
Россия готовит ответ Китаю: на «Армии-2023» покажут метановый двигатель для «Амура»
Метан — перспективное горючее для ракетных двигателей. В отличие от традиционного керосина, метан обладает рядом преимуществ: он дешевле, экологичнее и позволяет повторно использовать ракеты. Китай уже запустил свою первую кислородно-метановую ракету в 2020 году, а Россия не отстает и готовит свой ответ — перспективную ракету-носитель «Амур-СПГ», которая будет работать на метане.
На международном военно-техническом форуме «Армия-2023», который пройдет в середине августа, конструкторское бюро химавтоматики (КБХА) представит макет нового кислородно-метанового двигателя РД-0169А. Пять таких двигателей будут установлены на первой ступени «Амура-СПГ», который сможет выводить на орбиту до 12,5 тонн полезной нагрузки. Тяга каждого двигателя у Земли составляет более 100 тонн, а ресурс использования — до десяти раз. Это означает, что ракета будет возвращаемой и сможет совершать до 50-100 полетов.
Метан — самый простой углеводород, состоящий из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Он широко распространен в природе и может быть получен из разных источников: природного газа, биогаза, синтез-газа и даже марсианского воздуха. Метан является одним из самых дешевых видов горючего: примерно втрое дешевле керосина.
Кроме того, метан обладает высокой энергетической эффективностью: он имеет большую удельную импульсность (отношение тяги к расходу горючего) по сравнению с керосином. Это означает, что при одинаковой массе горючего метановая ракета может лететь дальше и быстрее, чем керосиновая. Метан также имеет более низкую температуру горения, что уменьшает износ двигателя и позволяет использовать его повторно.
Еще одно преимущество метана — его экологичность. В отличие от керосина, который при сгорании выделяет в атмосферу углекислый газ, сажу и другие вредные вещества, метан при сгорании образует только водяной пар и углекислый газ. При этом последний может быть компенсирован поглощением метана из атмосферы при его производстве. Таким образом, метановая ракета не загрязняет окружающую среду и не способствует глобальному потеплению.
Метановый двигатель сжигает смесь метана и жидкого кислорода в камере сгорания. При этом образуется высокотемпературный газ под большим давлением, который выходит через сопло и создает тягу. Метан и кислород подают в камеру сгорания под давлением с помощью турбонасосов, которые приводятся в движение газогенератором. Газогенератор — небольшая камера сгорания, в которой часть метана и кислорода сгорает при более низкой температуре и давлении, чем в основной камере. Этот газ используется для привода турбонасосов, а затем смешивается с основным потоком газа и дожигается в сопле. Такая схема с дожиганием окислительного генераторного газа позволяет повысить удельную импульсность двигателя.
РД-0169А, который разрабатывается в КБХА, имеет тягу у Земли 100 тонн, а на высоте 50 километров — 120 тонн. Удельная импульсность составляет 360 секунд у Земли и 410 секунд на высоте. Двигатель имеет диаметр 1,5 метра и высоту 2,5 метра. Масса двигателя — около 800 килограммов. РД-0169А способен работать в диапазоне тяги от 30 до 100 процентов от номинальной. Двигатель может быть запущен до десяти раз, а ресурс работы составляет до 3000 секунд.
«Амур-СПГ» — перспективная российская ракета-носитель легкого класса, которая будет работать на метане. Ракета разрабатывается Роскосмосом и РКЦ «Прогресс» в рамках программы «Союз-5». Ракета будет состоять из двух ступеней: первая ступень будет иметь пять метановых двигателей РД-0169А, а вторая — один тоже метановый РД-0169В меньшей тяги. Первая ступень будет возвращаемой и сможет приземляться вертикально на специальную площадку с помощью парашютной системы и реактивных двигателей. Вторая спроектирована одноразовой и сгорит в атмосфере после отделения от полезной нагрузки.
Ракета будет иметь длину около 50 метров и диаметр около 4,1 метра. Масса ракеты при старте составит около 400 тонн. Ракета сможет выводить на низкую околоземную орбиту до 12,5 тонн полезной нагрузки, а на высокоэллиптическую орбиту — до 2,5 тонн. Ракета будет запускаться с космодрома Восточный.
Первый пуск ракеты «Амур-СПГ» планируется в 2028–2030 годах. Она станет первой российской ракетой-носителем, работающей на метане, и одной из самых современных и экономичных в мире. Ракета будет конкурировать с американскими ракетами SpaceX, которые также используют многоразовые ступени и метановые двигатели.
На международном военно-техническом форуме «Армия-2023», который пройдет в середине августа, конструкторское бюро химавтоматики (КБХА) представит макет нового кислородно-метанового двигателя РД-0169А. Пять таких двигателей будут установлены на первой ступени «Амура-СПГ», который сможет выводить на орбиту до 12,5 тонн полезной нагрузки. Тяга каждого двигателя у Земли составляет более 100 тонн, а ресурс использования — до десяти раз. Это означает, что ракета будет возвращаемой и сможет совершать до 50-100 полетов.
Зачем нужен метановый двигатель?
Метан — самый простой углеводород, состоящий из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Он широко распространен в природе и может быть получен из разных источников: природного газа, биогаза, синтез-газа и даже марсианского воздуха. Метан является одним из самых дешевых видов горючего: примерно втрое дешевле керосина.
Кроме того, метан обладает высокой энергетической эффективностью: он имеет большую удельную импульсность (отношение тяги к расходу горючего) по сравнению с керосином. Это означает, что при одинаковой массе горючего метановая ракета может лететь дальше и быстрее, чем керосиновая. Метан также имеет более низкую температуру горения, что уменьшает износ двигателя и позволяет использовать его повторно.
Еще одно преимущество метана — его экологичность. В отличие от керосина, который при сгорании выделяет в атмосферу углекислый газ, сажу и другие вредные вещества, метан при сгорании образует только водяной пар и углекислый газ. При этом последний может быть компенсирован поглощением метана из атмосферы при его производстве. Таким образом, метановая ракета не загрязняет окружающую среду и не способствует глобальному потеплению.
Как работает метановый двигатель?
Метановый двигатель сжигает смесь метана и жидкого кислорода в камере сгорания. При этом образуется высокотемпературный газ под большим давлением, который выходит через сопло и создает тягу. Метан и кислород подают в камеру сгорания под давлением с помощью турбонасосов, которые приводятся в движение газогенератором. Газогенератор — небольшая камера сгорания, в которой часть метана и кислорода сгорает при более низкой температуре и давлении, чем в основной камере. Этот газ используется для привода турбонасосов, а затем смешивается с основным потоком газа и дожигается в сопле. Такая схема с дожиганием окислительного генераторного газа позволяет повысить удельную импульсность двигателя.
РД-0169А, который разрабатывается в КБХА, имеет тягу у Земли 100 тонн, а на высоте 50 километров — 120 тонн. Удельная импульсность составляет 360 секунд у Земли и 410 секунд на высоте. Двигатель имеет диаметр 1,5 метра и высоту 2,5 метра. Масса двигателя — около 800 килограммов. РД-0169А способен работать в диапазоне тяги от 30 до 100 процентов от номинальной. Двигатель может быть запущен до десяти раз, а ресурс работы составляет до 3000 секунд.
Как будет выглядеть ракета «Амур-СПГ»?
«Амур-СПГ» — перспективная российская ракета-носитель легкого класса, которая будет работать на метане. Ракета разрабатывается Роскосмосом и РКЦ «Прогресс» в рамках программы «Союз-5». Ракета будет состоять из двух ступеней: первая ступень будет иметь пять метановых двигателей РД-0169А, а вторая — один тоже метановый РД-0169В меньшей тяги. Первая ступень будет возвращаемой и сможет приземляться вертикально на специальную площадку с помощью парашютной системы и реактивных двигателей. Вторая спроектирована одноразовой и сгорит в атмосфере после отделения от полезной нагрузки.
Ракета будет иметь длину около 50 метров и диаметр около 4,1 метра. Масса ракеты при старте составит около 400 тонн. Ракета сможет выводить на низкую околоземную орбиту до 12,5 тонн полезной нагрузки, а на высокоэллиптическую орбиту — до 2,5 тонн. Ракета будет запускаться с космодрома Восточный.
Первый пуск ракеты «Амур-СПГ» планируется в 2028–2030 годах. Она станет первой российской ракетой-носителем, работающей на метане, и одной из самых современных и экономичных в мире. Ракета будет конкурировать с американскими ракетами SpaceX, которые также используют многоразовые ступени и метановые двигатели.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Планшет, пролежавший в Темзе пять лет, помог раскрыть серию запутанных преступлений
Эксперты говорят: даже вода не смогла стереть цифровые следы....

«Инопланетяне» на Земле? Древние 8-метровые «грибы» оказались совершенно неизвестной формой жизни
Вот уже 180 лет подряд живые «башни» ставят в тупик всю науку....

«Шерстистый дьявол» обнаружен в пустыне, на границе Мексики и США
Ученые говорят: такой уникальной находки не было последние полвека....

Американские спецслужбы скрывают правду о самой древней из библейских реликвий?
Экстрасенс ЦРУ предупредил: Ковчег Завета убьет каждого, кто к нему прикоснется....

Похоже, что проблема космического мусора в скором времени будет решена раз и навсегда
Новая технология не только очистит космос, но и поможет спутникам работать втрое дольше....

Почему мы не помним себя младенцами? Новое исследование дало ответы
Возможно, помним, но «ларчик» заперт....

Археологи ликуют: в Испании нашли рисунки, которые старше человечества!
200 000-летняя находка заставит пересмотреть учебники....

Скрытые миллиарды: население Земли оказалось гораздо больше, чем считалось
Новые исследования бросают вызов официальным демографическим данным....

Астрофизики рассказали, почему Вселенная замедляется вопреки предсказаниям Эйнштейна
Если открытие DESI и ослабление темной энергии подтвердится, учебники придется переписать....

Ученые поражены: мыши, как спасатели, оживляют своих сородичей, попавших в беду
Открытие, от которого дрогнет даже самое черствое сердце....

Кислород устарел! Ученые нашли новый ключ к внеземной жизни
Гицеанические миры могут стать новой надеждой астрофизиков....

На 100 000 лет раньше людей: ученые рассказали, кто устроил первые похороны на планете
Загадочные карлики Homo naledi, чей мозг был размером с апельсин, оказались не глупее нас с вами....

Секретная мутация гена: оказалось, ее имеют все обитатели Марианской впадины
Поразительное открытие китайских ученых может изменить всю теорию эволюции....

10 лет за 48 часов: ИИ полностью переиграл ученых в поисках секрета супербактерий
Однако эксперты предупреждают: нейросети не только ускоряют науку, они запросто могут столкнуть нас в пропасть....

Самые массовые и дикие розыгрыши на 1 апреля в мировой истории
Это вам не просто «вся спина белая»....

iPhone, давай до свидания! Илон Маск презентовал инновационный смартфон PhoneX
Это устройство слишком прекрасно для нашей реальности....