Promremont34.ru

Авто мастеру
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем отличается реактивный и ракетный двигатель

Двигатель для космолета: на чем люди полетят в дальний космос

Многие специалисты считают именно английский проект самым революционным: если США и СССР развивали традиционные ракетные технологии, заложенные еще Вернером фон Брауном, то Великобритания решила создать принципиально новый воздушно-космический самолет. Самим аппаратом занималась British Aerospace, а уникальный воздушно-реактивный двигатель должна была разработать компания Rolls-Royce. Планировалось, что HOTOL будет взлетать с разгонной аэродромной тележки, двигатель начнет работать в воздушно-реактивном режиме (до высоты около 28 км), используя в качестве окислителя забортный воздух, после чего перейдет в режим классического ракетного жидкостного двигателя. Создание такого двигателя и сейчас задача почти фантастическая, что же говорить о восьмидесятых годах. Довольно скоро Rolls-Royce столкнулась с рядом трудностей, повлекших незапланированный рост затрат на исследовательские работы. В итоге British Aerospace решила отказаться от революционного двигателя и вступить в кооперацию с СССР, переименовав проект в Interim HOTOL. Аппарат планировали оснастить советскими ЖРД и запускать с модифицированного самолета Ан-225. Сотрудничество началось в 1991-м, однако в этом же году Советский Союз закончил свое существование, похоронив под своими обломками и совместный проект.

Первые бои

О них приходится говорить именно так — во множественном числе, ибо было их два.

25 июля 1944 года реактивный германский «Мессершмитт» атаковал в районе Мюнхена разведчик DH.98 Mosquito из 544-й эскадрильи Королевских ВВС.

Автор фото, Getty

В Британии «Глостер Метеор», конечно, не столь знаменит как «Спитфайр», но их много в музеях, их реставрируют, и есть даже машины в летном состоянии. Этот самолет следует со снятыми консолями крыльев в Музей реактивной авиации в Глостершире

Существует версия, согласно которой британский самолет был сбит — главным оружием двухмоторного разведывательного «Москито» была скорость, однако именно это не играло никакой роли в схватке с реактивным перехватчиком.

Между тем, на сайте КВВС в разделе, посвященном истории авиабазы «Бенсон», с которой взлетал «Москито», говорится, что ему удалось скрыться в облаках после 20 минут погони.

Германский самолет принадлежал группе Erprobungskommando 262 (сокращенно — Ekdo 262), это была испытательная авиачасть, которая тестировала новые машины в боевых условиях.

27 июля первые боевые вылеты совершили британские F.Mk I Gloster Meteor, которыми была вооружена 616-я эскадрилья.

Эти скоростные самолеты казались командованию КВВС спасительным решением проблемы «Фау-1» — немецких крылатых ракет, которыми в то время активно обстреливали Лондон.

«Метеоры» к этому моменту уже были приняты на вооружение и сведены в эскадрилью №616.

Отсюда и неразбериха с первенством в боевом применении истребителей — «Мессершмитт» из испытательной группы, по мнению некоторых историков, не мог считаться самолетом на боевом задании.

Правда, на сайте КВВС именно этот бой признан первой воздушной схваткой реактивного самолета в истории.

Ядерный ракетный двигатель строят для полетов на Марс. Чем он опасен?

NASA разработает ядерный двигатель для быстрого полета на Марс. Ракеты с ядерными двигателями будут более мощными и вдвое более эффективными, чем с химическими, которые используются сегодня. Рассказываем подробнее о разработке, как быстро она будет передвигаться и чем опасна.

Читайте «Хайтек» в

Что такое ядерный ракетный двигатель?

Ядерный ракетный двигатель (ЯРД) — разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги.

Традиционный ЯРД в целом представляет собой конструкцию из нагревательной камеры с ядерным реактором как источником тепла, системы подачи рабочего тела и сопла. Рабочее тело (как правило — водород) подается из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу.

Существуют различные конструкции ЯРД: твердофазный, жидкофазный и газофазный — соответствующие агрегатному состоянию ядерного топлива в активной зоне реактора — твердое, расплав или высокотемпературный газ (либо даже плазма).

Твердофазный ядерный ракетный двигатель

В твердофазных ЯРД (ТфЯРД) делящееся вещество, как и в обычных ядерных реакторах, размещено в сборках-стержнях (ТВЭЛах) сложной формы с развитой поверхностью, что позволяет эффективно нагревать газообразное рабочее тело (обычно — водород, реже — аммиак), одновременно являющееся теплоносителем, охлаждающим элементы конструкции и сами сборки.

Температура нагрева ограничена температурой плавления элементов конструкции (не более 3000 К). Удельный импульс твердофазного ЯРД, по современным оценкам, составит 850–900 с, что более чем вдвое превышает показатели наиболее совершенных химических ракетных двигателей.

Наземные демонстраторы технологий ТфЯРД в ХХ веке были созданы и успешно испытаны на стендах (программа NERVA в США, РД-0410 в СССР).

Газофазный ядерный ракетный двигатель

Газофазный ядерный реактивный двигатель (ГЯРД) — концептуальный тип реактивного двигателя, в котором реактивная сила создаётся за счёт выброса теплоносителя (рабочего тела) из ядерного реактора, топливо в котором находится в газообразной форме или в виде плазмы. Считается, что в подобных двигателях удельный импульс составит 30–50 тыс. м/с.

Читать еще:  Датчик числа оборотов двигателя шкода октавия

Перенос тепла от топлива к теплоносителю достигается в основном за счет излучения, большей частью в ультрафиолетовой области спектра (при температурах топлива около 25 000 °C).

Ядерный импульсный двигатель

Атомные заряды мощностью примерно в килотонну на этапе взлета должны взрываться со скоростью один заряд в секунду. Ударная волна — расширяющееся плазменное облако — должна была приниматься «толкателем» — мощным металлическим диском с теплозащитным покрытием и потом, отразившись от него, создать реактивную тягу.

Импульс, принятый плитой толкателя, через элементы конструкции должен передаваться кораблю. Затем, когда высота и скорость вырастут, частоту взрывов можно будет уменьшить. При взлете корабль должен лететь строго вертикально, чтобы минимизировать площадь радиоактивного загрязнения атмосферы.

В США космические разработки с использованием импульсных ядерных ракетных двигателей осуществлялись с 1958 по 1965 год в рамках проекта «Орион» компанией «Дженерал Атомикс» по заказу ВВС США.

По проекту «Орион» проводились не только расчеты, но и натурные испытания. Летные испытания моделей летательного аппарата с импульсным приводом (для взрывов использовалась обычная химическая взрывчатка).

Были получены положительные результаты о принципиальной возможности управляемого полёта аппарата с импульсным двигателем. Также для исследования прочности тяговой плиты проведены испытания на атолле Эниветок.

Во время ядерных испытаний на этом атолле покрытые графитом стальные сферы были размещены в 9 м от эпицентра взрыва. Сферы после взрыва найдены неповрежденными, тонкий слой графита испарился (аблировал) с их поверхностей.

В СССР аналогичный проект разрабатывался в 1950–1970-х годах. Устройство содержало дополнительные химические реактивные двигатели, выводящие его на 30–40 км от поверхности Земли. Затем предполагалось включать основной ядерно-импульсный двигатель.

Основной проблемой была прочность экрана-толкателя, который не выдерживал огромных тепловых нагрузок от близких ядерных взрывов. Вместе с тем были предложены несколько технических решений, позволяющих разработать конструкцию плиты-толкателя с достаточным ресурсом. Проект не был завершен. Реальных испытаний импульсного ЯРД с подрывом ядерных устройств не проводилось.

Ядерная электродвигательная установка

Ядерная электродвигательная установка (ЯЭДУ) используется для выработки электроэнергии, которая, в свою очередь, используется для работы электрического ракетного двигателя.

Подобная программа в США (проект NERVA) была свернута в 1971 году, но в 2020 году американцы вновь вернулись к данной теме, заказав разработку ядерного теплового двигателя (Nuclear Thermal Propulsion, NTP) компании Gryphon Technologies для военных космических рейдеров на атомных двигателях для патрулирования окололунного и околоземного пространства, также с 2015 года идут работы по проекту Kilopower.

С 2010 года в России начались работы над проектом ядерной электродвигательной установки мегаваттного класса для космических транспортных систем (космический буксир «Нуклон»). На 2021 год ведется отработка макета; к 2025 году планируется создать опытные образцы данной ядерной энергоустановки; заявлена плановая дата летных испытаний космического тягача с ЯЭДУ — 2030 год.

Мощность

По оценкам А. В. Багрова, М. А. Смирнова и С. А. Смирнова, ядерный ракетный двигатель может добраться до Плутона за 2 месяца и вернуться обратно за 4 месяца с затратой 75 тонн топлива, до Альфы Центавра за 12 лет, а до Эпсилона Эридана за 24,8 года.

Ядерный двигатель опасен?

Основным недостатком является высокая радиационная опасность двигательной установки:

  • потоки проникающей радиации (гамма-излучение, нейтроны) при ядерных реакциях;
  • вынос высокорадиоактивных соединений урана и его сплавов;
  • истечение радиоактивных газов с рабочим телом.

Использование открытия российских ученых в гражданском секторе тесно связано с безопасностью ядерной силовой установки. Нужно было обеспечить безопасность его выхлопа.

Защита малогабаритного ядерного двигателя меньше, чем у большего по размерам, поэтому нейтроны будут проникать в «камеру сгорания», тем самым с некоторой вероятностью делая радиоактивным все вокруг.

Азот и кислород имеют радиоактивные изотопы с малым временем полураспада и не опасны. Радиоактивный углерод вещь долгоживущая. Но есть и хорошие новости.

Радиоактивный углерод образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей. Но главное, концентрация углекислого газа в сухом воздухе составляет всего 0,02÷0,04%.

Учитывая же, что процент углерода, становящийся радиоактивным, величина еще на несколько порядков меньшая, предварительно можно считать, что выхлоп ядерных двигателей не более опасен, чем выхлоп ТЭЦ, работающей на угле.

Собираются ли использовать ядерный двигатель для новейших полетов в космос?

Да, в начале февраля стало известно, что NASA проведет тестирование новейшего ядерного двигателя для полетов на Марс. Ожидается, что с его помощью можно будет добраться до Красной планеты всего лишь за три месяца.

В последние годы ученые и инженеры NASA и других космических агентств мира активно обсуждают планы по постройке постоянных обитаемых баз на поверхности Луны и Марса.

  • В чем его преимущества?

Главным ключом к обеспечению их автономности и удешевлению постройки специалисты NASA считают технологии трехмерной печати, позволяющие использовать воду и местные ресурсы — почву, горные породы и газы из атмосферы — для постройки зданий базы прямо на месте.

Читать еще:  Характеристики двигателя туарег бензин

Подобные принтеры, как показывают опыты на борту МКС и на Земле, позволяют напечатать почти все необходимое для жизни колонистов на Марсе, за исключением одного, самой главного компонента базы — источника питания, чья мощность была бы достаточной для обеспечения работы самого 3D-принтера, а также питания и обогрева всей базы.

В рамках подготовки NASA к высадке на Марс в 2035 г. американская компания Ultra Safe Nuclear Technologies (USNT) из Сиэтла предложила свое решение — ядерный тепловой двигатель (NTP)

  • Каким будет ядерный двигатель?

USNT предлагает классическое решение — ядерный двигатель с использованием сжиженного водорода в качестве рабочего тела: ядерный реактор вырабатывает тепло из уранового топлива, эта энергия нагревает жидкий водород, проходящий по теплоносителям, который расширяется в газ и выбрасывается через сопло двигателя, создавая тягу.

Одна из основных проблем при создании такого типа двигателей — найти урановое топливо, которое может выдерживать резкие колебания температуры внутри двигателя. В USNT утверждают, что решили эту проблему, разработав топливо, которое может работать при температурах до 2 400 градусов Цельсия.

Топливная сборка содержит карбид кремния: этот материал, используемый в слое триструктурально-изотропного покрытия, образует газонепроницаемую преграду, препятствующую утечке радиоактивных продуктов из ядерного реактора, защищая космонавтов.

Кроме того, для защиты экипажа и на случай непредвиденных ситуаций ядерный двигатель не будет использоваться во время старта с Земли — он начнет работу уже на орбите, чтобы минимизировать возможные повреждения в случае аварии или нештатной работы.

КНДР испытала собственный ракетный поезд

КНДР активно занимается разработкой новых ракетных вооружений всех основных классов, предназначенных для обеспечения стратегического сдерживания. Новым шагом в этом направлении стало создание первого собственного боевого железнодорожного ракетного комплекса (БЖРК). Испытания этого изделия с учебно-боевым пуском ракеты начались несколько дней назад.

На стадии испытаний

В последние дни армия и промышленность Северной Кореи провели несколько испытаний разного ракетного оружия. Так, 11-12 сентября прошли успешные проверки перспективного подвижного комплекса с крылатой ракетой. В официальном сообщении это изделие назвали стратегическим оружием, имеющим особое значение для обороны страны.

15 сентября Минобороны Южной Кореи сообщило о проведении КНДР двух новых пусков ракет. Было установлено, что баллистические ракеты стартовали из центральных внутренних районов КНДР. Преодолев маршрут длиной в несколько сотен километров, ракеты упали в Японском море. Силы самообороны Японии подтвердили эту информацию, а также отметили, что северокорейские ракеты затонули за пределами территориальных вод и исключительной экономической зоны. Как всегда, официальные лица стран осудили КНДР.

Вскоре Центральное телеграфное агентство Кореи раскрыло официальную информацию об испытаниях. Кроме того, были опубликованы фотоснимки и видеозапись БЖРК на позиции, подготовки к пуску и старта ракет.

По данным ЦТАК, утром 15 сентября железнодорожный ракетный полк, оснащенный комплексами нового типа, получил задание выйти в горную местность и нанести учебный удар по условной цели на дальности 800 км. Расчет комплекса своевременно вышел на заданную огневую позицию, произвел развертывание, а затем запустил две ракеты. Испытания завершены успешным поражением намеченной цели.

ЦТАК сообщает, что БЖРК используется впервые, и целью испытаний являлись отработка боевого применения, оценка боевой готовности и определение общего потенциала. Комплекс создан с целью «повышения способности нанесения интенсивных одновременных ударов» по объектам противника.

Оригинальный облик

Опубликованные фото- и видеоматериалы показывают общий облик нового северокорейского БЖРК, хотя и не раскрывают все его особенности. При этом есть все основания полагать, что в показательных испытаниях задействовали комплекс неполного состава, не вполне соответствующий требованиям реального дежурства.

БЖРК для испытательных пусков отличается ограниченным набором средств. В его состав вошли тепловоз М62 и два вагона со специальным оснащением. Первый, вероятно, предназначен для транспортировки расчета и различных технических средств. Во втором смонтированы пусковые установки и другие системы. Оба специальных вагона замаскированы под обычные крытые грузовые. Таким образом, средства ракетного комплекса внешне почти не отличаются от обычного подвижного состава железных дорог.

Вагон-пусковая установка использует стандартные двухосные тележки. При этом под бортами имеются две пары домкратов для опоры на насыпь и горизонтирования. Корпус вагона отличается наличием открываемой крыши из двух половин; створки раскрываются раздельно. Кроме того, в передней и задней частях вагона предусматриваются дополнительные боковые люки для отвода реактивных газов.

В центре вагона, за штатным дверным проемом, заметен некий кожух защитного цвета, наполнение которого неясно. Также внутри вагона располагаются две подъемные пусковые направляющие для ракет. Левая (по ходу движения) установка находится в передней части вагона, правая – в задней. Таким образом, в транспортном положении две ракеты лежат рядом и «навстречу» друг другу.

Читать еще:  Что такое сопротивление изоляции двигателя

Ракеты БЖРК имеют характерный внешний вид, образованный цилиндрическими и коническими агрегатами. В хвосте имеются рули либо стабилизаторы. По всей видимости, эта ракета была заимствована у ранее представленного комплекса малой дальности, известного как KN-23.

Согласно иностранным данным, ракета KN-23 является одноступенчатой и оснащена твердотопливным двигателем. Изделие длиной ок. 7,5 м и массой 3,4 т несет нагрузку до 500 кг. Дальность пуска ранее оценивалась в 670-690 км. Из последних сообщений ЦТАК следует, что этот параметр достигает 800 км.

Официальная видеосъемка показывает, как состав из локомотива и двух вагонов выезжает из тоннеля и останавливается на огневой позиции. Затем ракетчики в защитных костюмах покидают свой вагон и проводят необходимые манипуляции. Одновременно с этим была открыта одна из створок крыши и поднята первая ракета. Пуск осуществляется «горячим» способом, для чего в бортах вагона открываются люки. После старта первой ракеты комплекс подготовил и запустил вторую.

Роль в обороне

Пока речь идет только о первых испытаниях нового БЖРК, но в обозримом будущем проект может дойти до серийного производства и запуска полноценного боевого дежурства. В итоге на вооружении Корейской народной армии появится еще один современный ракетный комплекс, причем имеющий ряд характерных отличий и преимуществ перед другими изделиями.

Главные преимущества БЖРК – мобильность и скрытность. В распоряжении поездов с ракетами оказывается ок. 6400 км железных дорог для постоянных перемещений и большое количество тоннелей, пригодных для использования в качестве укрытий. Обнаружить и отследить комплекс на дежурстве будет крайне трудно, и для этого вероятному противнику придется привлечь все доступные средства разведки.

Впрочем, имеются некоторые недостатки. По всей видимости, корейский БЖРК не имеет системы отвода контактной сети, что может приводить к ограничениям при выборе пусковых площадок. Кроме того, видно, что пути должны быть оборудованы для использования домкратов пусковой установки. Вряд ли КНДР станет готовить подобным образом все свои дороги. Подготовка к пуску после прибытия на позицию занимает некоторое время, от которого может зависеть эффективность и живучесть. Однако продолжительность такой подготовки неизвестна, что не позволяет делать выводы.

При помощи баллистической ракеты KN-23 корейский БЖРК может атаковать стратегически важные объекты вероятного противника, причем пуск возможен как из приграничных, так и из глубинных районов страны. В то же время, такой боеприпас позволяет решать далеко не все актуальные задачи по поражению удаленных объектов вероятного противника.

Большое значение имеют сложность и стоимость производства комплекса. От них зависят объемы будущего производства и, соответственно, возможное количество БЖРК на дежурстве и в запасе. Проект с высоким потенциалом мог получить соответствующий приоритет – и на него выделят все необходимые ресурсы.

Безопасность и лидирующие позиции

КНДР представила свой новый БЖРК общественности. Это позволяет предположить, что его судьба уже решена. После проведения всех необходимых испытаний комплекс примут на вооружение, поставят в серию и запустят постоянное дежурство и патрулирование. В итоге в ближней перспективе в северокорейской системе стратегического сдерживания появится новый важный компонент.

Любопытно, что со своим новым проектом КНДР входит в узкий круг стран-разработчиков БЖРК. Она становится всего четвертым создателем такой техники, а также может рассчитывать на второе или третье место среди стран, принявших ее на вооружение – после СССР и, возможно, Китая. При этом в течение некоторого времени КНДР может оставаться единственным эксплуатантом БЖРК в мире.

Впрочем, подобные «почетные титулы» являются лишь приятным дополнением к главным результатам проекта. Последние заключаются в принятии на вооружение принципиально нового образца, способного усилить систему стратегического сдерживания. Вероятно, все это вновь приведет к критике из-за рубежа, но КНДР ценит свою безопасность выше, чем мнение третьих стран – и поэтому продолжит развитие ракетных вооружений всех классов.

Действие трех скоростей

Нет однозначного ответа на вопрос, с какой скоростью летит ракета. Все зависит от ее типа, загрузки и так далее. Однако все летальные аппараты стараются достигнуть космической скорости — первой (7,9 км/с), второй (11,2 км/с) и, соответственно, третьей (46,9 км/с). Первая позволяет «не упасть» и выйти на орбиту, вторая — выйти из орбиты Земли, третья — преодолеть притяжение. Чем дальше объект, с которого стартует ракета, находится от звезды, тем меньше третья космическая скорость . Например, американский космический зонд «Вояджер-1» движется со скоростью 17 км/с.

Существует и четвертая космическая скорость . Она необходима для того, чтобы объект мог преодолеть притяжение Галактики и выйти в межгалактическое пространство. Например, около Солнца четвертая космическая составляет 550 км/с .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector