Десятилетие науки и технологий: В России создают новый ракетный двигатель

65 лет назад полет Юрия Гагарина стал отправной точкой новой эпохи – эпохи освоения космоса, символизируя мощь человеческого разума и стремительное развитие технологий. В Десятилетие науки и технологий ученые, инженеры и конструкторы продолжают развивать этот потенциал, создавая решения, которые укрепляют технологическое лидерство России.

Опираясь на достижения прошлого, отрасль уверенно движется вперед: в настоящее время первые и вторые ступени всех ракет-носителей типа «Союз» оснащаются двигателями производства Объединенной двигателестроительной корпорации Ростеха. В ближайшей перспективе корпорация представит новый двигатель, предназначенный для запуска первых в России ракет сверхлегкого класса.

Двигатели Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) выводят ракеты в космос, преодолевая силу земного притяжения. Именно они обеспечивают 100% отечественной пилотируемой космонавтики – начиная с исторического полета Юрия Гагарина в 1961 году – а также около 80% всех грузовых космических запусков России. Надежность двигателей достигает 99,9%: перед установкой каждый из них проходит комплекс специальных испытаний, подтверждающих соответствие всем рабочим параметрам.

Производство ракетных двигателей осуществляется на самарском предприятии ОДК-Кузнецов. Предприятие серийно выпускает как ракетные, так и авиационные двигатели, обеспечивая полный цикл производства – от изготовления и сборки до испытаний всех ключевых узлов и готового изделия. Многолетний опыт позволяет снижать себестоимость при сохранении высокой надежности. На сегодняшний день выпущено порядка 12 тысяч ракетных двигателей. Запуски ракет осуществляются с трех космодромов: Байконур, Плесецк и Восточный.

Вместе с этим ОДК-Кузнецов разрабатывает новый жидкостный двигатель для запуска первых в России ракет сверхлегкого класса. Легкие ракеты с новыми двигателями будут предназначены для точного вывода небольших спутников на заданные орбиты Земли. Чем выше точность выведения, тем дольше срок службы аппарата.

«Проект стратегически важный, а мы располагаем мощной конструкторской и технической базой, используем самые современные технологии, что позволит создать совершенный продукт, который откроет новые возможности для вывода российских спутников на околоземную орбиту. Реализация проекта также укрепит позиции ОДК-Кузнецов как разработчика и производителя ракетных двигателей для космических носителей», — отметил Аркадий Деев, заместитель главного конструктора по ракетной технике службы генерального конструктора ОДК-Кузнецов.

Чтобы создать надежный современный ракетный двигатель, конструкторы должны учесть множество факторов. Разрабатываемый жидкостный ракетный двигатель будет работать на экологически чистом топливе: жидком кислороде (окислителе) и нафтиле (горючем). Эти компоненты хранятся в отдельных баках под сравнительно небольшим давлением. Чтобы обеспечить необходимое давление в камере сгорания двигателя, используются специальные насосы окислителя и горючего, которые создают требуемый напор.

Задача двигателя при запуске – как можно эффективнее преобразовать энергию топлива в силу тяги, которая и отрывает ракету от земли. Это происходит так: топливо сгорает, образуется газовый поток, который с большой скоростью вылетает из наконечника. Чем выше скорость выходящего потока, тем сильнее тяга. Большое значение при этом имеет давление и температура в камере сгорания двигателя – чем они выше, тем эффективнее происходит преобразование энергии топлива в силу тяги.

В свою очередь насосы приводятся в действие за счет турбины. При запуске двигателя турбина начинает вращаться благодаря пороховым газам из специальной пусковой камеры. После этого ее работу поддерживают газы, которые образуются в газогенераторе – дополнительная камера сгорания внутри двигателя. В газогенераторе температура ниже, чем в основной камере. Такое разделение необходимо для того, чтобы турбина могла выдерживать высокие температуры.

Чтобы управлять подачей топлива в основную камеру сгорания и в газогенератор, используется специальная автоматика – клапаны, регуляторы расхода топлива и горючего. Это позволяет регулировать тягу двигателя и управлять расходом топлива в баках ракеты.

Новые российские двигатели планируется устанавливать на первую и вторую ступень сверхлегких ракет. На второй ступени будет применяться один двигатель, а на первой – 12. Если один двигатель на первой ступени выйдет из строя, остальные смогут продолжить работу и обеспечить дальнейший полет. Для этого конструкторы закладывают возможность увеличения тяги каждого двигателя на 10%. Кроме того, восемь двигателей, расположенных по краям первой ступени, могут поворачиваться. Это необходимо для управления вектором тяги, что позволяет корректировать траекторию полета ракеты. 

Испытания собранных двигателей будут проводиться на существующих производственных мощностях предприятия. Однако для реализации проекта планируется доработать оборудование под новые задачи, подготовить производство, создать специальную оснастку и наладить сотрудничество с другими предприятиями.

«Задача, которая стоит перед нами очень интересная, мы находимся только в начале пути. ОДК-Кузнецов сегодня ведет разработку действительно нового ракетного двигателя. Впереди много сложных вопросов и проблем, которые предстоит решить коллективу нашего предприятия. Для нового двигателя необходимо проектировать многие узлы и важные детали, будут применяться отечественные материалы и современные технологии, в том числе 3D-печать», — поделился Аркадий Деев.