| РД0146 | |
|---|---|
| Тип | безгазогенераторный ЖРД с электроплазменным зажиганием |
| Топливо | жидкий водород |
| Окислитель | жидкий кислород |
| Камер сгорания | 1 |
| Страна |
 Россия |
| Использование | |
| Применение |
Протон-М, Ангара-А5, Русь-М |
| Производство | |
| Конструктор | Конструкторское бюро химавтоматики (главный конструктор Титков Н.Е., ведущий конструктор Липлявый И. В.) |
| Время создания | 1997—2010 |
| Производитель | ЦСКБ-Прогресс,КБХА |
| Производилось | 2010 год |
| Варианты |
РД-0146, РД-0146Д, РД-0146ДМ |
| Массогабаритные характеристики |
|
| Масса | 242 кг[1] |
| Высота | 2200 мм |
| Диаметр | 1250 мм |
| Рабочие характеристики | |
| Тяга | 98 кН |
| Удельный импульс | 463 кгс·с/кг |
| Время работы | 560 с |
| Давление в камере сгорания | 7,9 МПа |
| Зажигание | электроплазменное зажигание |
РД-0146 — серия безгазогенераторных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), разработанных Конструкторским бюро химавтоматики (КБХА) в Воронеже. Предназначены для использования в составе верхних ступеней и разгонных блоков РН, в том числе РН Ангара.
Конструкция
Первый в России ЖРД построенный по безгазогенераторной схеме, обеспечивающей высокую надежность, особенно при многократных включениях[2].
Двигатель впервые в мире выполнен по независимой двухвальной схеме подачи компонентов топлива с последовательной подачей газа на турбины, что позволило продемонстрировать работоспособность системы подачи с оптимальными характеристиками агрегатов[3].
Для привода турбонасосных агрегатов вместо обычного высокотемпературного генераторного газа (до 800 °С) применяется закипевшее горючее. Жидкий водород проходит через рубашку охлаждения камеры сгорания, газифицируется, нагреваясь до 30—150 °C[4], проходит через турбины насосных агрегатов, после чего попадает в камеру сгорания[5].
Разработанный для РД-0146 турбонасос горючего является самым скоростным в мире среди серийных ЖРД[6] при рабочей частоте вращения ротора до 125 000 об/мин[7]. Лишь на одном двигателе это значение было превзойдено: ротор малогабаритного гексанового турбонасоса ядерного РД-0410, также разработанного КБХА, но не пошедшего в серию, вращался с частотой до 160 000 об/мин[5].
Низкооборотные преднасосы, входящие в состав двигателя, обеспечивают работоспособность двигателя при низких баковых давлениях компонентов.[3]
В конструкции двигателя применены: электроплазменное зажигание, оребрение огневой стенки камеры, шаровые пуско-отсечные клапаны, современные титановые и алюминиевые сплавы, нагруженные узлы турбонасосных агрегатов выполнены из титана по гранульной технологии, насадок расширяющейся части сопла выполнен радиационно охлаждаемым из углерод-углеродного композитного материала[2].
Варианты
| Версия | РД-0146 | РД-0146Д | РД-0146ДМ | РД-0146Д-1 |
|---|---|---|---|---|
| Компоненты топлива | жидкий кислород / жидкий водород | жидкий кислород / жидкий водород | жидкий кислород / сжиженный природный газ | жидкий кислород / жидкий водород |
| Соотношение компонентов топлива (О/Г) | 5,9 / 1,0 | 5,9 / 1,0 | ||
| Тяга в пустоте, тс (кН) | 10,0 (98,0) | 7,5 (68,6) | 6,6 (64,7) | 9 |
| Удельный импульс тяги в пустоте, кгс·с/кг (м/с) | 463 (4542) | 470 (4690) | 362 (3547) | 470 (4690) |
| Давление в камере сгорания, кг/см² (МПа) | 80,8 (7,9) | 60,0 (5,9) | 60,0 (5,9) | 71,5 |
| Обороты ТНА горючего, об/мин | 123 200 | 98 180 | 45 230 | |
| Обороты ТНА окислителя, об/мин | 40 600 | 32 800 | ||
| Максимальное время работы в полёте, с | 560 | 1350 | 190 | |
| Количество включений в полёте | 1 | 5 | 1 | |
| Высота, мм | 2200 | 3558 | 2200 | |
| Диаметр среза сопла, мм | 710 | 960 | 960 | |
| Диаметр среза сопла с насадком, мм | 1250 | 1950 | 1250 | |
| Начало разработки | 1997 | 2008 | 2007 | 2018 |
РД-0146Д
На базе двигателя РД-0146 разрабатывается кислородно-водородный ЖРД РД-0146Д тягой 7,5 тс (главный конструктор Лобов С. Д., ведущий конструктор Космачев Ю. П.). Двигатель предназначен для использования в составе кислородно-водородного разгонного блока (РБ) тяжёлого класса РН «Ангара», а также может найти применение на верхних ступенях перспективных РН[9]. РД-0146Д обладает возможностью многократного включения в ходе полёта[3]. Особенностью двигателя РД-0146Д является исполнение выходной части сверхзвукового сопла в виде сдвижного насадка радиационного охлаждения из углерод-углеродного композиционного материала[4].
РД0146Д-1
С 2018 года КБХА занимается разработкой модифицированного двигателя РД0146Д-1 тягой 9 тс для РН Ангара.
Предыстория
До РД-0146 в СССР и России ЖРД подобной схемы не разрабатывались. Конструкторское бюро химического машиностроения (КБХМ) в начале работ по двигателю 11Д56 по проекту Н-1/Л-3 рассматривало безгазогенераторную схему, но отказалось от неё по ряду причин[10][11][12]. КБХА приступило к работе с водородом сразу на 200-тонном РД-0120 для ракеты-носителя (РН) «Энергия», на котором при такой схеме было крайне сложно реализовать высокие удельные характеристики (прежде всего, высокое давление в камере, расчётную тягу и удельный импульс на земле, а также габариты и массу)[5].
Предшественником первого отечественного безгазогенераторного кислородно-водородного двигателя можно считать ЖРД РО-95. В 1988 году КБХА получило от РКК «Энергия» техническое задание на создание этого двигателя для разгонных блоков РН «Буран-Т» и «Вулкан», но работы ограничились только эскизным проектированием[13].
Разработка
В 1997 году КБХА по техническому заданию ГКНПЦ им. М. В. Хруничева начата разработка кислородно-водородного двигателя РД-0146 тягой 10 тс с высотным соплом[3]. Разработку финансировала и американская компания Pratt & Whitney, оплатившая создание макета РД-0146, представленного на Ле Бурже 2001, а также изготовление стендового образца для огневых испытаний и показа потенциальным покупателям в США. Помимо этого компания Pratt & Whitney заключила контракт с КБХА на продажу двигателей по всему миру за исключением стран СНГ. C 2004 года планировалось начать продажу РД-0146[5][7].
10 октября 2009[уточнить] года была завершена разработка турбонасосного агрегата для РД-0146.
В настоящее время[когда?][4][14]:
- дорабатывается модификация двигателя с использованием в связке из четырёх двигателей для второй ступени ракет-носителей среднего класса повышенной грузоподъёмности, которые будут запускаться с космодрома «Восточный»;
- разрабатывается ЖРД РД-0146Д для разгонного блока КВТК третьей версии ракеты-носителя «Ангара-А5»;
- отработка модификации РД-0146ДМ с использованием сжиженного природного газа в качестве горючего.
Испытания
При работе над РД-0146 была изменена методика испытаний. По ранее принятой отечественной методике испытаний ЖРД замкнутой схемы ставился на стенд в собранном виде. В случае каких-либо конструктивных недоработок во время испытаний весь двигатель выходил из строя. После этого необходимо было производить его переборку, дефектацию и вносить изменения в конструкцию[5].
Новая методика заключается в разделении двигателя на три части: экспериментальные установки систем жидкого кислорода, экспериментальные установки систем жидкого водорода и камеры с запальниками. И только после отработки этих систем по отдельности двигатель начинают испытывать в собранном виде. Так при испытании системы подачи жидкого кислорода был обнаружен и исправлен конструкторско-технологический дефект[5].
На следующем этапе испытывалась камера сгорания. Испытания проходили при нагрузках 60—70 % от номинальной. Во время испытаний была отработана система поджига компонентов топлива в разных агрегатных состояниях[5].
Последней испытывалась установка с жидким водородом. Для его получения КБХА специально построило завод мощностью 100 кг/сут[7], который стал вторым в России[5].
9 октября 2001 года прошли первые огневые испытания РД-0146. При первом пуске двигатель проработал всего 8,5 секунд при режиме, соответствующем 50 % штатного[5].
К 2011 году проведено 30 огневых испытаний на 4 образцах двигателя с суммарной наработкой в 1680 секунд[2]. Испытания показали отклонения от математической модели на 2—4 %[5]. Отказов и аварий при испытаниях не было[2].
23 августа 2012 года успешно прошли первые огневые испытания кислородно-водородного двигателя РД-0146Д[15][16].
30 ноября 2012 года успешно прошли первые огневые испытания кислородно-водородного двигателя РД-0146Д с лазерной системой зажигания совместной разработки КБХА и Исследовательского центра имени М. В. Келдыша, разрабатываемой в рамках опытно-конструкторской работы «Двина-КВТК»[17][18].
28 октября 2013 года успешно проведена первая серия огневых испытаний этапа доводочных испытаний двигателя РД-0146Д[19][20].
20 ноября 2013 года успешно проведены огневые испытания двигателя РД-0146Д в высотных условиях — впервые реализован запуск в штатных условиях вакуума и обеспечено безотрывное истечение в сопле за счет использования газодинамической трубы[21][22].
Проведено более 100 испытаний с суммарной наработкой свыше 5000 секунд[3]. В рамках создания ЖРД семейства РД-0146 были проведены огневые испытания[4]:
- двигателя РД-0146 с лазерным поджигом компонентов топлива;
- двигателя РД-0146Д в штатных условиях вакуума;
- двигателя РД-0146ДМ на топливе жидкий кислород — сжиженный природный газ.
29 декабря 2021 года Роскосмос сообщил о успешном испытании двигателя РД0146Д-1, в ходе которого включение, работа на заданных режимах и останов двигателя прошли в полном соответствии с заложенной программой.[23][24]
См. также
Примечания
- ↑ Журнал «Новости космонавтики», 2001, Таблица — Кислородно-водородные двигатели безгазогенераторной схемы.
- ↑ 1 2 3 4 История. РД0146. КБХА. Дата обращения: 25 декабря 2010. Архивировано 26 сентября 2011 года.
- ↑ 1 2 3 4 5 РД-0146/0146Д. НПО «Энергомаш». Дата обращения: 23 сентября 2019. Архивировано 23 сентября 2019 года.
- ↑ 1 2 3 4 5 РД0146. РД0146Д. Ракета-носитель «Ангара-А5». КБХА. Архивировано 8 марта 2019 года.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Журнал «Новости космонавтики», 2001.
- ↑ Двигатель «Ангары» оснастят уникальным турбонасосом. Газета «Известия» (8 октября 2009). Дата обращения: 23 сентября 2019. Архивировано 23 сентября 2019 года.
- ↑ 1 2 3 Полёт нормальный. Воронежское КБ делает новые двигатели. Газета «Известия» (20 декабря 2002). Архивировано 1 ноября 2009 года.
- ↑ Журнал «Космическая техника и технологии», 2014, Таблица 2 — Основные параметры двигателей семейства РД-0146, с. 65.
- ↑ История. РД0146Д. КБХА. Дата обращения: 25 декабря 2010. Архивировано 26 сентября 2011 года.
- ↑ Афанасьев И. Космодром, где ракеты остаются на Земле // «Новости космонавтики» : журнал. — М.: Издательский центр «Экспринт», 1999. — Т. 9, вып. №12 (203). — С. 56—57. — ISSN 1561-1078. Архивировано 6 марта 2012 года.
- ↑ Афанасьев И. Звездочка для Индии // «Новости космонавтики» : журнал. — М.: Издательский центр «Экспринт», 2000. — Вып. №1 (204). — ISSN 1561-1078. Архивировано 27 марта 2011 года.
- ↑ Афанасьев И. Звездочка для Индии // «Новости космонавтики» : журнал. — М.: Издательский центр «Экспринт», 2000. — Вып. №2 (205). — ISSN 1561-1078. Архивировано 12 мая 2011 года.
- ↑ Журнал «Космическая техника и технологии», 2014, Кислородно-водородные ЖРД безгазогенераторной схемы, с. 63.
- ↑ Жидкостный ракетный двигатель РД-0146. ГКНПЦ имени М. В. Хруничева.
- ↑ В ОАО КБХА успешно прошли огневые испытания безгазогенераторного кислородно-водородного двигателя РД0146Д. КБХА (27 августа 2012).
- ↑ В Воронеже проведены первые огневые испытания кислородно-водородного двигателя РД0146Д. REGNUM (27 августа 2012). Дата обращения: 23 сентября 2019. Архивировано 23 сентября 2019 года.
- ↑ В КБХА проведены испытания ракетного двигателя с лазерной системой зажигания. КБХА (4 декабря 2012). Дата обращения: 24 сентября 2019. Архивировано 15 августа 2020 года.
- ↑ КБХА провело первые в РФ испытания ракетного двигателя РД0146Д. «РИА Новости» (5 декабря 2012). Дата обращения: 24 сентября 2019. Архивировано 24 сентября 2019 года.
- ↑ В КБХА успешно начат этап доводочных испытаний кислородно-водородного двигателя РД0146Д. КБХА (1 ноября 2013).
- ↑ Воронежское КБХА провело испытания двигателя для «Ангары-А5». «РИА Новости» (1 ноября 2013). Дата обращения: 23 сентября 2019. Архивировано 23 сентября 2019 года.
- ↑ В КБХА проведены испытания двигателя РД0146Д в высотных условиях. КБХА (22 ноября 2013).
- ↑ На воронежском КБХА ракетный двигатель РД0146Д испытали в высотных условиях. REGNUM (25 ноября 2013). Дата обращения: 23 сентября 2019. Архивировано 23 сентября 2019 года.
- ↑ Новости. Проведены испытания кислородно-водородного двигателя для «Ангары-А5». www.roscosmos.ru. Дата обращения: 30 декабря 2021. Архивировано 29 декабря 2021 года.
- ↑ Госкорпорация «Роскосмос». Telegram. Дата обращения: 29 декабря 2021. Архивировано 29 декабря 2021 года.
Литература
- Гуртовой А. А., Лобов С. Д., Рачук В. С., Шостак А. В. Работы КБ химавтоматики по созданию кислородно-водородных жидкостных ракетных двигателей // «Космическая техника и технологии» : журнал. — Королёв: РКК «Энергия», 2014. — Вып. 1 (4). — С. 60—66. — ISSN 2308-7625.
- Афанасьев И. Огневые испытания воронежского ЖРД // «Новости космонавтики» : журнал. — М.: Издательский центр «Экспринт», 2001. — Вып. №12 (227). — ISSN 1561-1078. Архивировано 9 ноября 2011 года.
Ссылки
- РД-0146/0146Д. НПО «Энергомаш» имени академика В. П. Глушко.
- РД0146. РД0146Д. Ракета-носитель «Ангара-А5». КБХА.
- Жидкостный ракетный двигатель РД-0146. ГКНПЦ имени М. В. Хруничева.
- Anatoly Zak. RD-0146 rocket engine (англ.). RussianSpaceWeb.com.
Эта страница в последний раз была отредактирована 6 января 2024 в 13:17.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.