Глушко Валентин Петрович



5 двигателей украинского инженера Глушко

Валентин Петрович Глушко – выдающийся украинский конструктор в сфере ракетной техники. Лично им и членами его конструкторского бюро разработано немало ракетных двигателей. Из них мы отобрали пять величайших.

Конструктор Валентин Глушко. Источник: focus.ua

Валентин Глушко

Выдающийся украинский инженер Валентин Петрович Глушко родился 2 сентября 1908 года в Одессе. Его отец был крестьянином, который смог получить высшее образование. Глушко еще в школьные годы заинтересовался темой космических путешествий и уже в 16 лет стал публиковать статьи о них.

Но известным всему миру Глушко стал благодаря ракетным двигателям. Одни из них так и остались только на уровне проектов, благодаря другим стали возможны первые космические полеты, а некоторые до сих пор не имеют аналогов. Далее — рассказ о пяти величайших творениях украинского инженера.

Электротермический ракетный двигатель

Свой первый проект двигателя Валентин Глушко разработал в 21 год, будучи студентом университета. Это был электротермический ракетный двигатель. Солнечный свет должен был превращаться в электрический ток высокой частоты, подаваемый в камеру сгорания. Туда же попадало и рабочее тело, в качестве которого могла использоваться жидкая ртуть или металлическая проволока.

Под действием электрического тока рабочее тело перегревалось и взрывалось, продукты взрыва утекали в космос. Глушко доказывал, что удельный импульс такого двигателя будет больше, чем у химических ракет. Проект так и не был реализован, но многие современные концепции электрических двигателей повторяют его.

Двигатель, выведший в космос Гагарина

Двигатель РД-108. Источник: Википедия

В 1940-1950-х годах Глушко создавал ракетные двигатели для советских баллистических ракет и космической программы. Самыми известными из них является РД-107 и созданный на его основе РД-108. Именно эти двигатели вывели на орбиту первый спутник и первого человека.

РД-107 и РД-108 — это двигатели, в которых в качестве топлива используется керосин, а в качестве окислителя — жидкий кислород. Создавались они для баллистической ракеты Р-7. Но когда на ее основе были созданы космические носители «Восток», «Восход», а затем и «Союз» — машины, созданные Глушком, так и остались главным элементом их конструкции.

Движение автоматических миссий и станций

Подавляющее большинство советских космических миссий обязан своим успехом украинцу Глушко. В начале 1960-х годов его конструкторское бюро разработало двигатель РД-253. Как и РД-107, в модифицированном виде этот двигатель используется россиянами до сих пор, несмотря на то, что он работает на чрезвычайно ядовитых несимметричном диметилгидразине и тетраоксиде азота.

Ракета «Протон». Источник: Википедия

РД-253 и их производные РД-275 и РД-276 используются на носителе «Протон», который россия уже много лет обещает заменить «Ангарой», но так окончательно и не смогла это сделать. Именно эти двигатели вывели на орбиту блоки советских космических станций «Салют» и «Мир», а также вывели на межпланетные траектории зонды серий «Луна», «Венера» ​​и «Марс».

Фторно-аммиачный двигатель

В середине 1970-х годов конструкторское бюро Валентина Глушко занималось разработкой двигателя РД-301. Его особенностью было использование в качестве топлива жидкого аммиака, а в качестве окислителя фтора. Несмотря на то, что их реакция дает огромное количество энергии, ни до, ни после Глушко использовать эту комбинацию в реальном двигателе никто не решался.

Причиной чрезвычайной сложности работы с этими компонентами. Если аммиак просто очень токсичное вещество, то фтор еще и активно реагирует почти с любым материалом. Поэтому двигатель, работающий на этой смеси, мог включаться только один раз. Тем не менее, РД-301 предлагался для использования на третьей ступени «Протона», так как это позволяло повысить его грузоподъемность в 1,5 раза.

Фтор-аммиачный двигатель РД-301. Источник: Википедия

Двигателем очень интересовались в связи с советской лунной программой. Он был воплощен в металле и прошел все испытания. Но когда руководство СССР отказалось от плана полетов на естественный спутник Земли интерес к опасному изобретению угас.

Самый мощный в мире ракетный двигатель

Именно под руководством Валентина Глушко был разработан самый мощный из ракетных двигателей, когда-либо созданных человеком. Речь идет о РД-170, сконструированном для ракеты-носителя «Энергия» в 1980-х годах.

Сверхтяжелая «Энергия», полностью разрабатываемая конструкторским бюро Глушко, имела стартовую массу 2400 тонн. Она стартовала всего дважды. В ходе первого старта носитель вывел на орбиту макет спутника с лазерной пушкой, а во время второго – космический корабль «Буран».

Ракета-носитель «Энергия »

РД-170 был керосиново-кислородным двигателем, тяга которого составляла 7,9 меганьютона. Для сравнения: мощность РД-275 составляет всего 1,8 МН, двигателя Raptor, установленного на Starship – 2,2 МН, а РД-180, используемого на ракетах Atlas – 4,1 МН.

Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!

Присоединяйтесь: https://t. me/ustmagazine

Как НАСА вернуло к жизни чудовищный двигатель «лунной ракеты» F-1

Наука —

История молодых инженеров, которые воскресили двигатель почти вдвое старше себя.

Ли Хатчинсон
— 15 апреля 2013 г. 1:00 UTC

Rocketdyne возвращается

SLS НАСА, скорее всего, будет многоступенчатым транспортным средством с ускорителями, прикрепленными к его первой «основной» ступени, но НАСА проводит конкурс, чтобы определить, будут ли эти ускорители работать на твердом или жидком топливе. Соревнование Advanced Booster наконец-то вывело претендентов на жидкостное топливо в область, где на протяжении десятилетий доминировали твердотопливные ускорители, созданные компанией ATK.

Одной из компаний, выбранных для участия в конкурсе Advanced Booster, является Dynetics, компания со штатом 1300 сотрудников, штаб-квартира которой находится в Хантсвилле, недалеко от MSFC. Dynetics в основном выполняла работу для Министерства обороны, но за последние пять лет она расширилась до аэрокосмической отрасли. Это одна из трех компаний, находящихся на стадии разработки контракта, и у нее может быть секретное оружие: Dynetics сотрудничает с Pratt & Whitney Rocketdyne (PWR), и ее участие в конкурсе ракет-носителей будет обеспечиваться огромным LOX/RP. -1 под названием F-1B (основан на F-1 и его модернизированном, но никогда не летавшем варианте F-1A).

Испытания газогенератора F-1, к которым готовились Беттс, Кейс и Коутс, должны были состояться в очень подходящее время: их исследовательская работа над F-1 началась ближе к концу 2012 года, как раз в то время, когда Dynetics выбран в качестве участника контракта Advanced Booster. У Dynetics была абсолютно прекрасная возможность; Прямо по улице НАСА собиралось начать испытательный запуск газогенератора F-1, чего не делали десятилетиями.

Посредством сложного набора писем-соглашений MSFC разрешила инженерам Dynetics и PWR использовать возрожденный газогенератор и испытательные установки для двигателей. Инженерные усилия даже включали сотрудничество с инженерами Rocketdyne из Калифорнии и Хантсвилля, которые участвовали в первоначальном проектировании и тестировании F-1 и имели инженерный опыт и советы, чтобы внести свой вклад в работу. MSFC провела 11 огневых испытаний газогенератора продолжительностью от 5 до 30 секунд каждое в присутствии и помощи представителей Dynetics и PWR.

После того, как Dynetics и ее субподрядчик Pratt & Whitney Rocketdyne разработали соглашения и документы, компании нужно было провести собственную серию испытаний газогенератора F-1, чтобы собрать дополнительные данные помимо тех, что были собраны Беттсом, Кейсом и Коутсом. Это потребовало второй серии испытательных запусков газогенераторов во второй половине февраля, поэтому Арс отправился в Хантсвилл, чтобы посмотреть.

Наблюдая за тестом

Утром 20 февраля я сидел на металлических трибунах под железно-серым небом Хантсвилля, с термометром, показывающим 33ºF — немного прохладнее, чем привык терпеть этот техасский мальчик, тем более, что ветер не переставал дуть. Выгода заключалась в том, что зона наблюдения находилась недалеко от испытательного стенда газогенератора. Через поляну в ряду вечнозеленых растений и кустарников, отделенную от нас грунтовой дорожкой, я увидел сам испытательный стенд: груду металла и труб, как в джунглях, вокруг суетился персонал, чтобы внести последние коррективы.

Увеличить / Вид с трибун, глядя на испытательный стенд газогенератора.

Ли Хатчинсон

Испытательный пуск газогенератора, свидетелем которого я был, был не первым и не последним, но он все же привлек огромное количество людей — государственных служащих, членов семьи и немалое количество сотрудников Dynetics/PWR. Пока часы приближались к стрельбе, мы собрались на расшатанных трибунах, и гул разговоров постепенно стих; Я сосредоточился на том, чтобы держать камеру неподвижно и стараться не касаться открытого металла тяжелого (и замерзающего) телеобъектива.

Рекламное объявление

Увеличить / Газогенератор двигателя F-6049, установленный на испытательном стенде перед стрельбой (все еще видно, как монтирует оборудование испытательный персонал). Сам газогенератор толком не виден — он установлен за красной пластиной натяжителя тяги.

Ли Хатчинсон

Когда раздался взрыв, он был громким, но не подавляющим. Мы были достаточно близко, так что между вспышкой и звуком прошло не больше четверти секунды, и я почувствовал, как на меня накатывает тепло выхлопных газов горящего керосина. Газогенератор говорил с глухим рокотом, увенчанный 9 ракетами.0037 треск-треск-треск — звук, который я всегда считал просто обрывом микрофона при прослушивании записей запусков ракет. Общий шум был впечатляющим — возможно, таким же громким, как громкий рок-концерт, — но мы были достаточно далеко, чтобы не нуждаться в средствах защиты органов слуха. Газогенератор произвел длинный горизонтальный столб пламени, который оставался устойчивым на протяжении всего испытания. Это было впечатляюще, но это было еще на больше, чем на впечатляющих, когда я напомнил себе, что в настоящем F-1 весь этот огонь, шум и дым использовались просто для приведения в действие механизмов, которые подавали топливо в двигатель для 9.0037 настоящий фейерверк .

Увеличить / Зажигание газогенератора. Из сопла виден темный, богатый топливом выхлоп, которому требуется некоторое время, чтобы полностью сгореть. Это характерно для выхлопов газогенераторов.

Ли Хатчинсон

Примерно через пятнадцать секунд выхлоп дрогнул и погас, а над испытательной площадкой поднялись огромные облака. Разбрызгиватели обрызгивали стенд на протяжении всего испытания, и вода из этих разбрызгивателей теперь с шумом превращалась в пар. Собравшаяся толпа аплодировала, приглушенные хлопки раздавались из рук, которые в основном были одеты в перчатки или рукавицы для защиты от холода.

Видео одного из вторых запусков газогенераторов, снятое 23 января (это намного короче, чем тестовые запуски, на которых мы присутствовали) — предоставлено НАСА

Видео одного из вторых запусков газогенераторов, снятое 23 января (это намного короче, чем тестовые запуски, на которых мы присутствовали) — предоставлено НАСА

Второе видео одного из вторых запусков газогенераторов, снятое 23 января (это намного короче тестовых запусков, на которых мы присутствовали) — предоставлено NASA

Второе видео одного из вторых запусков газогенераторов, снятое 23 января (это намного короче тестовых запусков, на которых мы присутствовали) — предоставлено НАСА

3D-печать отправляется в космос

Сам усовершенствованный ускоритель Dynetics — предварительное кодовое название Pyrios , в честь одной из огненных лошадей, тянувших колесницу бога Аполлона, — олицетворяет конструкцию «большого немого ускорителя». Конструкция бустера будет максимально эффективной и минимальной, используя простые 3/4 дюйма (1,9 дюйма).см) алюминиевые сегменты ствола, сваренные трением с перемешиванием над топливными баками. Одним из преимуществ использования РП-1 в качестве топлива является то, что ему не нужна тяжелая теплозащита — он не будет выкипать при давлении и температуре на уровне моря, как это делает жидкий водород. (Концепция ракеты-носителя Pyrios, возможно, должна включать некоторую внешнюю тепловую защиту бака с жидким кислородом.)

Несмотря на то, что рабочие характеристики двигателя будут близки к его предшественнику, его производство будет осуществляться с помощью радикально отличающихся методов. Ребята из Dynetics поддержали Беттса, Кейса и Коутса, размышляя о конструкции F-1, делая многие из тех же замечаний о потрясающем количестве ручной работы в старой конструкции. Во имя доступности и эффективности в новой версии будут применены современные технологии производства.

Рекламное объявление

Каждый ускоритель Pyrios будет оснащен парой двигателей F-1B, созданных с использованием методов, которые больше напоминают 3D-печать, чем традиционное литье или фрезерование. Основная камера сгорания и, в частности, сопло будут значительно упрощены и укреплены; количество деталей для этих двух узлов вместе будет уменьшено с 5600 изготовленных элементов в оригинальном F-1 до всего 40.

Увеличить / Фотография сравнительной таблицы F-1/F-1B испытательные стрельбы, показывающие несколько ключевых различий между F-1 и F-1B.

Lee Hutchinson

Использование современных производственных процессов там, где это возможно, на самом деле снижает затраты — даже если новый метод производства дороже, снижение затрат за счет упрощения конструкции более чем склоняет чашу весов. В частности, Dynetics и PWR используют такие методы, как селективное лазерное плавление и горячее изостатическое прессование (HIP), чтобы «вырастить» целые сложные детали двигателя из металлических порошков. Команда Dynetics максимально сосредоточена на сокращении количества сварных швов и соединений и, следовательно, на сокращении сборки и производства.

(В этом сопутствующем материале у нас есть еще много информации о Dynetics и их ракете-носителе Pyrios на базе F-1B. )

Инженеры и их двигатели

Лаборатория MSFC, где все еще продолжались работы по разборке F-1. Мы остановились, чтобы посетить двигатель F-6049, установленный на тележке с явно отсутствующим газогенератором. Я ползал по ней, пока троица инженеров говорила о большой старой машине, с которой они так хорошо познакомились.

«Эти ребята придумали, — сказал Том Уильямс, указывая на Беттс и Кейса, — что LOX/RP выглядит как что-то, над чем нам нужно снова поумнеть, так как насчет того, чтобы разобрать один из них?» Два инженера стояли рядом с F-6049 вместе с Коутсом. «Эти ребята начали думать, как это сделать, и привлекли к этому специалистов по структурному освещению, но это была всего лишь небольшая группа инженеров, которым пришла в голову идея запачкать руки».

Увеличить / Команда, которая вернула F-1 к жизни. Слева направо: Р. Х. Коутс, Эрин Беттс, Ник Кейс и менеджер Том Уильямс. За ними двигатель F-6049. Его газогенератор обычно занимал пространство чуть выше и правее головы Беттса — обратите внимание на белое покрытие в том месте, где выхлоп газогенератора попадал в турбонасос.

Lee Hutchinson

Это инженерное искусство во всей красе. Разборка и пожары дали огромное количество данных, и команда Dynetics/PWR находится в процессе превращения этих данных в практичный, пригодный для использования двигатель. Позже в этом году планируется соединить газогенератор с его насосами и турбинами, воссоздав всю «силовую установку» F-1 (весь двигатель, кроме камеры сгорания). Затем силовой агрегат будет испытан в космическом центре НАСА Стеннис в Миссисипи. После этого до готового двигателя не так уж и далеко.

Конкурс Advanced Booster продлится как минимум еще два года, а окончательное решение ожидается в 2015 или 2016 году. Твердое топливо остается основным претендентом — возможно, лидером — но у ракеты-носителя Pyrios есть реальный шанс обойти своих конкурентов. .

Когда ракета НАСА SLS летит, ее вполне может увлечь в небо огненный конь Аполлона.

Хотите узнать больше о Dynetics и двигателе F-1B? Ознакомьтесь с нашей сопутствующей статьей: «Новый ракетный двигатель F-1B модернизирует конструкцию эпохи Аполлона с тягой 1,8 млн фунтов». У нас также есть фотогалерея из 40 фотографий из нашего тура по Маршаллу прямо здесь.

Дальнейшее чтение:

• Вудс, В. Дэвид. Как Аполлон летел на Луну, изд. 2011 г. ISBN 1441971785
• О’Брайен, Фрэнк. Компьютер управления Apollo: архитектура и работа, 2010 г. ISBN 1441908765
• Сиддики, Асиф А. Спутник и советский космический вызов, 2003 г. ISBN 081302627X
• Сиддики, Асиф А. Советская космическая гонка с Аполлоном, 2003 г., ISBN 0813026288

Изображение листинга Ли Хатчинсон

Герман Оберт: немецкий отец ракетостроения

• Сообщение опубликовано: 5 июля 2021 г.
• Категория сообщения: Известные люди / Ракетная наука / Космическая наука
• Время чтения: 6 минут чтения

Герман Оберт — немецкий ученый, который считается одним из основоположников современной космонавтики наряду с Циолковским и Годдардом. Его также называют немецким отцом ракетной техники. Он открыл эффект Оберта, при котором ракетный двигатель генерирует большую механическую энергию при движении на более высоких скоростях, чем на более низких.

Герман Оберт
Фото предоставлено: Mondadori Publishers

Герман Оберт родился в 1894 году в Румынии. В молодости Оберт заболел скарлатиной, и его отправили лечиться в Италию. Там он прочитал «С Земли на Луну» Жюля Верна. Он был заинтригован концепцией космических путешествий и пришел к выводу, что можно разработать ракеты на жидком топливе. К 14 годам Оберт представил себе то, что он назвал «реактивной ракетой», которая могла бы двигаться в космосе, выбрасывая выхлопные газы из своего основания.

Герман Оберт в детстве, ок. 1901

В 1923 году он опубликовал книгу «Ракета в межпланетное пространство». В нем он обсудил возможность путешествия людей за пределы Земли, изложил основные уравнения ракетной техники и описал, как жидкое топливо может значительно превзойти характеристики пороховых ракет. Работа Оберта вызвала взрыв интереса к космическим путешествиям в немецкоязычном мире.

До 1922 года Оберт не был знаком с творчеством Роберта Годдарда в США и до 1925, а также Константина Циолковского в Советском Союзе. После переписки с обоими мужчинами он свободно признал их приоритет в выводе уравнений, связанных с космическим полетом. В 1929 году книга Оберта Wege zur Raumschiffahrt («Пути к космическим полетам») получила первую ежегодную премию Роберта Эно-Пельтери-Андре Хирша, что позволило ему финансировать свои исследования жидкостных ракетных двигателей. В книге Оберт на 30 лет предвосхитил развитие электрического двигателя и ионной ракеты. В том же году он присоединился к крупнейшему в мире ракетному обществу, в то время Verein fur Raumshiffahrt или VfR («Общество космических полетов»), и вскоре был избран его президентом.

Ракета в межпланетное пространство, книга, написанная Германом Обертом.

Ракета в межпланетное пространство, книга, написанная Германом Обертом.
Во многих своих экспериментах Оберту помогал 18-летний студент Вернер фон Браун, который впоследствии станет известной фигурой в области ракетостроения и станет главным архитектором ракеты «Сатурн-5». Позже Браун сказал об Оберте —

Герман Оберт был первым, кто, размышляя о возможности космических кораблей, схватил логарифмическую линейку и представил математически проанализированные концепции и конструкции…. Я сам обязан ему не только путеводной звездой своей жизни, но и своим первым знакомством с теоретическими и практическими аспектами ракетостроения и космических путешествий. В истории науки и техники ему должно быть отведено почетное место за его новаторский вклад в области космонавтики.

Вернер фон Браун

Герман Оберт (в центре) был наставником Вернера фон Брауна (второй справа). (Изображение предоставлено НАСА)

В 1958 году Оберт вернулся в Фойхт, Германия, где опубликовал свои идеи о лунном исследовательском аппарате, «лунной катапульте», а также о «приглушенных» вертолетах и ​​самолетах. В 1960 году, снова вернувшись в Соединенные Штаты, Оберт поступил на работу в Convair Corporation в качестве технического консультанта по ракетной программе Atlas.
Оберт об НЛО

В 1950-х и 1960-х годах Оберт высказал свое мнение относительно неопознанных летающих объектов (НЛО). Он был сторонником внеземной гипотезы происхождения НЛО, которые видели с Земли. Например, в статье в журнале The American Weekly от 24 октября 1954 года Оберт заявил: «Я утверждаю, что летающие тарелки реальны и что они являются космическими кораблями из другой солнечной системы. Я думаю, что они, возможно, укомплектованы разумными наблюдателями, принадлежащими к расе, которая, возможно, веками исследовала нашу землю…»

Герман Оберт, объясняющий своим ученикам орбитальную механику

Некоторые из его знаменитых цитат:

«Если маленькая ракета окажется на вершине большой, и если большая будет сброшена, а маленькая загорится, затем их скорости складываются».