Цената на старта на ракетата носител в съвременните космонавтиката остава доста висок, понякога достига няколкостотин милиона долара. За да го намали значително, дизайнерите от цял свят се развиват принципно нови видове ракетни двигатели, способни да се изведе на полезния товар в орбита на по-ниска консумация на енергия в сравнение с конвенционалните електроцентрали. В момента, най-различни перспективни проекти от този вид са най-подобни на изпълнението на три. Решихме да разгледаме техните функции.
Не е чудно тогава, че в много страни се работи за създаване на технологии, които могат да намалят значително разходите за космическите изстрелвания. В същото време, разработчиците са различни по различни начини. Така например, американската компания SpaceX на разработва ракети Falcon Heavy връщат на първия етап. Компанията е убедена, че за многократна употреба за първи етап Falcon Heavy ще намали разходите за стартиране на товари в ниска околоземна орбита около две хиляди долара на килограм и до 9-11000 при стартиране на геостационарна орбита трансфер. А САЩ и съща компания JP Aerospace разработва система за изстрелване на многоетапно, в която първите два етапа ще бъдат представени дирижабли.
С една дума, най-различни технологии, насочени към намаляване на разходите за провеждане днес разработена много. Сред тях са носителят на ракети с корпуси, изработени от съвременни материали и самолета може да излита и кацане ракетни самолети и навигационни системи върнати ракетни етапа. Но най-важното сред тях са новите двигатели. Въпреки това, в тази област по-често става дума за подобряване на дизайна на съществуващите ракетни двигатели. Например, Мерлин двигател SpaceX компания има значителна дебелина, но това се отнася за конвенционални ракетни двигатели с течно гориво. Въпреки това, има и оригинални решения не се прилагат по-рано за ракети. Трите най-интересните от тях, по отношение на дизайн и потенциални ползи, ние описват по-долу.
хибриден двигател
Според проекта, SABER двигател получава универсална горивна камера и дюза, строителството е до голяма степен подобно на сходни елементи на конвенционалната ракетен двигател. В началото и по време на ускорение SABER ще функционира като нормална двигателна реактивен двигател. В полет въздух ще се насочи въздушния вход, и по-нататък в специални обходни канали - на охлаждащата течност и на горивната камера. охлаждащата зона е предвиден монтаж турбина и компресор: изходящата струя от дюзата за въздух, за да се затегне към двигателя и турбината да се върти, което от своя страна ще размотавам компресор. Последна ще компресира охладен въздух, което ще увеличи поток в горивната камера, а оттам и ефективност на изгаряне и енергия връщане.
Предполага се, че режимът в атмосферата, нова хибридна ракета ще работят при скорости до пет полета числа на Мах (6.2 хиляди километра в час). Тъй като скоростта на въздуха във входящия въздух - поради внезапното му спиране и компресия - ще стане по-горещо и по-горещо. Това ще влоши неговото компресия, и по този начин общата ефективност на двигателя. Следователно, за да се охлади входящия въздух ще се използват специални мрежа от тръби с диаметър от милиардмм и обща дължина от около две хиляди километри. Те са монтирани в тръбата. Самите тръби под налягане от 200 бара (197 атмосфери) ще бъдат доставени хелий, в качеството на охладител.
Британската компания се смята, че се дължи на неговия двигател бустер може да се направи един етап. Нещо повече, тази единствена стъпка ще бъде върнато. Новата електроцентрала ще консумира гориво и окислител особено много по-малък в сравнение с конвенционалните ракетния двигател, като за полет част атмосферен кислород за изгаряне на горивото се очаква да се вземе във въздуха. Британските двигатели ще бъдат използвани в напреднал стадий за многократна употреба в САЩ космически кораб, който, според предварителни изчисления, позволяват да се изведе на полезния товар в ниска околоземна орбита от 1,1-1,4 хиляди долара на килограм.
свръхзвуков двигател
Стартиране на ракети с scramjet в Индия в депото Shriharihota
Индийските електроцентрали трябва да бъдат установени в рамките на SRE на проекта (Scramjet Rocket Engine, свръхзвуков Правопоточни ракетен двигател), работил по скорост на полета на малко повече от шест числа на Мах. Стъпка двигатели до височина от 70 км. Целта на първия тест е да се провери свръхзвукови двигатели стабилност на работата си, не е възможно да разпръсне тези задвижващи носители на свръхзвукови скорости. В близко бъдеще, разработчиците планират да завърши обработката на данните, получени по време на първия манш централи, както и за провеждане на друга серия от тестове. Предполага се, че свръхзвуков двигателите ще се разпръснат на втория етап на ракета-носител на до осем или девет числа на Мах.
Технически подробности за своите свръхзвуков инсталации индийци не разкрива. Въпреки това, общата схема на тези двигатели се развива в няколко държави, тъй като 1970-те години, е известна. Scramjet се различава от конвенционалното, че горивната клетка се изгаря в него в свръхзвуков въздушен поток. Въздухът за горене се подава в едновременно снижаване процес камера, без използването на допълнителни компресори. Изглежда, че това: входящ въздушен поток влиза входа за въздух и след това в zauzhayuschuyusya компресор камера, където се пресова и поток от горивната камера. Какво е най-интересно, такива свръхзвукови двигатели не могат да имат каквито и да било движещи се части.
Ултразвуковият задвижващи системи са в състояние да работят с полетна скорост най-малко четири или пет числа на Мах - се предоставя при скорост изисква въздух компресия и стабилно горене. Теоретичната горната граница на свръхзвуков числа на Мах на скоростта на двигателя 24 са взети под внимание. В този електроцентрала може да се развие и голяма скорост, когато горивната камера допълнително се инжектира течност окислител. Максималната височина, на която свръхзвукови двигатели могат да работят без да е необходимо допълнително инжектиране на окислител се намира на 75 км. За сравнение, ниска околоземна орбита започва с марка от 160 км.
В Съединените щати и България вярваме, че с помощта на свръхзвукови двигатели бустери усложняват и не опрости тяхното проектиране. Освен това, учените смятат, че тези централи няма да могат да се развиват достатъчно да тече тежък товар сцепление. Индийски и китайски разработчици също смятат, че използването на scramjet в бустери ще елиминира голяма част от течен окислител, който ще е необходимо само по трансевропейската атмосферно полет. Един от проблемите на евентуален неуспех на тягата може да бъде решен чрез инсталиране на няколко свръхзвукови системи за задвижване, както и да се възползват от провала на окислителя е с лека денивелация - общата маса на двигателя, поради простия дизайн ще бъде малък.
детонация двигател
Изследването на принципите на функциониране и развитие на детонационни двигатели е бил тук за повече от 70 години в някои страни. За първи път те правят повече в Германия през 1940-те. Въпреки това, докато изследователите работещ прототип детонация на двигателя, за да създадете не успяха, но са разработени и произведени в търговската Pulsejet. Те са били пуснати на "V-1" ракетата. В такива ракети задвижване гориво се подава в горивната камера на малки порции на редовни интервали. В това разпределение на процеса на изгаряне на горивото се наблюдават с честота по-малка от скоростта на звука. Такава горене се нарича дефлаграцията, тя е в основата на всички конвенционални двигатели с вътрешно горене.
горене отпред на детонация на двигателя се разпространява чрез скоростта на горивната смес на звука. Такъв процес на горене се нарича детонация. Детонационни Двигатели днес са разделени на два типа: пулс и спин. Последното понякога се наричат ротационен. Операционната принципа на двигателите на импулсни е подобна на тази на Pulsejet: гориво и окислител в горивната камера с висока честота на редовни интервали. Основната разлика е в детонация изгаряне на горивната смес в горивната камера. Благодарение на детонация горивото изгаря по-пълно, освобождавайки повече енергия, отколкото когато дефлаграцията.
Двигателите с въртене на детонационната използват пръстеновидно горивната камера. Това смес гориво се подава последователно през радиално разположени клапан. В такива електроцентрали вкара не е атенюиран докато се доставят гориво и окислител. По време на работа на детонация вълна на двигателя "опасва" пръстеновидно горивната камера, каза горивна смес, след това има време да се актуализира. Тук, ако файлът трябва да бъде предварително подготвена смес от гориво и окислител спин мотора не се нуждаят от импулс на двигателя в горивната камера - на преден под високо налягане се движи пред вълна на детонация, е необходимо ефективно да се смесват компонентите. Ротари двигател за първи път започва да учи в Съветския съюз през 1950.
Новият български спин детонация ракетен двигател Честотата на детонация въртене е 20 кХц, т.е. милионсекунди детонация вълна може да "тичат" 20 хиляди пъти пръстеновидно горивните. Теоретично, детонационни двигатели, способни да работят в широк диапазон от скорости на полет - от нула до пет числа на Мах, както и използването на допълнителни единици, като компресор, горна граница може да се увеличи до седем или осем числа на Мах. Смята се, че такова задвижване могат да извличат по-голяма мощност, докато консумират по-малко гориво в сравнение с конвенционалните реактивни двигатели. В този случай детонационни двигатели дизайн е сравнително прост: основен аспект, в тях офлайн компресор и много движещи се части.
Поради високата си ефективност на власт, издаден от спин детонационни двигатели в ракети-носители, значително ще намали количеството на гориво и окислител, необходим за производството на полезния товар в орбита. На практика (и това е обща за всички тези вече изброените проекти), намалено тегло на двигателя (и централата ще тежи по-малко в сравнение с конвенционалните ракета), горивото и окислителя ще даде възможност или да се увеличи теглото на тъч носител при запазване размера си, или да го оставите на тъча тегло постоянно, като същевременно намали размерите ракетни. Хвърли тегло стартер - това е теглото на крайния етап на своето гориво и полезен товар.
Свързани статии