www.ASTROLAB.ru

ASTROLAB.ruДвигателиЯдерный ракетный двигатель (ЯРД)
ГлоссарийФото космосаИнтернет магазинКосмос видео



Ядерный ракетный двигатель (ЯРД)
Версия для печати

Воронежское КБ "Химавтоматика", известное также, по имени своего основателя, как "фирма Косберга", прославившееся созданием жидкостных ракетных двигателей для верхних ступеней ракет-носителей "Союз", "Протон", мощнейшего советского водородного двигателя для "Энергии", представило, наконец, советский ЯДЕРНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ.

ДЛЯ "ДАЛЬНЕКОСМИЧЕСКИХ" АМБИЦИЙ. Жидкостные (шире химические) ракетные двигатели открыли человеку дорогу в космос - на околоземные орбиты. Но дальше двигаться на этой энергетической базе просто не имеет смысла: скорость истечения реактивной струи в них не превышает 4.5 км/с, а для межпланетных полетов нужны десятки километров в секунду. Они же не помешают и для некоторых околоземных маневров, например для изменения плоскости орбиты. А чтобы получить конечную скорость больше скорости истечения нужно, по формуле Циолковского, чтобы отбрасываемая масса была значительно больше остающейся. В свою очередь, для дальних полетов эта конечная масса тоже не маленькая…

Короче, пределы возможностей химических двигателей были видны давно, а следующей ступенью по объему энергетического выхода были ядерные реакции. Не удивительно, что работы по ядерным ракетням двигателям - ЯРД - начались в нашей стране и в США еще в 50-х годах. Но если названия американских программ "Нерва" и "Ровер", опытных реакторов "Киви" и "Феб" хорошо известны не только специалистам, но и просто любопытным, то об отечественных разработках в этой области до недавнего времени прихдилось только догадываться.

Впрочем, это в какой-то степени соответствовало вниманию рукводства государства и космической отрасли, объемам финансирования, а значит и темпам разработок. Считая, что атомные двигатели могут быть применены уже в межконтинентальных баллистических ракетах, а там, глядишь, и на Марс пора, американцы, вложив миллионы, в середине 50-х годов постороили в 100 милях к западу от Лас-Вегаса грандиозный испытательный комплекс и уже в июле 1959 г. провели первые "огневые" испытания двигателя с реактором "Киви".

К середине 70-х годов в рамках программы "Нерва-2" предполагалось создать ЯРД с тягой около 30 тонн (ну, ЖРД к этому времени давали 680-720 т), а скоростью истечения - 8.1 км/с! Но к этому времени МБР были уже созданы, на Марс лететь расхотелось, да еще Вьетнам… Наконец, нужно было выбирать: или ЯРД, или "Шаттл", выбрали "Шаттл", и в 1973 г. программа была закрыта.

"НЕСИММЕТРИЧНЫЙ" ОТВЕТ. У нас хватило ума не форсировать работы - или, скорее, не хватило на это сил. Зато научные исследования пошли сразу в нескольких направлениях: космические энергетические установки, ЯРД с твердой активной зоной (энерговыделение которых ограничено температурой плавления ТВЭЛов) и ЯРД "газофазные", где такого ограничения нет, и скорость истечения может быть увеличена еще в несколько раз - правда ценой колоссальной сложности отработки и испытаний и невозможности работы в атмосфере. Работами этими занялся НИИ тепловых процессов - головной научно-исследовательский институт по ракетным двигателям. Широко привлекались и атомщики, головным по реакторам был институт им. Курчатова. А собственно-двигателем занялось КБ "Химавтоматика".

Вот только денег на комплекс типа американского не нашлось. Именно поэтому полномасштабные испытания ЯРД в нашей стране до сего дня не проводились - двигатель может работать только с жидким водородом в качестве рабочего тела, испытывать ядерные энергоустановки можно только на Семипалатинском полигоне (кстати, экспериментальные стенды работают и по сей день), но криогенного водородного комплекса там нет!..

А что же есть? Испытания проводятся двух типов. Во-первых, "горячий" прогон реактора с энергосъемом газообразным водородом. Теплоемкость у него меньше, чем у жидкого, поэтому не все режимы возможны, однако современное состояние реакторостроения позволяет экстраполировать результаты. Главное здесь - чисто "ядерные" параметры предельно облегченного высоконагруженного реактора.

Во-вторых, это газодинамические испытания - продувка тем же газообразным водородом всего газового тракта. Очень важно, чтобы газ тек сквозь активную зону именно так, как расчитано.

Весь проведенный комплекс испытаний позволяет утверждать, что двигатель РД-0410 за 10 включений в течении 1 часа (3600 сек.) будет выдавать тягу 3.6 т и скорость истечения 8,93 км/с при тепловой мощности реактора 196 МВт. Агрегат с теневой защитой но без высотного сопла имеет длину 3.6 м, диаметр 1.6 м и массу 2 тонны.

Нужно отметить, что размерность выбиралась только из одного соображения - чтобы можно было испытать установку на существующих стендах. Но имеющиеся технологии позволяют без принципиальных изменений конструкции и почти не меняя размеров и массы создать двигатель тягой до 40 тонн - для межпланетных кораблей, стартующих с околоземной орбиты, или межорбитальных транспортеров этого больше чем достаточно.

Можно и больше, но тогда нужно перекомпоновывать тепловыделяющую сборку. Дело в том, что управление реактором осуществляется не пресловутыми стержнями, вводимыми в активную зону, а поворотными барабанами, заполненными карбидоим бора, и расположенными в бериллиевом отражателе по ее периферии. Понятно, что такая схема (кстати, типовая для отечественных реакторов космического назначения, и известном "Топазе" то же самое) работает только при определенной геометрии реактора.

УСТАРЕЛИ, НЕ РОДИВШИСЬ. Несмотря на печальное, в целом, положение дел что в двигателестроении, что в космонавтике, программа ядерного ракетного двигателя еще теплится. Глупо отрицать ее конверсинонный потенциал: даже без учета двойного использования появившихся в ходе создания ЯРД технологий, в лоб - как правило, реакторы такой мощности весят значительно больше, а энергия - это то, чего всем не хватает.

Но найдут ли применение ЯРД в той области, для которой они создавались?

Они значительно эффективнее ЖРД, но только в определенном диапазоне. Они не могут запускаться на Земле. Они не могут и возвращаться на Землю из-за остаточной радиации. Они требуют тяжелой радиационной защиты. Их скорость истечения (специалисты чаще применяют термин "удельный импульс", измеряется в секундах, численно равен скорости истечения в м/с, деленной на ускорение свободного падения на Земле) все равно не достаточна для эффективного решения межпланетных задач



автоматические детекторы банкнот | Бин беги. Здесь огромный выбор кресел-мешков: http://puf-domoy.ru/catalog/. Фото и цены.



??????.???????