Ученые повысили безопасность и эффективность многоразовых ракет-носителей

МОСКВА, 11 ноя — РИА Новости. Новую систему подготовки и подачи газа для многоразовых ракет-носителей разработали ученые ОмГТУ. По их словам, это улучшит безопасность и надежность повторного запуска двигателя ракеты. Результаты исследования опубликованы в журнале Chinese Journal of Aeronautics.Современная космонавтика переживает революцию, связанную с переходом к многоразовым системам запуска космических аппаратов. Проблема обеспечения надежного повторного запуска двигателей многоразовых ракет-носителей остается одной из ключевых задач, рассказали ученые Омского государственного технического университета (ОмГТУ).По их словам, существующие решения, основанные на вертикальной посадке и успешно реализованные в проектах SpaceX, китайской Changzheng-9 и европейских инициативах Callisto, Themis и Ariane Next, требуют дополнительных исследований по решению проблемы отхода жидкости от заборного устройства, что создает определенные риски при повторных запусках двигателя.Исследователи ОмГТУ создали новую систему подготовки газа «СН-СОЗ» («Система наддува и обеспечения запуска»), которая, по их ожиданиям, способна значительно улучшить характеристики многоразовых ракет-носителей. Разработка решает ряд проблем, характерных для традиционных решений. Она позволяет уменьшить массу конструкции, сократить затраты гелия и обеспечить условия для безопасного повторного запуска ракетного двигателя.Система выполняет две ключевые функции: нагревает гелий для поддержания давления в топливных баках и готовит газ для системы обеспечения повторного запуска двигателя. Одним из главных новшеств является перенос теплообменников в верхнюю часть топливного отсека. Это позволяет проводить их наземные испытания без запуска двигателя, что значительно сокращает расходы на разработку и тестирование.За счет оптимизации процессов подготовки и подачи газа удалось добиться существенного снижения массы ракеты на 250 кг, что дает возможность увеличить массу выводимой полезной нагрузки.По словам исследователей, это делает «СН-СОЗ» критически важной для многоразовых ракет-носителей и существенно повышает их конкурентоспособность на рынке космических запусков.««Ключевое преимущество разработки в сравнении с существующими аналогами заключается в ее автономности и массовой эффективности. Использование нагретой смеси гелия и продуктов разложения пероксида водорода для наддува баков и работы реактивной системы управления сокращает расход рабочего тела», — рассказал старший преподаватель кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ Владислав Урбанский.© Фото: пресс-служба ОмГТУ

старший преподаватель кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ Владислав Урбанский работает с экспериментальным стендом для проведения исследований тепло и массообмена при наддуве замкнутой емкости

старший преподаватель кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ Владислав Урбанский работает с экспериментальным стендом для проведения исследований тепло и массообмена при наддуве замкнутой емкости

© Фото: пресс-служба ОмГТУ1 из 2© Фото: пресс-служба ОмГТУ

профессор кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ Валерий Трушляков работает с экспериментальным стендом для проведения исследований тепло и массообмена при наддуве замкнутой емкости

профессор кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ Валерий Трушляков работает с экспериментальным стендом для проведения исследований тепло и массообмена при наддуве замкнутой емкости

© Фото: пресс-служба ОмГТУ2 из 2

старший преподаватель кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ Владислав Урбанский работает с экспериментальным стендом для проведения исследований тепло и массообмена при наддуве замкнутой емкости

© Фото: пресс-служба ОмГТУ1 из 2

профессор кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ Валерий Трушляков работает с экспериментальным стендом для проведения исследований тепло и массообмена при наддуве замкнутой емкости

© Фото: пресс-служба ОмГТУ2 из 2Система «СН-СОЗ» также включает механизмы управления в случае нештатных ситуаций. Например, при аварийном отключении двигателя система автоматически переходит в режим аварийной посадки, используя газовую смесь из топливных баков в качестве рабочего тела реактивной системы управления для увода ступени к заданному району.«Таким образом, наша разработка обеспечивает как технические, так и экономические улучшения за счет более рационального использования ресурсов и сниженных затрат на эксплуатацию», — прокомментировал Урбанский.Как объяснили исследователи, повышение эффективности за счет снижения массы на 250–300 кг не оправдывает глобальных конструктивных изменений в тяжелых ракетах-носителях, таких как «Ангара» или «Союз». Однако если рассматривать ракету-носитель сверхлегкого класса, даже такой относительно небольшой выигрыш по массе становится критически важным. Для таких ракет каждая лишняя единица массы может существенно влиять на возможность вывода полезной нагрузки на орбиту.Ракета-носитель сверхлегкого класса в будущем могут занять значительную нишу на рынке услуг по выводу малых космических аппаратов (150–250 кг) на низкую околоземную орбиту (до 200 км). С учетом планов ГК «Роскосмос» по существенному увеличению орбитальной группировки такие решения становятся все более востребованными, что подчеркивает необходимость разработки экономичных и высокоэффективных систем для ракет-носителей сверхлегкого класса, считают авторы исследования.Полученные результаты проекта могут найти практическое применение в организациях ракетно-космической промышленности, в настоящее время разрабатывающих ракеты-носители сверхлегкого класса.Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (№ 2019-0251).