Войти

X

Логин:   
Пароль:

восстановить пароль

регистрация

Служба в армии

Ссылки

Поиск

Это интересно

Оперативно тактический ракетный комплекс Луна, Луна-М

---

Знаменск

---

Космическая программа третьего рейха

---

Космодром Байконур

---

Испытания Тополя-М с прямоточным реактивным двигателем scramjet

---

Реклама

12 век. Китай. По распоряжению императора Ю-Суна, празднование наступающего нового года должно пройти особенно пышно.  И помочь в этом должно случайное открытие китайских алхимиков. Подобно многим, они упорно искали рецепт эликсира бессмертия, но смешав селитру, древесный уголь и серу получили нечто иное: чёрный порошок, который горел медленно, устойчиво и ярко. Тысячи коротких бамбуковых палок, набитых этим порошком были брошены в костры и они озарили в новогоднюю ночь первым в истории человечества фейерверком. 

Сейчас этот порошок принято называть дымным порохом. Наблюдая за тем, как подпрыгивают и даже взлетают бамбуковые палки набитые порохом, средневековые китайцы быстро научились использовать реактивную тягу  не только в увеселительных целях. Заглушив  бамбуковую трубку с одного конца, они, по сути,  сделали первый твёрдотопливный реактивный двигатель на смесевом топливе. Доподлинно известно, что бамбуковые ракеты пытались использовать и в боевых целях. Существует легенда о китайском изобретателе, сконструировавшем примитивную систему залпового огня на базе таких ракет. Как ни парадоксально это звучит, но и сейчас, твёрдотопливный реактивный двигатель, по сути, всё та же заглушённая с одного конца трубка, только выполненная из других материалов и набитая  более совершенным топливом. 

На протяжении многих веков это изобретение оставалось в неизменном виде, без каких-либо намёков на прогресс. Появившийся позже бездымный порох дал сильный толчок развитию огнестрельного оружия и артиллерии, но в качестве топлива для ракет оказался даже хуже чем его дымный предшественник. Акцент в разработках учёных окончательно сместился в сторону артиллерии. Впрочем случались и редкие  попытки боевого применения ракет. Например в первую мировую войну ими иногда вооружали французские самолёты, чтобы сбивать вражеские дирижабли. После 100-120 метров разгона пороховым двигателем, ракета по инерции преодолевала расстояние до 450 метров. Нетрудно заметить, что конструкция этих ракет за много веков не претерпела никаких изменений.

В начале прошлого века, после выхода в свет научных трудов К.Э.Циолковского, интерес к этому направлению возобновился. В Москве и Ленинграде появились первые группы энтузиастов занимавшихся изучением реактивного движения, из среды которых вышли первые российские конструкторы ракет и ракетных двигателей. В 30-ых годах прошлого века силами энтузиастов из ГИРД была сконструирована и успешно испытана первая в России ракета на жидком топливе ГИРД-09. Топливом для этой ракеты служил загущённый канифолью бензин, а окислителем - газообразный кислород. Двигатель развивал тягу в 50 кгс., а общий вес ракеты составлял 19 кг. В годы начавшейся второй мировой  появились и первые образцы эффективного ракетного оружия с двигателями на твёрдом топливе. Одним из примеров может служить легендарная "Катюша" с ракетами РС-132. По конструкции снаряда-ракета РС-132 представлял из себя наполненный нитроцеллюлозой цилиндр с соплом. В качестве боевой нагрузки снаряд нёс 4,9 кг взрывчатки, эквивалентные по силе связке из шести противотанковых гранат. При общем весе в 42,5 кг снаряд доставлял взрывчатку на расстояние до 8,5 км.

Существующие на тот момент  технологии и рецептуры не позволяли получить топливные шашки больших и стабильных по характеристикам размеров , по этому максимальная тяга развиваемая двигателями той поры исчислялась несколькими килограммами, а практическое применение сводилось к малогабаритным неуправляемым ракетам для систем залпового огня и авиации. Для снарядов "Катюш" применялись шашки диаметром до 200 мм, сгоравшие за несколько секунд. И это был предел. Для больших ракет требовались шашки гораздо больших размеров, медленно горящие и выдерживающие длительное хранение без изменения основных свойств. 

Настоящим прорывом стал сконструированный в годы второй мировой двигатель для ракеты ФАУ-2. Немецкие специалисты во главе с Вернером Фон Брауном применив в качестве топлива спирт и жидкий кислород в качестве окислителя, построили небывало мощный по тем временам двигатель, развивавший тягу в несколько десятков тонн. И это был качественный скачёк позволивший конструкторам создавать по настоящему крупные ракеты, способные достигать больших скоростей и положивший начало эре освоения космоса.

На несколько десятилетий жидкостные реактивные двигатели стали основой для всех новых ракет. Применявшиеся на первых порах спирт в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя оказались не самой эффективной парой и её заменили на связку керосин-кислород, которая используется и по сей день, наряду с водородно-кислородными двигателями. 

Однако, для военных нужд требовались совсем другие компоненты топлива. Жидкий кислород имеет свойство быстро испаряться, а это значит, что ракета не могла долго находиться в заправленном состоянии. Стартовые комплексы получались громоздкими, а процедуры подготовки ракеты к старту длительными и сложными. Уже в начале 50-ых годах на ракетах военного назначения появились  двигатели использующие двухкомпонентное самовоспламеняющееся топливо, которое позволило держать ракету в заправленном состоянии до нескольких лет. 

Это решило проблему лишь частично - заправка ракет по прежнему оставалась сложной и опасной процедурой, поскольку новые виды топлива были к тому же ещё и токсичны. Взоры конструкторов двигателей для боевых ракет снова повернулись к твёрдому топливу.

Пальму первенства в разработке новых видов твёрдого топлива захватили американцы и вскоре на вооружении появились ракеты для подлодок "Трайдент" и межконтинентальная баллистическая ракета "Minuteman" стартовой массой в 29,7 т. Двигатель развивал тягу в 933 кн. С нашей стороны с небольшим опозданием последовали ракеты среднего радиуса действия РТ-15 и МБР РТ-1. При этом стало очевидно, что в вопросах создания твёрдого топлива американцы заметно обогнали своих российских коллег. Первая ступень "Minuteman" была выполнена с использованием крупногабаритной монолитной шашки, в то время как РТ-1 пришлось составлять из нескольких спаренных ускорителей с шашками небольшого диаметра.

Особенности эксплуатации обусловили и сферы применения тех или иных двигателей.  ЖРД имеют наибольший среди химических двигателей удельный импульс. Они  позволяют гибко управлять тягой двигателя, могут быть остановлены и снова запущены в любой момент. Твёрдотопливные двигатели погасить невозможно.  Для управляемой отсечки тяги ТТРД используют ряд раструбов, направленных в сторону противоположную движению ракеты. В нужный момент пиропатроны разрушают заглушки раструбов, которые формируют тормозящую реактивную тягу.   

Более низкая температура реактивной струи и омывание несгоревшими компонентами стенок сопла упрощает изготовление и снижает вес двух самых больших деталей двигателя - камеры сгорания и сопла. Баки с компонентами топлива, как правило, не испытывают больших нагрузок, что позволяет упростить их конструкцию и снизить суммарный вес ракеты. В твердотопливных  ракетах, бак с топливом, по сути,  является и камерой сгорания, что вынуждает делать их с большим запасом прочности и большим суммарным весом. Тем не менее, обязательное применение насосов для подачи топлива в ЖРД, сводит это преимущество на нет, применительно в малогабаритным ракетам. 

ЖРД достаточно компактен и часто устанавливается на качающейся подвеске, позволяющей без проблем   отклонять вектор тяги в достаточно широких пределах. Работающие на керосине или связке водород-кислород гораздо более экологичны, что особенно актуально в наши дни. В случае возврата, ЖРД чаще всего может быть использован повторно, а твёрдотопливные двигатели до недавнего времени были большей частью одноразовыми.

Твердотопливные двигатели, с другой стороны, гораздо более просты в изготовлении и соответственно более надёжные. Собранная на заводе ракета с таким двигателем, как правило, легко поддаётся транспортировке, хранению и в дальнейшем обслуживании практически не нуждается. Боевые твердотопливные ракеты могут находиться на дежурстве десятилетиями. 

В наши дни, основная сфера применения твердотопливных двигателей это боевые ракеты и ускорители для ракетоносителей. Маршевые двигатели ракетоносителей и тяжёлых боевых ракет, малогабаритные вспомогательные двигатели и двигатели ориентации на космических аппаратах - это главная сфера применения жидкостных двигателей.

Середа Ян.

Пожалуйста, оцените эту статью. Ваше мнение очень важно для нас (1 - очень плохо, 5 - отлично)
1    2    3    4    5