «Байтарек» не названы, как и объем финансирования со стороны Казахстана. Это будет ясно после встречи В.В.Путина с Н.А.Назарбаевым 26.12.2016 г. Похоже, что головным по созданию КРК будет РКК «Энергия», а РКЦ «Прогресс» только как изготовитель РН.
Здесь же прослеживается долговременное использование «Байконура» для запусков РН «Протон» и его легкого и среднего вариантов, на пусковых комплексов которого будут обучаться казахские специалисты будущего КРК «Байтерек». Решение о создании РН «Ангара» принималось для замены «Протона» на экологически чистую РН. После того, как выяснилось, что «Ангара» не годится для коммерческих запусков, сусликам и сайгакам придется потерпеть. Космодром «Восточный» должен остаться экологически чистым. Решение о создании КРК «Байтерек»-«Феникс»-«Сункар» типичное тактическое решение для наших руководителей. К стратегии развития отечественной космонавтики это не имеет отношения.
Вторая позиция по разработке метановых двигателей это испытания двигателя тягой 40 тс., разработанного по ТЗ РНПЦ для МРКС-1. Неизвестно, существует ли еще МРКС-1 в космической программе до 2025 г. Многолетние попытки разработки возвращаемой крылатой 1-й ступени РН для повторного использования не дали положительного результата. Такая ступень съедает очень много от выводимой ПН, что не дает экономической выгоды при повторном использовании. Экспериментально, даже на малых моделях, не удалось продемонстрировать посадку крылатой ступени. В последние годы Д.Безос и Э.Маск показали возможность вертикального возвращения 1-й ступени на собственных маршевых двигателях. Этот же способ, даже в улучшенном варианте предлагал ГРЦ им. Макеева, но проиграл конкурс на МРКЦ центру Хруничева. В настоящее время муссируются разговоры о создании легкой ракеты с возвращаемой 1-й ступенью. Работы в КБХА ведутся по ТЗ на ОКР «ДУ СВ». Похоже ТЗ от «Энергомаш», а не от ракетной фирмы. В «Энергомаш» нарисован метановый двигатель РД-106, с участием И.А.Клепикова. Испытания метанового двигателя в 40 тс. не добавят ничего нового к проблеме внедрения метана в космонавтику. Но если есть железо, то его нужно испытывать, т.к. экспериментальная база КБХА будет нужна для будущих метановых двигателей, заодно будет проверена нужность предлагаемой КБХА схемы двигателя.
По вопросу испытаний двигателя С5.86 КБХМ в НИЦ РКП. Это единственный в мире замкнутый метановый двигатель, выполненный по сладкой схеме т.е. с восстановительном газогенератором. Испытание будет проведено на максимально возможный ресурс по времени работы и числу включений, чтобы снять остающиеся сомнения о возможности многократного использования и отсутствия необходимости обработки полостей двигателя для повторного использования. В контракте КБХА ничего не говорится о возможности продолжения испытаний двигателей такого типа. Из всех будущих замкнутых метановых двигателей, двигатель с восстановительным газогенератором обладает повышенной проектной надежностью при высоких экономических показателях. Но эти двигатели нуждаются в специфической системе регулирования. Метановые двигатели будущего должны иметь большие запасы по форсированию и глубокому дросселированию, как при посадке для повторного использования, так и для дублирования в многодвигательных двигательных установках ступени РН. Двигатель С5.86 создан на основе кислородно-водородных двигателей 11Д56 и КВД-1, где работа проводилась на постоянном режиме и не требовалось глубокого дросселирования. Необходимо доработать его систему управления, установив дроссели по двум линиям питания газогенератора, чтобы при любом возможном форсировании или дросселировании газогенератор работал при постоянном соотношении компонентов, т.е. при постоянной температуре. Это дает возможность изготавливать турбину и газовый тракт из не высокостойких по температуре материалов. До испытаний такого двигателя следует провести автономные испытания газогенератора с новой системой управления, а на самом испытании двигателя определить границы возможного форсирования и дросселирования.
КОСМИЧЕСКАЯ ПРОГРАММА РФ.
Я имею в виду только часть космической программы, которая относится к средствам выведения. В принятой правительством программе, непонятно какие конкретно у нас будут РН к 2025 г. Непонятно под какие РН нужно строить старты на «Восточном». Через 3 месяца будет принята «Стратегия развития госкорпарации Роскосмос до 2030 г.», а не стратегия развития космонавтики РФ, так что вряд ли будут существенные изменения по средствам выведения. Первое на что следует обратить внимание это сроки разработки программы на 2016-2025 гг. Ее официально начали разрабатывать весной 2013 г. В нее периодически вносились изменения, не только из-за сокращения финансирования, но и из-за того, что не могли определить, какие же, нам нужны средства выведения к 2025 г., а теперь и к 2030-му. Практически уже давно остановлена разработка новых РН и двигателей к ним на предприятиях РКП. Заводы и опытные производства этих предприятий работают только по изготовлению давно разработанных изделий. На экспорт работает только Энергомаш по изготовлению двигателей РД-180 для обеспечения заказов Пентагона. Конструктора КБ и НИИ деградируют, кроме разве спорадически работающих проектантов. Все КБ и НИИ РКП по разработке РН и двигателей продолжают существовать, некоторые, не имеющие заказов МО, «оптимизированы» на сокращенную рабочую неделю. Безработицы нет, но и нет былых квалифицированных конструкторов. Кто может сказать какие РН малого, среднего, тяжелого и сверхтяжелого класса у нас будут стартовать с «Восточного» и Плесецка в 2025 или в 2030 г.? А они уже должны быть в разработке, а не только в программе. Единственная постсоветская РН «Ангара» разрабатывается уже свыше 20 лет, а конца не видно. В итоге, отсутствие конкретной программы по средствам выведения ведет к разрушению всей РКП былой «Великой космической державы».
В чем причины такого положения с учетом существующего финансового положения, когда каждый вложенный рубль должен приносить реальную отдачу. Разбор хронической коррупции не относится к данной теме. Причина в абсолютной некомпетентности руководства РКП. Раньше все знали, что президент Академии Наук М.В.Келдыш «Теоретик космонавтики», а С.П.Королев Главный Конструктор. Кто сейчас теоретик космонавтики? Д.О.Рагозин? Или сам В.В.Путин? Где сейчас Академия Наук ? Везде господствуют эффективные менеджеры из числа юристов-экономистов или выпускников военных училищ. После фактического разрушения КБ и завода в Филях ради размещения на их площадях элитного жилья с соответствующей инфраструктурой, у нас осталась единственная ракетно-космическая фирма РКЦ «Прогресс». ГРЦ им. Макеева оставим пока в покое с его «Сарматом», «Синевой» и «Лайнерами», хотя именно она предложила 1-й авиационно-космический комплекс «Рикша» с метановыми двигателями и 1-й отечественный частично многоразовый комплекс «Россиянка» с вертикальной посадкой ступени на метановых двигателях для повторного использования. РКЦ «Прогресс» в тяжелых для всей РКП условиях не только изготавливает РН и обеспечивает их запуски для пилотируемой, народно-хозяйственной, научной и военной космонавтики, но и частично их модернизирует. Мало того, он основной разработчик космических аппаратов ДЗЗ военного и «двойного» назначения. Сохраняя традиции Д.И.Козлова, ученика и соратника С.П.Королева РКЦ ведет инициативные работы и вносит глобальные предложения по развитию отечественной космонавтики, как в свое время делал С.П.Королев в КБ-1.
В марте 2013 г. появилось сообщение, что «ЦСКБ» в Самаре ведет в инициативном порядке разработку семейства РН среднего и тяжелого класса на метане «Союз-5». Они должны заменить существующие РН «Союз», «Зенит» и «Протон». Это начинание нашло поддержку у руководителя «Роскосмоса» В.А.Поповкина, макеты «Союза 5» были отправлены на выставку в Ле Бурже, где вызвали большой интерес. К сожалению В.А.Поповкин вскоре заболел, в октябре 2013 г. покинул свой пост, а в июне 2014 г. скончался. Генеральная линия «ЦСКБ» заключается в том, что с начала нужно создать одноразовые надежные и дешевые РН на метане, а затем переходить к их многоразовому использованию. И.Маск в США делает наоборот, отрабатывает повторное использование на простых и дешевых керосиновых двигателях, а затем переходит на высокоэнергетические метановые двигатели. Предложения «ЦСКБ» по «Союзу-5» противоречили интересам центра Хруничева и РКК Энергии. Кроме того они противоречили проекту космической программы Роскосмоса, где РН Ангара наше все настоящее и будущее. Защита эскизного проекта по «Союз-5» искусственно затягивалась, была ли его экспертиза со стороны ЦНИИМаш неизвестно. В 2014 г. ЦСКБ разработало аванпроект «Космический комплекс сверхтяжелого класса» на 90 т. ПН на основе ракетных блоков «Союз-5». В отзыве ЦНИИмаш на аванпроект говорится, что постройка метанового сверхтяжелого РН на «Восточном» нецелесообразна, так как там будет строиться пусковой комплекс на основе тяжелой «Ангары» со 2-й водородной ступенью. В этих условиях А.Н.Кириллин решил ограничиться разработкой только РН для пилотируемых полетов для замены РН «Союз-2». Это всегда было прерогативой ЦСКБ и не должно было встретить возражений. Был разработан ЭП на РН «Союз-5.1 со стартовой массой 270 т., которая выводила на опорную орбиту 9 т. ПН. (больше чем «Союз 2») Под «Союз-5.1» можно доработать существующие пусковые комплексы на Байконуре, Плесецке и Куру, правда уже без возможности пусков «Союза-2». На «Восточном» предлагалось построить 2-й пусковой стол с общим пусковым комплексом с «Союз-2». Гарантировалась ежегодное производство «Союзов» в количестве 20 изделий, товарная стоимость «Союза-5.1» не превышала 50 млн. долларов, что было дешевле «Фалькона» И.Маска. Это сулило широкие перспективы международного сотрудничества. Был доработан эскизный проект и выпущена инженерная записка о возможностях использования «Союза-5.1» в интересах МО. Решение по ЭП и инженерной записке должно было состояться во 2-й половине 2016 г. На сегодня 10.12.2016 г. нет ясности какие РН будут разрабатываться у нас к 2025 и к 2030-му году, и какая же будет принята космическая программа в части средств выведения.
О КОСМОДРОМАХ.
Здесь интересно отметить, что одновременно с разработкой космической программы на 2016-2025 гг. велась разработка «Программы развития космодромов». И та и другая программы должны обеспечить гарантированный выход в космос. Программа развития космодромов до сих пор не утверждена, и как ее можно утвердить, если неизвестно, какие РН будут стартовать с «Восточного». Общая стоимость программы составляет сотни миллиардов рублей. Львиная доля приходится на «Восточный», но есть еще Плесецк и Байконур. На май 2016 г., с учетом успешного запуска РН «Союз-2.а», освоено 84 млрд. руб. На программу 2017-2025 гг. планируется еще порядка 500 млрд. Изменение номенклатуры средств выведения 2-й и 3-й очередей ведет к изменению проектно-технической документации, срыву промежуточных сроков строительства, выполнению новых, ранее не запланированных работ, перерасходу средств и задержки в выплате зарплат. И это все на фоне процветающей коррупции. «То ли еще будет».
Для чего же нам нужен «Восточный»? « Союз-2» не нуждается в новом старте на «Восточном», он был нужен только для «Флаговтыка» на новом космодроме. Других готовых экологически чистых РН у нас не было, и нет. Подразумевалось, что вторая очередь пойдет под старты «Ангары». «Ангара А5» оказалась непригодна для коммерческих пусков. Фактически скончались, не родившись, «Ангара 5В» и «Ангара 5П». Романтические планы пилотируемых полетов к Луне с созданием окололунных орбитальных станций и «Барминдома» на Луне отложены на неопределенный срок из-за непонятных целей и отсутствия необходимого финансирования. Что делать с «Ангарой-5»? Раз она почти сделана по заказу МО, то ее нужно принимать на вооружение, как в свое время сделали с «Булавой». Для нее нужно построить 2-й старт в Плесецке, дооснастив его водородной инфраструктурой по РБ типа «12КРБ». Количество пусков на высокие орбиты и стационар будут ограниченными, поэтому большого количества УРМов и двигателей РД-191 не потребуется. РН «Сармат» на «Восточный» нетранспортируема, а других керосиновых РН на «Восточном» вряд ли будет.
Когда закладывался «Восточный», указ подписал В.В.Путин в ноябре 2007 г., тогда никто не планировал многоразового использования РН. Сейчас выяснилось, что крылатые первые ступени типа МРКС для повторного использования малоэффективны. Для вертикальной посадки ступени необходимы площадки приземления на значительном расстоянии от места старта по проекции траектории полета. И.Маск сажал ступень на морскую платформу в 300 км. от места старта. Посадка ступени в близи от места старта ведет к значительному уменьшению выводимой ПН и снижению экономического эффекта от повторного использования. Принципиально посадить ступень недалеко от места старта возможно. Это доказал И.Маск за счет снижения массы ПН. Это демонстрирует Д.Безос при возврате одно ступенчатой ракеты «Б-3» для вертикального полета многоместного туристического корабля Нью Шепард. ГРЦ для возврата первой ступени РН «Россиянка» к месту старта предлагает какую-то хитрую траекторию, но это только в проекте. На «Восточном» создавать посадочные площадки в сотнях км. от старта невозможно в глухой тайге и бездорожье. Когда будут созданы РН тяжелого класса с возвращающимися ступенями неизвестно, как и их эффективность. Космодром «Восточный» на многие десятилетия обречен, как космодром надежных и дешевых одноразовых и частично многоразовых метановых РН.
Что касается «Авиационного старта», то это область РН легкого класса. За ним будущее. Его широкому внедрению мешают два фактора. Первый это организационный. У нас искусственно космонавтика отделена от авиации, а ведомственный барьер очень прочный. В США НАСА единое Национальное Управление, объединяющее все исследования в области авиации и космонавтики. У нас к объединению сделан полушаг. В 2015 г. созданы «Воздушно-космические силы»(ВКС) в армии. В гражданке все разрознено. Особенно страдает двигательное производство, как авиации, так и космонавтики. Второе, авиация не заинтересована в разработке и производстве самолетов для «Воздушного старта», что вносит ограничения по ПН. В свое время самый большой в мире грузовой самолет Ан-225 «Мрия» был создан попутно с разработкой «Бурана». ГРЦ им. В.П.Макеева разработан проект КРК воздушного старта «Рикша» с метановой РН. Проект не нашел поддержки ни у Роскосмоса, ни у ВПК. Воздушный старт не нуждается в космодромах. Ему нужен аэродром рядом с предприятием, где заправляется РН, а запуск РН он может делать с любой точки, хоть с экватора. Транспортный самолет может использоваться параллельно для перевозки любых гражданских и военных грузов. С помощью «Воздушного старта» можно сделать возвращаемой и 2-ю ступень, если на ней будет гиперзвуковой прямоточный двигатель. «Воздушный старт» намного эффективней и мобильней «Морского старта» и он должен занять достойное место в космической деятельности РФ. Что касается «Морского Старта», то, несмотря на изящное инженерное решение, его эксплуатация приносила одни убытки, также будет, если с него запускать РН типа «Сармат». Самое разумное продать его на металлолом, а не искать нового владельца, который оплатит долги Боингу.
Заканчивая о космодромах не лишне обратиться к истории, которая, «как известно не чему не учит». В мае 1945 г. первым из наших наркомов в Германии побывал нарком боеприпасов Б.Л.Ванников. Считалось, что Фау-2 это большой снаряд. 01.05.1945 г. И.В.Сталин подписал указ ГКО «О проведении работ по выявлению и вывозу документации и образцов трофейной военной техники ….и о передаче их в НКБ». Б.Л.Ванников был в Германии до конца июля 1945 г. Ежемесячно писал докладные, которые доходили до И.В.Сталина. В них, кроме всего, говорилось, что в Фау-2 своя система управления, много точных приборов и электроники, производство Фау-2 требует высокой культуры производства. Все это выходит за возможности одного наркомата. Для определения, что и кому делать была создана комиссия под руководством наркома авиации А.И.Шахурина, но он был в это время в опале у Сталина и инициативы не проявлял. Тем временем образцы трофейной техники поступали в НКБ. Там предполагалось организовать для изготовления Фау-2 ГЦКБ-3 при заводе № 70 (бывший завод Михельсона, где было покушение на В.И.Ленина). На завод уже поступали образцы Фау-2. 1-му заместителю НКБ П.Н.Горемыкину было поручено определить место, где можно проводить испытания Фау-2. Горемыкин выбрал место для полигона в 80-90 км. от Махачкалы на побережье Каспийского моря. Далее 15.08.1945 г. Б.Л.Ванников был назначен заместителем Л.П.Берия по Спецкомитету № 1 при СНК СССР (атомный проект). Авиапром оставил за собой только работы по реактивным истребителям Ме-262 и крылатым ракетам Фау-1. Работы по всем реактивным снарядам взял на себя нарком вооружения Д.Ф.Устинов, после настойчивых предложений своего 1-го заместителя В.М.Рябикова, который работал в комиссии А.И.Шахурина. Д.Ф.Устинов вместе с маршалом артиллерии Н.Д. Яковлевым определили местом испытаний Фау-2 артиллерийский полигон в Капустином Яре.
Выбор места ракетного полигона, сделанный П.Н.Горемыкиным, как оказалось сейчас, был на порядок более правильным, чем для космодрома «Восточный».
Это географическое положение. 90 км. на север от Махачкалы это 43,5 град. с.ш., Байконур 45,6 град., Восточный 51,9 град. Капустин Яр 48,3 град., Плесецк 63 град.
Район падения экологически чистой 1-й ступени море.
Для вертикальной посадки 1-й ступени может быть морская платформа.
Наличие поблизости ж.д., аэродрома и морского порта.
доставка ступеней тяжелых и сверхтяжелых ракет или ступеней водным путем из Самары.
Если в районе «Восточного» недостаток населения, то в Дагестане большой процент безработных, особенно среди молодежи.
Если «Восточный» может послужить освоению малонаселенных районов Дальнего Востока, то в Дагестане это вопрос его сохранения в составе РФ и снижения влияния радикального ислама.
«Восточный» расположен вблизи границы с КНР, где радикальные националисты считают эту территорию исконно китайской.
Так или иначе, но «Восточный» уже существует, и его будущее напрямую зависит от надежности и эффективности метановых РН, стартующих с его пусковых комплексов.
РАЗНОЕ.
Перспективы применения метана в средствах выведения принимают все более явные очертания. Все идет к тому, что в РН с ЖРД в качестве компонентов топлива будут только кислород и метан с водородом. Метан заменит на нижних ступенях РН керосин и твердое смесевое топливо. Процесс этот идет медленно и трудно.
Это вызвано тем, что в СССР и России удалось создать высокоэффективные кислородно-керосиновые ЖРД по замкнутой схеме. Начало положили работы А.П.Ваничева и Н.Д.Кузнецова, затем В.П.Глушко, В.П.Радовский и Б.И.Катаргин в Энергомаш довели эти двигатели до предельного совершенства. Эта высокотехнологическая продукция экспортируется в США, которые являются лидерами научно-технического прогресса, приносит не только так необходимую нам волюту, но и поднимает престиж России в глазах всего мира.
В США на фирмах химической промышленности, на основании созданного в Калифорнийском технологическом институте смесевого ракетного твердого топлива, разработаны и изготавливаются лучшие в мире образцы твердотопливных двигателей. Ракеты подводных лодок США на твердом топливе разработки 70-х годов превосходят по своим характеристикам созданную у нас ракету «Булава». ТТД США по лицензии изготавливаются для европейских ракет типа «Ариан» и «Вега» и японской «Н-11В».
В США инициатива применения метана в средствах выведения шла не от НАСА, а от частных фирм, в первую очередь от владельца торговой фирмы «АМАЗОН» Д.Безоса. Эта инициатива была поддержана корпорацией УЛА, производящей РН «Атлас-5» (с двигателями РД-180 на 1-й ступени) и РН «Дельта-4» при создании новой РН «Вулкан» с метановым двигателем Ве-4, заменяющей существующие. Двигатель Ве-4 тягой 250 тс. (при Рк-132 атм.!) планируется испытать в 1-м квартале 2017 г. Все работы по созданию метанового двигателя Д.Безос (4-й человек в мире по богатству) проводит через созданную частную фирму Blue Origin на собственные средства.
В Европе РН тяжелого класса «Ариан» имеет твердотопливные бустера. Их производство, как и двигателей РН легкого класса «Вега» сосредоточено в Италии. Французское космическое агентство (КНЕС) еще в 2001 г. предлагало заменить твердотопливные бустера «Ариана» на метановые. Из-за тяжелого экономического положения Италии, и особенностей финансирования в ЕКА, новая «Ариан-6» с 2020 г. заложена с твердотопливными бустерами. В июне 2016 г. космические агентства Франции и Германии приняли решение о разработке многоразовых метановых двигателей открытого типа («Прометей») для замены твердотопливных двигателей на бустерах нового поколения «Ариан» пока за счет собственных средств. Низкая стоимость этих двигателей предполагает конкурентоспособность новой РН («Ариан-7»?) с РН США с двигателями Д.Безоса и И.Маска. Решение о полном финансировании этих работ европейскими правительствами может быть принято уже в декабре 2016 г.
ЦНИИМаш и метан. В.В.Вахниченко, руководитель подразделения отвечающего за средства выведения, еще с 1993 г. был сторонник применения метана в РН. Его всегда интересовали результаты, которые можно было получить только в результате огневых испытаний. Его подпись под ТЗ на проведение НИР по контракту с Роскосмосом была определяющей. Так было до тех пор, пока он с трудом еще мог добираться до работы. Совершенно другое отношение к метану было в марте 2013 г., когда ЦНИИМаш давал заключение Роскосмосу на мои обращения в Роскосмос и выше с предложениями включить работы по метану в космическую программу 2013-2020гг. Это заключение есть на моем сайте в разделе «Метановый тупик». Впоследствии, такое же отрицательное положение к метану было в отношении ЦНИИМаш к ЭП «ЦСКБ» по «Союз-5» и предложениям по созданию сверхтяжелого носителя. В мае 2016 г. ЦНИИМаш не поддержал предложение РКЦ «Прогресс» о включении в программу развития космодромов создания пускового комплекса с РН на метане на «Восточном».
Центр Келдыша и метан. Начало работ в КБХМ по проверке возможности работы кислородно-водородного 11Д56 на метане началось после моих разговоров с Г.П.Колмыковым в начале 1993 г. Его интересовал вопрос о возможности создания 3-х компонентного ЖРД, который после работы на керосине переходил на водород. Это давало возможность создать одноступенчатый носитель. Меня интересовала возможность получить от РКА контракт на НИР. Сошлись на возможности перехода на водород с метана. Так начался НИР «Иней», для него в КБХМ выделены для доработки под метан два двигателя 11Д56, ранее прошедшие испытания. Уже первые их испытания показали преимущество метана над керосинам при повторных включениях. Про трехкомпонентную схему забыли, но и метан стал рассматриваться только применительно к многоразовым системам. Головная роль по метановым двигателям перешла к центру Келдыша. Метановый двигатель был объявлен двигателем 21 века. КБХМ исключили из темы «Волга», которая финансировалась от ЕКА. Центр Келдыша, не имея ни конструкторов, ни соответствующей производственной базы, взялся за разработку метанового двигателя-демонстратора для МРКС, который превратился в 3-х тонную КС для изучения охлаждающей способности метана с испытаниями на стенде центра Келдыша в ГИПХ. Все мои попытки узнать о результатах этих испытаний были неудачны. Ничего сделать практически не удалось, а работы КБХМ были сведены до плинтуса по финансированию. Об этом подробнее в главе 10-й книги, тема № 7.
. В соответствии с принятым решением по «Сункару» 09.12.2016 г. в «Энергомаш» проведено заседание НТС по разработке метанового двигателя. Впервые идет речь о разработке и испытаниях настоящего метанового двигателя. Удивительно, что двигатель по частям будут разрабатывать одновременно «Энергомаш» и КБХА, по какому ТЗ неизвестно.
Здесь небольшой экскурс в историю. В 1955 г. я начал свою трудовую деятельность ведущем инженером-испытателем в ОКБ-3 НИИ-88. На моем стенде проводились междуведомственные испытания ракетных топлив. Мне, как молодому специалисту поясняли, что только по результатам огневых испытаний можно говорить о пригодности той или иной пары окислителя и горючего в качестве ракетного топлива. Такой практики придерживался Главный конструктор ОКБ-3 Д.Д.Севрук еще с работы в «казанской шарашке» под руководством В.П.Глушко. Продолжалась она и в ОКБ-456 в Химках, где Д.Д. Работал заместителем В.П. по экспериментальной части. Кстати, Севрук был инициатором перевода КБ из Казани в Химки и куратором создания экспериментальной базы по образцу в Пенемюнде. Испытания топлив проводились на штатных КС от С3.25 и СО 9.29 или на специальной экспериментальной КС. У меня на стенде проводились испытания только на стойких, долго хранимых топлив, как требовало МО. Еще какие-то испытания топлив проводились на опытных КС в ГИПХ и на стендах в Днепропетровске.
Руководство «Энергомаш» утверждает, что метаном в качестве ракетного топлива они начали заниматься с 1981 г. За прошедшие 35 лет нарисованы различные варианты двигателей с метаном. Получено больше десятка патентов. И.А.Клепиковым по метановым двигателям защищена действительно научная и практически полезная докторская диссертация, но не было проведено, ни одного огневого испытания, хотя имелись производственные и финансовые возможности. В тоже время проводились сомнительные экспериментальные работы с ацетамом, и по исследованию детанационного горения. Это дало возможность ЦНИИМаш до сих пор утверждать об опасностях работы с метаном, о том, что он не дает выгоды в одноразовых РН, что нет сертификации метана, как ракетного топлива и т.д. Центр Келдыша рассматривая метан только для МРКС, говорит о необходимости НИР по метану. Все это на много затормозило работы по метану в РФ.
В США у Д.Безоса уже 3 года проводятся различные стендовые работы по метану: по форсункам КС и ГГ, по насосам и турбинам, огневые испытания ГГ и модельной КС. К испытаниям полноразмерного двигателя в первом квартале 2017 г. он приходит полностью подготовленным. Причина нашего отставания в разработке перспективных средств выведения не только в том, что мы судорожно держимся за керосиновые двигатели, которые нас тянут обратно в 20-й век, но и в кадровой политике.
На своем опыте знаю, что в двигательных КБ все зависит от двух-трех десятков высококвалифицированных специалистов в отделах двигателей, КС, ТНА и проектно-расчетном. Только они являются творческими работниками, обеспечивающими прогресс космонавтики. Остальные работают по частным ТЗ от двигательных отделов. Д.Безос и И.Маск набирали эти 2-3 десятка действительно компетентных специалистов со всех штатов и из других стран. Именно они являются самыми высокооплачиваемыми работниками их фирм. У нас они ни чем не отличаются от конструкторов других отделов, а высокооплачиваемыми (иногда на порядок) будут административные работники, не занимающиеся творческой работой.
В конце ноября 2016 г. произошло интересное кадровое событие. В.В.Путина возмутило, что руководящие правительственные чиновники стремятся стать членами или кандидатами Академии наук РФ. При этом он отметил, что на государственной службе они выполняют рутинную работу, но зачем им еще ежемесячно доплачивать 100 000 руб., как члену АН, если они не занимаются творческой работой. Мне вспомнилось, что это в какой-то степени созвучно с требованием к конструкторам главного конструктора КБХМ А.М.Исаева. Он был категорически против, чтобы конструктора были кандидатами или докторами наук. По его мнению, работа над диссертацией отрывает конструктора от настоящей творческой работы по созданию новых двигателей или двигательных установок за которую им платят зарплату. Он был совсем не против, когда над диссертациями работали в экспериментальных отделах. Для конструкторов он считал хорошим тоном получение авторских свидетельств на конструкцию. При этом основная оплата по авторскому свидетельству проводилась только после его внедрения в эксплуатацию или приема на вооружение. Творческая атмосфера в КБ способствовала быстрой разработки новых изделий, которые отмечались ленинскими и государственными премиями, орденами и медалями. И здесь значительная часть приходилась на творческих работников КБ. Что касается самого А.М.Исаева, то он всегда подчеркивал, что он доктор наук «профсоюзный», что он инженер и гордился этим званием. Он дважды отказывался быть избранным в Академию наук СССР. Я был свидетелем, как он отказался писать заявление о приеме в действительные члены, куда его рекомендовали Президент Академии наук М.В.Келдыш и министр общего машиностроения С.А.Афанасьев. Сейчас у нас все наоборот. Количество людей с учеными степенями сравнимо по количеству с юристами-экономистами. Творческие инженеры не ценятся.
Немного о пилотируемой космонавтике. На совещании по стратегии космонавтики В.В.Путин высказал сомнение, что значительные бюджетные средства направляемые на пилотируемую космонавтику, соответствуют получаемой от нее отдачи для народного хозяйства и науки. Речь шла о ближнем космосе и работах на МКС. Еще в СССР были определены условия, при которых человек может работать в космосе и какие основные задачи он там может выполнять. Проведены медико-биологические исследования в условиях длительного пребывания на земной орбите. Проведены различные эксперименты в условиях невесомости. Принципиально новых задач для МКС нет. В настоящее время для РФ пилотируемая космонавтика, как чемодан без ручки. Десятки организаций кормятся от пилотируемой космонавтики за бюджетные деньги. В них работают много тысяч людей, не принося практической отдачи. МКС или подобные национальные ДОС просуществуют еще десяток другой лет, скорее по инерции мышления ученых от техники. Новый этап пилотируемой околоземной космонавтики начнется тогда, когда будут созданы космические отели, не меньше чем в 4 или 5 звезды для туристов на относительно короткий срок. Длительное пребывание человека в невесомости вредно для здоровья. Вторым условием прибыльного космического туризма является дешевый трафик. Это многоразовые РН и многоразовые КК. РН «Ангара-5В» и КК «Федерация» для этих целей не годятся. Скорей всего будут нужны многоразовые РН на метане со своими КК. Пока это даже не просматривается в перспективе. Так что частная пилотируемая космонавтика у нас может быть не раньше конца 30-х годов или несколько позже, но это будет уже в ином государстве. Первыми космическими туристами будут граждане США с трафиком от Д.Безоса. Пока же нужно думать, как мы будем доживать при ныне существующей МКС. Экипаж российского сектора уменьшится или перейдет на вахтовый способ посещения. С 2019 г. к МКС будут летать два типа пилотируемых КК США. Кроме грузовиков США будут грузовики Японии и ЕКА. Какие в этих условиях будут наши пилотируемые и грузовые КК? Что мы должны делать с недоделанными модулями российского сектора МКС? Сколько еще лет мы сможем содержать свою пилотируемую космонавтику за государственный счет?
Пара прекратить разговоры о пилотируемых полетов к Луне и на Луну. Долговременное пребывание на Луне или на ее орбите невозможно из-за радиации. Флаговтык сделали США. Следующим этапом возможен с большим риском флаговтык на Марсе, если КК будет надежно защищен от радиации на траектории к Марсу и обратно. Более длительные полеты в открытом солнечном пространстве смертельны для человека. Мечты о переселении человечества на другие планеты от К.Э.Циолковского до И.Маска так и останутся мечтами, пока не будет выведена порода человека, стойкого к радиации, если это, вообще, возможно. Человечество обречено вечно жить на Земле. Космонавтика должна способствовать продлению благоприятных, экологически чистых условий жизни на Земле, и не засорять земную атмосферу своими обломками, и тем более, ядерными веществами.
В заключении об аварии грузового КК «Прогресс МС-04». Не дожидаясь объявления официальной причины аварии 20.12.2016 г. выскажу свое мнение. РН «Союз-у» эксплуатируется с 1973 г. Ее частотные характеристики с учетом переменной массы в полете известны досконально. Любой КК выводимой этой ракетой должен быть проверен на виброиспытаниях в полном диапазоне частот РН с имитацией штатного закрепления с РН. Видно эти трудоемкие испытания проведены не полностью или не качественно. Это напоминает мне попытки списать аварии РБ «Бриз-М» на маршевый двигатель, хотя не были проведены в полном объеме термостатированные испытания РБ с учетом моделирования теплопроводности в условиях вакуума. В настоящее время подлинная работа по повышению надежности разрабатываемых и изготавливаемых изделий ракетно-космической техники подменяется назначением высокооплачиваемых заместителей директоров по качеству и дикарским освящением КРК перед стартом.
17.11.-18.12. 2016 г.
zavjalov.okis.ru
По прогнозам экспертов цены на бензин в новом году продолжат свой рост. Спасением от удорожания топлива для россиян может стать дешевый метан. Мы выяснили насколько выгодно заправляться этим газом, а также во что выльется переоборудование топливной системы автомобиля под работу на метане
Сегодня в спорах об альтернативных видах автомобильного топлива центральное место занимает метан. Именно его называют главным конкурентом бензина и дизеля. Метан уже завоевал большую популярность в мире: общественный транспорт и специальная техника США, Китая, Италии и многих других стран заправляется исключительно этим экологичным топливом. В этом году тенденцию перехода на метан поддержала и Россия - страна, которая обладает самыми большими запасами «голубого топлива» в мире.
Не перепутайте газ
Метан – это основной компонент природного газа, который используется в качестве топлива в сжатом (компримированном) виде. Чаще всего метан путают с пропан-бутаном, сжиженным углеводородным газом, который тоже используют в качестве автомобильного топлива. Однако, это два совершенно разных продукта! Если пропан-бутановую смесь получают на нефтеперерабатывающих заводах, то метан – это, по сути, готовое топливо, которое с месторождения поступает прямиком на заправочные станции. Перед заправкой в бак автомобиля метан сжимается в компрессоре. Поэтому состав метана всегда одинаковый, его невозможно разбавить или испортить.
Почему именно метан?
Метан не зря называют самым перспективным топливом. И, пожалуй, в первую очередь из-за его привлекательной цены. Заправка машины обходится в 2-3 раза дешевле, чем бензином или дизелем. Низкая стоимость метана отчасти обусловлена тем, что это единственное в России топливо, стоимость которого законодательно регулируется. Она не может превышать 50% от цены бензина А-80. Поэтому 1м3 метана стоит около 9-12 рублей.
В вопросе экологичности метан также оставляет позади всех своих конкурентов. На сегодняшний день природный газ – самое экологически чистое топливо. Метан соответствует стандарту Евро 5, при его использовании объем вредных выбросов сокращается в несколько раз. По сравнению с бензином в отработавших газах метанового двигателя содержится в 2-3 раза меньше оксида углерода, в 2 раза меньше окиси азота, задымленность снижается в 9 раз. Главное – отсутствуют соединения серы и свинца, которые наносят наибольший вред атмосфере и здоровью человека. Экологичность – одна из глобально важных причин общемирового тренда перехода на метан.
Проблема из воздуха
Противники метана часто оперируют аргументом о том, что газ якобы взрывоопасен. Что касается метана, то это утверждение довольно легко опровергнуть, применив знания школьной программы. Для взрыва или воспламенения необходима смесь воздуха и горючего в определенной пропорции. Метан легче воздуха и не способен образовать смесь – он просто улетучивается. Благодаря этому свойству и высокому порогу воспламенения метан отнесен к наивысшему - четвертому классу безопасности среди горючих веществ. Для сравнения, у бензина – третий класс, а у пропан-бутана – второй.
Статистика проведения краш-тестов доказывает и безопасность метановых баллонов. На заводе-изготовителе эти емкости проходят целую серию испытаний на прочность: воздействие экстремально высоких температур, падение с большой высоты и даже прострел из оружия. Резервуары изготавливаются с толщиной стенки, выдерживающей не только рабочее давление в 200 атмосфер, но и любые удары. Арматура баллона оборудована специальным автоматическим устройством обеспечения безопасности: при чрезвычайной ситуации специальный мультиклапан моментально прекращает подачу газа в двигатель. В США поставили эксперимент: в течение 10 лет вели наблюдение за 2 400 автомобилями на метане. За это время произошло 1 360 столкновений, но ни один баллон не был поврежден.
Действительно выгодно?
Всех автовладельцев интересует вопрос: насколько выгодно переходить на метан? Чтобы оценить размер экономии, нужно произвести расчеты.
Прежде всего, определимся, каким образом переходим на использование метана. Есть два способа: переоборудовать автомобиль, установив газобаллонное оборудование (ГБО) или купить заводскую метановую модель.
Для установки ГБО нужно обращаться только к профессионалам: специалисты сертифицированных центров дадут вам гарантию качества и безопасности. Процесс переоборудования займет не больше 2 дней и будет стоить около 50 тысяч рублей. Выбрать автомобиль на метане тоже не составит труда. Мировые лидеры автопрома, среди которых Volkswagen, Opel и даже Mercedes-Benz и BMW, выпускают модели с метановым двигателем. Разница в цене между машиной, работающей на традиционном топливе, и моделью на метане составит около 150-200 тысяч рублей.
Теперь приступим к подсчетам. Наша цель - окупить расходы на переоборудование автомобиля (50 тысяч рублей) либо разницу в цене метанового и обычного автомобиля (150-200 тысяч рублей). Средняя цена 1 м3 метана – 9-12 рублей. Допустим, за год вы проезжаете 30 тысяч километров. При этом условии на заправку метаном вы потратите лишь около 40 тысяч рублей (расход метана - около 15 м3 на 100 километров пути, расход бензина аналогичен). Попробуем сравнить эту сумму с затратами на бензин. Получается порядка 135 тысяч рублей в год. Получается, что за год езды на метане вы сэкономите около 95 тысяч рублей. Очевидно, что затраты на переоборудование автомобиля окупаются уже за первые полгода. На то, чтобы покрыть разницу в цене метановой модели и обычной, уйдет чуть больше – около полутора лет.
При всех преимуществах природного газа, выгода от его использования не вызывает сомнений. Для того, чтобы обеспечить всех желающих возможностью заправляться метаном, в России сегодня ведется строительство газомоторной инфраструктуры. Планируется, что к 2020 году в стране будет создана сеть более чем из 2000 метановых заправок. В будущем, с развитием инфраструктуры и появлением в России большого выбора заводских автомобилей на природном газе, переход на метан станет массовым. А начать экономить, используя современное экологичное топливо, можно уже сегодня.
5koleso.ru
Экспериментальный кислородно-метановый двигатель РД-0162Д2А тягой 40 тонн
«Конструкторское бюро химавтоматики» (КБХА, входит в интегрированную структуру НПО Энергомаш, РОСКОСМОС) завершило разработку технического предложения и эскизного проекта на опытный образец кислородно-метанового ракетного двигателя тягой 85 тонн. Предприятие начало работы по подготовке опытного производства для изготовления узлов и агрегатов нового двигателя.
Также, на первом этапе работ состоялись испытания экспериментального кислородно-метанового двигателя тягой 40 тонн. К настоящему времени специалисты КБХА завершили разборку и дефектацию этого двигателя и анализ результатов испытаний. Полученная информация будет использована в дальнейших работах над двигателем тягой 85 тонн.
Данная разработка ведется в целях создания и отработки технологии использования метана в качестве компонента топлива в перспективных жидкостных ракетных двигателях (ЖРД). Среди других задач, решаемых в рамках этого проекта — создание опытного образца системы аварийной защиты двигателя и отработка передовых методов проектирования на основе современных цифровых технологий. Кроме того, специалисты КБХА прорабатывают вопросы оптимизации параметров перспективных «метановых» ЖРД с учетом требований по минимизации стоимости производства и эксплуатации.
Следующий этап предусматривает выпуск конструкторской документации на двигатель тягой 85 тонн, а также продолжение подготовки производства и изготовление энергетических установок для отработки отдельных систем двигателя.
Метан (природный газ) рассматривается как один из перспективных видов горючего для ракетной техники. Метан обладает широкой сырьевой базой и низкой стоимостью по сравнению с керосином. Как по плотности, так и по эффективности природный газ находится между керосином и водородом. Удельный импульс у двигателя на метане высокий, но это преимущество нивелируется тем, что у природного газа меньшая плотность, поэтому в сумме получается незначительное энергетическое преимущество. Однако с конструкционной точки зрения метан привлекателен. Благодаря своим качествам метановое топливо более приемлемо для применения в двигателях многоразовых космических летательных аппаратов.
sdelanounas.ru
Кислородно-метановый ракетный двигатель пройдёт первое испытание в 2019—2020 годах.
Трёхмерная модель кислородно-метанового двигателя ЖРД РД0162, разрабатываемого в АО «Конструкторское бюро химавтоматики». Фото: КБХА.Новый жидкостной ракетный двигатель на природном газе должен заменить керосиновые. Главное его преимущество — возможность использования в многоразовых ракетах-носителях. В отличие от керосинового аппарата, полости двигателя на сжиженном природном газе (СПГ) легко очищать после использования — достаточно провести лишь цикл испарения. Кроме того, по мнению специалистов Ракетно-космического центра «Прогресс» (г. Самара) — разработчиков ракет-носителей среднего класса, — использование новых двигателей уменьшит в 1,5—2 раза стоимость пуска космических аппаратов, упростит наземную инфраструктуру за счёт единого типа двигателя и топлива «СПГ + жидкий кислород».
Важный «плюс» кислородно-метанового двигателя — экологичность. Как сами компоненты топлива, так и продукты, образующиеся при его работе (моноокись, двуокись углерода и вода), не загрязняют окружающую среду в той степени, как используемый ныне керосин и продукты его горения. Пятна проливов жидкого природного газа, в отличие от керосина, быстро испаряются. Разработчики напоминают и о прогнозируемых проблемах производства ракетного керосина через 30—50 лет, которые ощущаются уже сейчас. Если раньше для производства ракетного керосина использовали только определённые сорта нефти из конкретных скважин, то теперь из-за истощения месторождений в ракетах «Союз» применяется композиция, полученная из смеси нефти, добытой из нескольких скважин.
Возможность применения метана в качестве ракетного топлива изучалась ещё во времена СССР, но активный интерес к двигателям на новом топливе отечественные разработчики стали проявлять в середине 1990-х годов, когда проблема истощения нефтяных месторождений стала обостряться. Сейчас надежды на новый двигатель возлагают, в частности, применительно к будущим марсианским полётам, ведь метан можно синтезировать из компонентов атмосферы Марса — воды и двуокиси углерода.
В декабре 2016 года уже состоялись успешные испытания кислородно-метанового двигателя-демонстратора*, созданного в АО «Конструкторское бюро химавтоматики» (КБХА, Воронежская область). Особенность схемы — использование разработанного на предприятии двухконтурного газотурбинного привода топливных насосов. Тяга проектируемого аппарата должна составить 85 тонн. Успешная реализация проекта даст возможность приступить к созданию новых маршевых двигателей** тягой около 200 тонн, которые будут задействованы в перспективной ракете-носителе комплекса многоразовой ракетно-космической системы.
Комментарии к статье
* Образец-демонстратор создаётся до опытного образца, на котором показывают достигнутые результаты.
** Маршевый двигатель — двигатель летательного аппарата, создающий основную тягу. Предназначен для приведения аппарата в движение.
www.nkj.ru
