
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

Выяснилось, что суша вокруг Аральского моря... стремительно поднимается
И ученые сумели разгадать эту удивительную загадку природы....

В каменных гробницах древней Ирландии похоронены вовсе не те, о ком думали ученые
Генетический анализ переписывает историю неолита....

Тайна последнего Папы: сбудется ли пророчество XII века?
Три Петра, один престол: что об этом говорят историки и сам Ватикан?...

Что 220 дней в космосе сделали с 70-летним мужчиной?
Старейший астронавт NASA возвратился на Землю....

Застукали: антарктического гигантского кальмара впервые запечатлели в естественной среде
Прошёл век после открытия вида....

Невероятная история единственного человека, которому удалось проникнуть в Зону 51
Джерри Фримен не только выбрался оттуда, но и рассказал, что увидел....

«Двух монстров» засняли на камеру в знаменитом шотландском озере
Ученые не верят, но кого тогда видел очевидец?...

Американские военные приступили к строительству орбитального авианосца
Пентагон говорит, что это исключительно ради мира. Но эксперты прогнозируют военную эскалацию в космосе....

Оказывается, римляне периодически врали о своих победах в исторических хрониках
Недавно археологи обнаружили в Судане очередное яркое тому подтверждение....

Бетон в туннелях для автотранспорта гниёт удивительно быстро
Казалось бы прочный материал гложут микробы....

Китай испытал новейшую водородную, но не ядерную бомбу
Кто-то говорит, что это инновация, а кто-то, что такое уже было в СССР....

Ученые заставили человеческий глаз видеть совершенно новый цвет
Он называется оло, и его практически не описать словами....

Шимпанзе устраивают пьяные вечеринки
Похоже, у человека и близких видов это в крови....

Вороны еще раз подтвердили свою гениальность
Исследование показало, что эти птицы отлично распознают… геометрические фигуры....

Ученые доказали: вода на Земле не из космоса, а своя собственная
Она зародилась «автоматически». И это в корне меняет теорию жизни во Вселенной....

Нюхали чужие футболки: женщины полагаются на запах при выборе друзей
Наука требует странных опытов....