ПЕРМ, 27 серпня - РІА Новини.Глава держкорпорації "Роскосмос" Дмитро Рогозін заявив про намір відкрити виробництво екологічних двигунів РД-191 для ракет "Ангара" у Пермському краї, повідомляється на сайті губернатора та уряду регіону.
Заява Рогозіна прозвучала у вівторок у ході робочої зустрічі з губернатором Пермського краю Максимом Решетніковим, яка проходила в рамках авіакосмічного салону МАКС-2019 у Жуковському. За даними регіонального уряду, однією з основних тем зустрічі став розвиток технополісу "Новий Зоряний" у Пермському краї та пов'язана з ним модернізація підприємства "Протон-ПМ" (входить до "Роскосмосу"), на якому планується запустити серійне виробництво ракетних двигунів РД-191 на екологічно чистих компонентах палива.
"Сподіваюся, це благотворно позначиться на регіоні. Якщо й будуть якісь випробування виробництв у Пермському краї, то це РД-191 під "Ангару". А це киснево-реактивний двигун, чисті компоненти. Ми любимо Пермський край, любимо Каму, не хочеться залишати поганий слід у такому гарному регіоні", - цитує Рогозіна прес-служба пермського губернатора.
Рогозін уточнив, що виробництво двигунів РД-191 для ракет-носіїв "Ангара" кратно зросте з 2023 року з початком серійного виготовлення ракет. У зв'язку із цим Рогозін звернув увагу на розвиток соціальної інфраструктури кластера "Новий Зоряний". "Тут я дуже вдячний губернатору за всі його зусилля, які пов'язані з розвитком інфраструктури. Раніше приїжджали до Пермі – робоче містечко тільки розвивалося. Зараз з'являться нові робочі місця, фахівці, і треба, щоб для них була не лише дорога, а й хороша школа ", - сказав Рогозін.
Губернатор Решетников зі свого боку зазначив, що ПАТ "Протон-ПМ" створив майстер-план, згідно з яким і ведеться розвиток інфраструктури у мікрорайоні Нові Ляди – території перспективного розвитку технополісу.
За даними уряду Пермського краю, до 2025 року у Нових Лядах планується створити сучасну спортивну інфраструктуру, збудувати басейн. Буде відремонтовано будинки місцевої поліклініки на 150 відвідувань на добу та техношколи ім. В.П. Савіних на 1 тисячу місць. Крім того, планується провести реконструкцію очисних споруд та місцевої фільтрувальної станції.
"Ангара" - сімейство екологічно чистих ракет-носіїв різних класів. До нього входять легкі носії "Ангара-1.2", середні - "Ангара-А3", важкі - "Ангара-А5" та модернізована "Ангара-А5М", підвищеної вантажопідйомності - "Ангара-А5В". Двигун РД-191 використовується у складі універсального ракетного модуля УРМ-1 ракет "Ангара". У ракеті легкого класу "Ангара-1.2" використовується один УРМ-1, середнього "Ангара-А3" – три, важкого "Ангара-А5" – п'ять.
МІА "Росія сьогодні" виступає офіційним інформаційним партнером авіаційно-космічного салону МАКС-2019.
2019-07-23. Нова ділянка пермського виробництва підвищить ефективність випуску ракетно-космічної продукції.У липні на заміському майданчику ПАТ «Протон-ПМ» (входить до інтегрованої структури АТ «НВО “Енергомаш”)) у рамках реконструкції та технічного переозброєння підприємства організовано ділянку листового розкрою та фарбування. Сума інвестицій у виробництво склала понад 76 млн рублів.
На новій ділянці виготовляють продукцію наземної тематики: деталі та складальні одиниці газотурбінних електростанцій серії «Урал», а також оснащення. У найближчому майбутньому ділянка буде задіяна у виробництві камер згоряння ракетних двигунів та іншої номенклатури космічної тематики.
Раніше губернатор Прікам'я Максим Решетніков зазначав, що виробництво ракетних двигунів є верхом науково-технічного прогресу та важливим фактором розвитку краю. За словами глави регіону, пермські ракето- і двигунобудівні підприємства мають у керівництва країни велику довіру, а якість продукції оцінюється як дуже висока. Усі розуміють, що пермські підприємства – гарант надійності.
Виконавчий директор ПАТ «Протон-ПМ» Дмитро Щенятський зазначив, що створення дільниці розкрою – черговий етап в організації сучасної заготівельного виробництваповного циклу на заміському майданчику підприємства у Нових Лядах. «Це крок уперед, який дозволить оптимізувати виробничий процесвикористовувати нові потужності при освоєнні перспективної ракетно-космічної продукції і переході на її серійний випуск. Наступного року ми плануємо забезпечити 100% завантаження обладнання, введеного в експлуатацію», – підкреслив топ-менеджер.
На ділянці листового розкрою та фарбування загальною площею понад 2 тис. кв. м розмістилося чотири одиниці сучасного технологічного обладнання: встановлення лазерного різаннята встановлення гідроабразивного різання для розкрою листового матеріалу, камера дробоструминної обробки для підготовки металу до нанесення покриття та фарбувально-сушильна камера. Крім того, на території ділянки встановлено гільйотинні ножиці для різання та рубання металу, тут же розмістився склад листового матеріалу.
Технічні характеристики лазерної установки дозволяють лише за півтори хвилини вирізати контурну деталь завтовшки до 12 мм. У свою чергу, установка гідроабразивного різання здатна розрізати струменем води різні матеріали завтовшки до 300 мм, виконувати різ під нахилом, забезпечуючи необхідну точність та чистоту обробленої поверхні. При цьому не використовуються шкідливі олії, рідини та гази, що підвищує продуктивність та безпеку праці.
Нові заготівельні потужності створюються у рамках організації у Пермському краї виробничого комплексу для серійного виготовлення РД-191 та інших перспективних рідинних двигунів. Цей проект має статус пріоритетного регіонального інвестиційного проекту і включає реконструкцію та оптимізацію. виробничих площПАТ «Протон-ПМ» з їхньою концентрацією на території Нових Лядів, освоєння підприємством повного циклу виробництва агрегатів двигуна РД-191 у Пермському краї та іншої нової техніки, створення якісної соціальної, освітньої та житлової інфраструктури. Загальний обсяг інвестицій складе 10,8 млрд рублів, при цьому буде створено близько 250 робочих місць. Проект стартував у 2018 році та розрахований до 2025 року.
У Росії створено унікальний двигун Росія почала використовувати нове покоління ракет-носіїв «Ангара», найекономічніших і найвитриваліших Новий ракетний двигун РД-191 розробки «НВО Енергомаш ім. академіка В.П.Глушка»
Ангара створена на основі універсального ракетного модуля з киснево-гасовим двигуном, що є російським ноу-хау. Сімейство цих двигунів включає в себе носії від легкого до важкого класу і має унікальний діапазон вантажопідйомності від 1,5 до 25 тонн. Саме з такими ракетами фахівці пов'язують розвиток російської космонавтики у найближчі десятиліття. Новий ракетний двигун РД-191 розробки «НВО Енергомаш імені академіка В.П.Глушко», призначений для перспективних носіїв «Ангара» та багаторазових ракет-прискорювачів «Байкал», поставлений для встановлення на виріб, що діє, повідомляє прес-служба Російського космічного агентства. «Розробка технології повторного використання найдорожчої частини ракети дозволить скоротити витрати на виведення вантажів у космос» Оскільки двигун відноситься до середнього класу, то крім основного застосування він може бути використаний як перший ступінь у ракетах-носіях (РН) при запуску телекомунікаційних космічних апаратів. РД-191 є подальший розвитокдвигунів сімейства РД-170/171, які були розроблені для універсальної транспортної системи "Енергія", а зараз використовуються у складі РН "Зеніт". Сімейство розвивалося в напрямку створення легших двигунів: якщо РД-170, застосований в першому ступені важкої РН «Енергія», був чотирикамерним, то створений на його базі експортний мотор для модернізованих американських носіїв сімейства Atlas III/IV РД-180 є як би його «половинку» із двома камерами згоряння. РД-191 - це і зовсім «четвірка» двигуна «Енергії»: камера згоряння в ньому всього одна. Тим не менш, він розвиває рекордну у своєму класі тягу - 221 тонна за власної ваги 2,2 тонни. Такий показник досягнуто поєднанням добре відпрацьованого ще радянським ракетобудуванням рішення, званого «дожиганням окисного газу» (полягає в подачі вихлопу турбонасосних агрегатів у камеру згоряння замість марного його викидання) з новою формою згоряння камери, відпрацьованої на тривимірних. математичні моделіта забезпечує більш оптимальне використання енергії горіння ракетного палива. Схема з допалюванням окисного газу є « візитною карткою » «Енергомаш»: вона використовується на всіх розробках НУО, починаючи з 1965 року. Ще одна особливість двигуна, що дуже рідко зустрічається в ракетобудуванні і робить його характеристики унікальними, - це можливість плавного регулювання тяги від 38% до номіналу. Справді, задля забезпечення необхідної динаміки розгону повна тяга необхідна початкових етапах польоту, коли запас палива ще вироблений і маса ракети близька до стартової. У міру вигоряння пального та окислювача тяга може бути зменшена, що дозволяє заощаджувати паливо, необхідне, наприклад, для орбітального маневрування. Слід зазначити, що технологія двигуна йде з 1998 року. Перший масогабаритний макет РД-191, призначений для ув'язування інтерфейсу ракети та двигуна, був поставлений НВО «Енергія» в 1999 році, а перше вогневе випробування на наземному стенді відбулося ще в липні 2001 року. З ухваленням у вересні 2004 року урядового рішення про прискорення робіт за програмою «Ангара» було інтенсифіковано і роботи з рухової установки, які фактично звелися до великої серії наземних вогневих випробувань (більше 100 вогневих циклів) з подальшим аналізом та усуненням виявлених недоліків, адже великий ресурс - один із найважливіших показників для РД-191. Справа в тому, що двигун спочатку задуманий як багаторазовий. Традиційно при запуску ракети перший ступінь, що відпрацював, завжди падає на Землю, чим створює певну екологічну і фізичну небезпеку в районі падіння. Ступінь для «Ангари» під назвою «Байка» зроблена керованою, повертається і багаторазовою. Розробка технології повернення та повторного використання найдорожчих частин ракети дозволить у кілька разів скоротити витрати на виведення в космос корисних вантажів. В умовах обмежених фінансових можливостей нашого підприємства розробка такої технології є найбільш економічно доцільною. Проте традиція робити заяви, приурочені до дат, у Росії невикорінна. Так, про «завершення створення» РД було повідомлено 2 вересня – у день 100-річниці від дня народження розробника ракетних двигунів, академіка Валентина Петровича Глушка, чиє ім'я носить НВО «Енергомаш». Жарт Валентина Петровича, що вже увійшла до анналів історії, і досі широко цитується багатьма керівниками, до речі, не лише ракетно-космічної галузі, а й авіації, звучить так: «Якщо є ракетний двигун, то до нього хоч паркан прив'яжи - він полетить !» Втім, двигун існує у металі, він успішно пройшов повний цикл наземних випробувань, А PR-акцій ще ніхто не скасовував.
ANALYSIS OF THE EFFECTIVENESS OF NOZZLE EXTENSION FOR ROCKET ENGINE РД-191
Marat Seydagaliev
Russia, Baikonur
Nikolay Ilyushenko
5th year student of the department “Design and testing of aircraft” branch “Voskhod” of MAI,
Росія, Baikonur
Ольга Шестопалова
candidate of Science, asistent profesor of branch “Voskhod”
of the Moscow aviation institute (National Research University),
Russia, Baikonur
АННОТАЦІЯ
Сучасні ракетні двигуни практично досягли межі енергетичних можливостей палива, тому збільшення ефективності ракетного двигуна навіть на невеликі значення є непростим завданням. У роботі пропонується вирішення цієї проблеми шляхом застосування розсувного соплового насадка. Для проведення розрахунків як приклад було взято найефективніший і найперспективніший для вітчизняної космонавтики однокамерний рідинний ракетний двигун РД-191.
ABSTRACT
Modern rocket engines майже досягає граничного значення енергетичних капіталів можливостей зі збільшенням ефективності rocket engine навіть для малого значення є великим проблемою. Там є рішення, які висловлюють, щоб використати простір. Як an example for the calculations was taken RD-191 – the most effective and perspective liquid propellant rocket engine by now.
Ключові слова:ракета-носій (РН), рухова установка (ДК), сопловий насадок, рідинний ракетний двигун (ЗРД), реактивна тяга, питомий імпульс.
Keywords: launch vehicle, nozzle extension, liquid propellant rocket engine, jet thrust, specificity impulse.
Сьогодні найбільш перспективним ракета-носієм вітчизняної космонавтики є сімейство ракета-носіїв Ангара, основу яких лежить універсальний ракетний модуль – 1 (УРМ-1). Двигуною установкою УРМ-1 служить рідинний ракетний двигун РД-191. У цьому роботі наводиться оцінка ефективності застосування соплового насадка двигуна РД-191. Сопловий насадок – частина сопла ракетного двигуна, що висувається, установка в робоче положення якого забезпечує збільшення вихідної площі сопла, як наслідок збільшує ефективність у розряджених шарах атмосфери або у вакуумі.
При розрахунку зроблено такі припущення:
- двигун працює у нормальному режимі (з постійною масовою витратою);
- ракета-носій летить прямою траєкторією, з постійною швидкістю;
- не враховуються втрати через тертя та розсіювання швидкості на виході сопла.
Необхідні для розрахунку технічні характеристикиЖРД РД-191 представлені у таблиці 1.
Таблиця 1 .
Характеристики РР-191
|
Характеристика |
Позначення |
Значення |
|
Тяга (Земля), транспортний засіб |
||
|
Тяга (порожнеча), транспортний засіб |
||
|
Питомий імпульс (Земля), з |
||
|
Питомий імпульс (порожнеча), з |
||
|
Тиск у камері згоряння, кгс/см у кв. |
||
|
Тиск на зрізі сопла, кгс/см кв. |
||
|
Температура в камері згоряння |
||
|
Ступінь розширення сопла |
||
|
Діаметр вихідного перерізу сопла, мм |
||
|
Діаметр мінімального перерізу сопла, мм |
Для розрахунків пропонується використовувати формулу тяги реактивного двигуна при допущенні одномірності перебігу газу по соплу:
де: µ – секундна масова витрата; - Тиск, швидкість і площа перерізу на зрізі сопла відповідно; - Тиск довкілля, (залежить від висоти підйому h).
Швидкість потоку на зрізі сопла визначається відомим із газової динаміки співвідношенням:
(2)
де: - Постійна газова продуктів згоряння; – температура тиск у камері згоряння відповідно; - Показник адіабати.
Показник адіабати залежить від компонентів палива, що використовуються, для пари гас-кисень; = 1,11.
З виразів (1) та (2) отримуємо остаточний вираз для розрахунку тяги реактивного двигуна:
(3)
Очевидно, що тяга двигуна змінюється у міру підйому на висоту. Причина цього полягає в тому, що тиск навколишнього середовища є величиною, що безперервно змінюється.
Рівняння (3) визначає тягу двигуна з постійним ступенем геометричного розширення. Розглянемо випадок, у якому кожний час реалізується розрахунковий режим роботи двигуна (). Тоді рівняння (3) набуде вигляду:
(4)
Для розрахунку середньої тяги двигуна, що використовує розсувний насадок, необхідно визначиться з геометричними характеристиками соплового насадка. Розрахунки показали, що оптимальна радіус соплового насадка, при якій середня тяга буде найбільшою протягом усієї ділянки роботи двигуна, перевищує радіус УРМ-1 (1,45 м), тому приймаємо радіус розсувного насадка рівний 1,20 м, це дозволить використовувати сопловий насадок у пакетній конструктивно-компонувальній схемі (Ангара-А3, Ангара-А5, Ангара-А5В). По радіусу насадка визначаємо тиск на зрізі сопла та обчислюємо тягу двигуна згідно з рівнянням (1).
Нижче наводяться результати розрахунків (рис. 1) тяги двигуна згідно з рівняннями (3), (4) для трьох випадків:
- двигуна з нерегульованим соплом;
- двигуна з ідеально регульованим по висоті соплом;
- двигуна з одноступінчастим регульованим соплом.
Рисунок 1. Зміна тяги двигуна залежно від висоти польоту: 1 – нерегульоване сопло, 2 – одноступінчасте регульоване сопло; 3 – сопло, що ідеально регулюється по висоті
Результати розрахунку показали, що застосування соплового насадка для РН сімейства Ангара, виконаних у пакетній схемі, дозволяє збільшити середню тягу кожного УРМ-1 на 9,28 тс з урахуванням втрат через тертя в соплі. При використанні розсувного соплового насадка на ракета-носіях легкого класу виконаних у тандемній схемі (Ангара 1.1 та 1.2), приріст тяги становитиме 17,5 тс через відсутність обмеження радіуса соплового насадка. При внесенні конструктивних змін у сопло РД-191 (з метою збільшення тиску на зрізі сопла), можна збільшити тягу на 24,4 тс для пакетної і 35,7 тс для тандемної схеми.
Регулювання висотності сопла шляхом застосування соплової насадки не є принципово новим інженерним рішенням, але практичної реалізації дане рішеннятак і не знайшло через складність забезпечення охолодження насадки. На сьогоднішній день, ця проблема є усувною у зв'язку з появою принципово нових матеріалів, які не доступні раніше, мають високу температуруплавання, міцність, стійкість до зношування і т. д. Саме тому представлена робота є актуальною та практично реалізованою.
Список літератури:
1. Алемасов В.Є. Теорія ракетних двигунів: навч. для вузів. - М.: Машинобудування, 1980.
2. Гречух Л.І. Проектування рідинного ракетного двигуна: методичні вказівки до курсового та дипломного проектування. - М.: Видавництво ОмДТУ, 2011. - 69 с.
3. Добровольський М.В. Рідкісні ракетні двигуни: навч. для вузів. -М.: МДТУ імені Н.Е. Баумана, 2006. - 269 с.
4. Двигуна установка. РД-191 - [ Електронний ресурс]. - Режим доступу. – URL: http://ecoruspace.me/%D0%A0%D0%94-191.html (Дата звернення: 8.04.16).
Завантаження...
