Кафедра ракетных двигателей
Кафедра ракетных двигателей
Рачук Владимир Сергеевич
доктор технических наук
Заместитель заведующего кафедрой
Шматов Дмитрий Павлович, к.т.н., доцент
394006, г. Воронеж, ул. Ворошилова, д. 20, ауд. 135
Кафедра «Ракетные двигатели» основана в 1960 году. Необходимость открытия этой специальности обусловлена приоритетом ракетно-космической отрасли для государственной безопасности, освоения космического пространства и расположением в Воронеже ведущего конструкторского бюро мира по созданию жидкостных ракетных двигателей — АО КБХА.
Многие воронежские двигатели (например, для ракет-носителей «Союз», «Протон», «Энергия-Буран» и некоторых ракет стратегического назначения) до сих пор являются уникальными по своим характеристикам. Среди проектов XXI века, участвовать в которых будут сегодняшние студенты, — создание первого в России двигателя модернизированной ракеты-носителя «Союз-2» для запусков с космодромов Байконур, Восточный, Плесецк, Куру (Французская Гвиана), ЖРД для РН «Ангара», кислородно-водородных двигателей большой тяги для тяжелых разгонных блоков и перспективной РН «Русь-М», которая будет запускаться с нового космодрома «Восточный», метановых ЖРД, ядерной энергодвигательной установки и электроракетных двигателей для долгих полетов в космос и др.
Рачук Владимир Сергеевич — заведующий кафедрой «Ракетные двигатели», доктор технических наук, профессор, до 2015 г. генеральный директор-генеральный конструктор ОАО КБХА, Лауреат Государственной премии РФ, премии правительства РФ, академик международной академии астронавтики, академии Космонавтики имени К.Э. Циолковского, Российской инженерной академии, заслуженный конструктор РФ.
Направления обучения по кафедре РД
С 2011 года на кафедре проводится обучение по специальности «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» (прежнее название – «Ракетные двигатели»), по которой имеет ся специализация — Проектирование жидкостных ракетных двигателей
По данной специальности срок непрерывного обучения 5,5 лет с присвоением квалификации — инженер.
Направлениями и объектами профессиональной деятельности выпускника по специальности «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» являются: авиационные, ракетные и электроракетные двигатели, а также энергетические установки.
Все выпускники имеют гарантированное трудоустройство на базовом предприятии кафедры — АО КБХА, ФГУП » Воронежский механический завод», АО «Турбонасос» и других предприятиях отрасли, в подразделениях по проектированию, изготовлению, испытанию и доводке ракетных двигателей.
В рамках научных направлений кафедры «Ракетные двигатели» студенты имеют возможность получить навыки и умения для разработки, изготовления и эксплуатации энергоустановок в энергоёмких отраслях промышленности и отдельных энергозависимых организациях, в том числе организациях жилищно-коммунального хозяйства в качестве основных, резервных и мобильных источников электрической энергии, получаемой в результате эффективного сжигания сжиженного природного газа и водорода в газотурбинных двигателях и парогенераторах наземного применения.
На базе кафедры действует Студенческая научно-исследовательская лаборатория «Аэрокосмических технологий», основными задачами которой являются: первичная подготовка студентов в области овладения инженерными и конструкторскими навыками; реализация учебно-исследовательской и научно-исследовательской работы студентов; выполнение работ по текущему техническому обеспечению учебного процесса кафедр университета (например, проектирование, модернизация и внедрение новых технических средств обучения); первичная подготовка кадров для функциональных подразделений научно инновационного комплекса университета; привлечение студентов университета к инновационной деятельности; деятельность в качестве соисполнителя государственных контрактов, грантов и хоздоговорных работ, выполняемых функциональными подразделениями университета.
3D-печатный ракетный двигатель
Шотландская частная космическая компания Orbex продемонстрировала прототип якобы самого большого в мире цельного ракетного двигателя, выполненного из порошковых материалов на промышленном 3D-принтере производства немецкой компании SLM Solutions. Первые орбитальные запуски собственных ракет запланированы на 2021 год.
Стартап Orbex базируется в городе Форресе и рассчитывает стать первым европейским частным космическим предприятием, занимающимся орбитальными запусками коммерческих и исследовательских спутников. Работы над легкой ракетой-носителем Prime ведутся при технической поддержке специалистов NASA, Европейского космического агентства (ESA) и компании Arianespace. Первую ступень планируется сделать многоразовой, а грузоподъемность будет достигать 150 кг при выводе полезной нагрузки на солнечно-синхронную орбиту. Ожидается, что за счет широкого применения углепластика, алюминиевых композитов и технологий 3D-печати удастся достигнуть 30-процентного снижения массы и 20-процентного прироста эффективности в сравнении с ближайшими аналогами. В случае с прототипом двигателя применение аддитивных технологий позволило добиться двукратного снижения себестоимости и десятикратного сокращения временных издержек в сравнении с традиционными производственными методами.
Заявленные характеристики делают шотландскую ракету прямым конкурентом носителей уже работающей на коммерческом рынке американо-новозеландской компании Rocket Lab. Более того, эти два предприятия намереваются поделить космодром в Сатерленде, хотя им придется производить запуски с отдельных пусковых комплексов ввиду использования разного топлива: если ракеты Electron от Rocket Lab летают на керосине, то носители Prime будут заправляться более экологичным пропаном.
Как и Rocket Lab, печатающая двигатели на 3D-принтерах, Orbex полагается на аддитивные технологии: на иллюстрациях показана вторая, разгонная ступень с двигателем, выполненным на крупноформатном промышленном 3D-принтере SLM 800 по технологии селективного лазерного наплавления металлопорошковых композиций. Полезный объем этих систем позволяет выращивать изделия размером до 500х260х800 мм. Разработчики утверждают, что это самый большой ракетный двигатель с цельной конструкцией (видимо, не считая сопла — прим. ред.), что возможно только благодаря технологиям 3D-печати. Такой подход должен обеспечить повышенную надежность ввиду отсутствия сварочных швов и разъемных соединений.
Инвесторы вложили в Orbex около сорока миллионов долларов, а первую отдачу планируют получить уже через пару лет: в 2021 году должен состояться первый экспериментальный запуск с полезной нагрузкой. Заказчиком выступает британская компания Surrey Satellite Technology Ltd. Кроме того, Orbex уже достигла соглашения о запуске как минимум десяти аппаратов со швейцарской компанией Astrocast SA, работающей над глобальной сетью из 64 наноспутников для интернета вещей. Ракеты для доставки еще двадцати спутников зафрахтованы компанией Elecnor Deimos, одним из ключевых инвесторов Orbex.
Что такое разгонный двигатель
Аэрокосмический научный журнал. 2015; 1: 12-25
Численное исследование рабочего процесса в восстановительном газогенераторе кислород — метанового ЖРД разгонного блока
Аннотация
1. Клепиков И.А., Лихванцев А.А., Прокофьев В.Г., Фатуев И.Ю. Выбор принципиальной схемы и параметров маршевого многоразового ЖРД на топливе кислород-метан для возвращаемой первой ступени перспективного носителя // Труды НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко. 2012. Т.29. С. 224-239.
2. Воронков А.Ф., Гребенюк Д.А., Иванов В.А., Клепиков И.А., ЛихванцевА.А. Двигатель РД196 для системного демонстратора многоразовой I ступени МРКС-1 на топливе кислород и метан // Труды НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко. 2013. Т.30. С. 243-259.
3. Иванов Н.Г., Кандоба Л.Н., Кашапов М.А., Клепиков И.А., Старков В.К., Федоров В.В. Выбор схемы охлаждения камеры многоразовых ЖРД на топливе кислород-метан для перспективного носителя // Труды НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко. 2012. Т.29. С. 70 — 85.
4. Буркальцев В.А., Лапицкий В.И., Новиков А.В., Ягодников Д.А. Математическая модель и расчёт характеристик рабочего процесса в камере сгорания ЖРД малой тяги на компонентах топлива метан-кислород // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 2004. Специальный выпуск «Теория и практика современного двигателестроения”. С. 8-17.
5. Ягодников Д.А., Антонов Ю.В., Власов Ю.Н. Моделирование испарения полидисперсной совокупности капель воды в камере сгорания гидрореактивного двигателя // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. №4. С. 71-82.
6. Лебединский Е.В., Калмыков Г.П, Мосолов С.В. и др. Рабочие процессы в жидкостном ракетном двигателе и их моделирование / ред. А.С. Коротеев. М.: Машиностроение, 2008. 512 с.
7. Ansys CFX-Solver Modeling Guide, Release 12.0. Ansys UK Ltd, 2009. 486 p.
8. Ansys Fluent 12.0 Theory Guide, Release 12.0. Ansys Inc, 2009. 816 p.
9. Trusov B.G. Program system TERRA for simulation phase and chemical equilibrium // Proc. of the XIV Intern. Symp. on Chemical Thermodynamics, St-Petersburg, Russia. 2002. P. 483-484.
10. Клепиков И. А. Выбор энергомассовых характеристик маршевых многоразовых ЖРД на сжиженном природном газе: дис.. доктора техн. наук. Москва, 2005. 292 c.
Aerospace Scientific Journal. 2015; 1: 12-25
Numerical Study of the Working Process in the Reducing Gas Generator of the Upper Stage Oxygen — Methane Engine
Abstract
This article deals with the problems of creating a reducing gas generator of the liquid rocket engine (LRE) of upper stage using advanced fuel components, namely oxygen + liquid natural gas. Relevance of the work is justified by the need to create and develop of environmentally friendly missile systems for space applications using methane-based fuel (liquid natural gas). As compared to the currently used unsymmetrical dimethyl-hydrazine and kerosene, this fuel is environmentally safe, passive to corrosion, has better cooling properties and high energy characteristics in the re-generatively cooled chambers, as well as is advantageous for LRE of multiple start and use.
The purpose of this work is a mathematical modeling, calculation of the working process efficiency, as well as study of gas-dynamic structure of the flow in the gas generator flow path. The object of study is the upper stage LRE gas generator, which uses the reducing scheme on the liquid propellants: oxygen + liquid methane. Research methods are based on numerical simulation.
Computational studies allowed us to receive the velocity, temperatures, and concentrations of reactants and combustion products in the longitudinal section of gas generator. Analysis of the gas-dynamic structure of flow shows a complete equalization of the velocity field by 2/3 of the gas generator length. Thus, the same distance is not enough to equalize the temperature distribution of the gasification products and their concentrations in radius. Increasing the total excess oxidant ratio from 0.15 to 0.25 leads to a greater spread of the parameters at the exit of the gas generator by
13 ÷ 17%. As a recommendation to reduce the size of the working area, is proposed a dual-zone gas generator-mixing scheme with fuel separately supplied to the first and second zones.
1. Klepikov I.A., Likhvantsev A.A., Prokof’ev V.G., Fatuev I.Yu. Vybor printsipial’noi skhemy i parametrov marshevogo mnogorazovogo ZhRD na toplive kislorod-metan dlya vozvrashchaemoi pervoi stupeni perspektivnogo nositelya // Trudy NPO Energomash im. akademika V.P. Glushko. 2012. T.29. S. 224-239.
2. Voronkov A.F., Grebenyuk D.A., Ivanov V.A., Klepikov I.A., LikhvantsevA.A. Dvigatel’ RD196 dlya sistemnogo demonstratora mnogorazovoi I stupeni MRKS-1 na toplive kislorod i metan // Trudy NPO Energomash im. akademika V.P. Glushko. 2013. T.30. S. 243-259.
3. Ivanov N.G., Kandoba L.N., Kashapov M.A., Klepikov I.A., Starkov V.K., Fedorov V.V. Vybor skhemy okhlazhdeniya kamery mnogorazovykh ZhRD na toplive kislorod-metan dlya perspektivnogo nositelya // Trudy NPO Energomash im. akademika V.P. Glushko. 2012. T.29. S. 70 — 85.
4. Burkal’tsev V.A., Lapitskii V.I., Novikov A.V., Yagodnikov D.A. Matematicheskaya model’ i raschet kharakteristik rabochego protsessa v kamere sgoraniya ZhRD maloi tyagi na komponentakh topliva metan-kislorod // Vestnik MGTU. Ser. Mashinostroenie. 2004. Spetsial’nyi vypusk «Teoriya i praktika sovremennogo dvigatelestroeniya”. S. 8-17.
5. Yagodnikov D.A., Antonov Yu.V., Vlasov Yu.N. Modelirovanie ispareniya polidispersnoi sovokupnosti kapel’ vody v kamere sgoraniya gidroreaktivnogo dvigatelya // Vestnik MGTU im. N.E. Baumana. Ser. Mashinostroenie. 2011. №4. S. 71-82.
6. Lebedinskii E.V., Kalmykov G.P, Mosolov S.V. i dr. Rabochie protsessy v zhidkostnom raketnom dvigatele i ikh modelirovanie / red. A.S. Koroteev. M.: Mashinostroenie, 2008. 512 s.
7. Ansys CFX-Solver Modeling Guide, Release 12.0. Ansys UK Ltd, 2009. 486 p.
8. Ansys Fluent 12.0 Theory Guide, Release 12.0. Ansys Inc, 2009. 816 p.
9. Trusov B.G. Program system TERRA for simulation phase and chemical equilibrium // Proc. of the XIV Intern. Symp. on Chemical Thermodynamics, St-Petersburg, Russia. 2002. P. 483-484.
10. Klepikov I. A. Vybor energomassovykh kharakteristik marshevykh mnogorazovykh ZhRD na szhizhennom prirodnom gaze: dis.. doktora tekhn. nauk. Moskva, 2005. 292 c.
Буксир на спиртовом ходу
Проект был запущен в конце 2020 года при поддержке фонда Национальной технологической инициативы. Грант на исследования выиграл Воронежский опорный университет (ВГТУ) в кооперации с научно-производственным предприятием «Интерполярис», которое ранее выполняло в основном заказы на разработки в сфере энергетики. К работе привлекли студенческое КБ «Аэрокосмические технологии». В нем числятся 10 человек — студенты и аспиранты вуза, молодые кандидаты наук.
Некоторый задел у воронежцев уже был, и в течение нескольких месяцев они просчитали конструкцию разгонного блока (буксира), который можно применять в составе ракет-носителей сверхлегкого класса. Ракета поднимет груз на базовую высоту — 500 километров, а буксир передвинет его дальше вверх на заданное расстояние. Это решение удобно для кластерных запусков, когда на одну платформу крепится группа разнокалиберных спутников, которые отделяются уже в космосе.
— Мы сконструировали разгонный блок, способный выводить космические спутники на высоту 800, 1500 километров и на окололунную орбиту, — рассказал технический директор предприятия, заместитель заведующего кафедрой ракетных двигателей ВГТУ Дмитрий Шматов. — Поначалу назвали его СМРАД (сверхмалый разгонный аппарат довыведения). Потом нашли более благозвучную аббревиатуру БОРИС — блок орбитального размещения искусственных спутников.
Аппарат получился компактным — всего метр в диаметре, массой от 65 килограммов (с заправленными топливными баками).
Сердце буксира — двигательная установка. Маршевый двигатель как раз отвечает за перемещение из одной точки в другую. Каким он должен быть, на чем работать — эти вопросы все разработчики решают по-своему. В «Интерполярисе» выбрали тип жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). Конструкция запатентована. Особенность здесь в том, что для охлаждения используется пористая вставка. Ее металлические ячейки, как и прочие части двигателя, напечатаны на 3D-принтере в воронежском «Центре аддитивных технологий». Такой способ производства дешевле. К тому же некоторые элементы иначе было бы и не сделать.
Топливо для БОРИСа вполне доступное: этиловый спирт плюс кислород.
— От аналогов (например, разгонного блока «Тор» разработки КБ «Арсенал») наш аппарат отличается прежде всего маневренностью. А если сделать гибридную установку — с ЖРД и электрореактивным двигателем — возможности для маневров в космосе значительно расширятся. Кроме того, в нашей версии более экологически безопасное топливо. Российские коллеги предлагают использовать ядовитый монометилгидразин. Если бы мы придерживались этой линии, аппарат точно оправдывал бы название СМРАД, — смеется руководитель студенческого КБ Татьяна Башарина. — Американцы ориентированы на гелеобразное монотопливо собственного производства. Мы нашли более экономичный и энергоэффективный вариант.
Концепцию ракеты-носителя сверхлегкого класса воронежцы также продумали. Экономика проекта в общих чертах ясна. Аппарат массой 20 тонн сможет принять 150 килограммов полезного груза — по цене 16 тысяч долларов за каждый. Себестоимость пуска — с учетом изготовления ракеты, закупки материалов и оборудования, аренды космодрома — составит ориентировочно 250 миллионов рублей, или 3,4 миллиона долларов.
С подобными ракетами связывают будущее частной космонавтики.
— Дело в том, что сегодня те, кому нужно вывести на орбиту спутник, обращаются в «Роскосмос» и ждут своей очереди полгода. Потому что носители типа «Протона» запускают только при полной загрузке головной части. С ракетами сверхлегкого класса ожидание запуска сократится до нескольких недель, — пояснил Шматов. — Мы точно знаем, кому это пригодится, ведем переговоры с потенциальными заказчиками.
Среди них и научные организации, и Центральная аэрологическая лаборатория, и агрохолдинги, которым нужно следить за состоянием полей, и компании, осуществляющие коммерческие пуски кубсатов — миниатюрных спутников для исследования космоса.
Кроме того, разработанный для космического буксира двигатель может быть использован в маленьких боевых ракетах — для борьбы с беспилотниками. Сегодня против дронов применяют пластиковые электромагнитные автоматы, которые стреляют излучением, нарушающим работу электронных приборов.
Сейчас усилия изобретателей сосредоточены на разгонном блоке. Модель маршевого двигателя в ближайший месяц пройдет стендовые огневые испытания в Санкт-Петербурге. Это самый серьезный этап в освоении и продвижении ракетно-космической техники. Если все пройдет успешно, воронежцы изготовят полнотяговый двигатель, испытают его на базе местного АО «Конструкторское бюро химавтоматики» и через два-три года выйдут на предсерийное производство. Вложив 30-40 миллионов рублей, можно получить буксир, готовый к запуску. Проектный образец будет стоить почти 51 миллион, серийный — около 45.
— Цель амбициозная — но за рубежом у частных космических компаний запуски идут уже второй год. «Роскосмос» настроен помогать, надо этим пользоваться. И параллельно пытаться нарастить свою базу — производственную, испытательную. — полагает технический директор «Интерполяриса».
С ракетой-носителем ситуация менее предсказуемая. Объем необходимых инвестиций стартует от 450 миллионов. Вуз и относительно небольшое предприятие такими суммами не располагают. При условии господдержки проект можно реализовать в течение пяти лет.
— Варианта два. Если мы получаем предсерийный образец и работаем в кооперации с другими предприятиями аэрокосмической отрасли (благо в Воронеже они есть. — Прим. «РГ»), то потребуется привлечь 300 миллионов из бюджета и 150 миллионов добавить от себя. Если же делаем все самостоятельно, то надо строить с нуля завод, закупать оборудование, создавать инфраструктуру, нанимать людей. Тогда потребуется полтора-два миллиарда рублей государственного финансирования и примерно столько же внебюджетки, — сообщил «РГ» Дмитрий Шматов. — Но мы работаем по проекту независимо от того, есть у нас такие деньги или нет. Космос, Гагарин, ракеты, огневые испытания — то, что греет сердце, поддерживает нас в состоянии эйфории. И если привлечь стороннее финансирование не удается, мы не отчаиваемся и движемся дальше на энтузиазме.
В Воронеже идут огневые испытания штатной камеры ракетного двигателя РД0124МС, предназначенного для второй ступени перспективной отечественной ракеты-носителя космического назначения «Союз-5». Установку изготовили в Центре ракетного двигателестроения (входит в интегрированную структуру во главе с НПО «Энергомаш» госкорпорации «Роскосмос»).
«С первой попытки мы получили положительный результат и достигли намеченных целей по отработке камеры. Это подтверждает верность конструкторских решений и эффективность внедряемых новых технологий», — подчеркнул директор АО «Конструкторское бюро химавтоматики» Сергей Ковалев.
Ракетный двигатель РД0124МС работает на жидком кислороде и нафтиле. Установка состоит из двух блоков на общей раме. В составе каждого блока — две камеры. Двигатель обеспечивает качание камер в двух плоскостях, а также работу при выключении одного из блоков, в том числе на пониженном режиме тяги.
Разгонные двигатели Ingersoll Rand
- Компрессоры Ingersoll Rand
- Центробежные компрессоры Ingersoll Rand
- Винтовые компрессоры Ingersoll Rand
- Поршневые компрессоры Ingersoll Rand
- Винтовые маслозаполненные компрессоры A1R
- Винтовые маслозаполненные компрессоры Серии AD-FC
- Винтовые маслозаполненные компрессоры Серии AD-VC
- Винтовые маслозаполненные компрессоры Серии BD-FC
- Винтовые маслозаполненные компрессоры Серии BD-VC
- Осушители сжатого воздуха
- Адсорбционные осушители
- Рефрижераторные осушители сжатого воздуха
- Генераторы OMEGA
- Адсорбционный генератор азота OMEGA
- Мембранный генератор азота Omega Air
- Адсорбционный генератор кислорода
- Пневматическое оборудование Ingersoll Rand
- Пневмоинструменты INGERSOLL RAND
- Системы пневмозапуска двигателей
- Турбинные пневмостартеры
- Лопастные пневмостартеры Ingersoll Rand
- Разгонные двигатели Ingersoll Rand
- Пневматические насосы
- ЭРГО-Системы
- Дополнительное оборудование для компрессоров и осушителей
- Управление сжатым воздухом и автоматизация
- Утилизация конденсата
- Фильтрация сжатого воздуха
- Расходные материалы и запчасти к компрессорному оборудованию
- Смазочно-охлаждающие жидкости Ingersoll Rand
- Производитель: INGERSOLL RAND (IR)
- Давление: 6 Бар
- Крутящий момент: 207 Нм
- Скорость при макс. мощности: 23 об/мин
Запросить стоимость
- Производитель: INGERSOLL RAND (IR)
- Давление: 6 Бар
- Крутящий момент: 438 Нм
- Скорость при макс. мощности: 65 об/мин
Запросить стоимость
Разгонные двигатели Ingersoll Rand
Компания «Энергодеталь» представляет свои услуги на рынке более девяти лет. Начинала свою деятельность с сервисного обслуживания и ремонту сложного промышленного оборудования. За это время фирма «Энергодеталь» расширила сферу свой деятельности, поставляя генераторное и компрессорное оборудования. Является официальным дилером компаний, производящих эти машины. Имеет филиалы в Москве и СПБ, других городах России.
Купить разгонный двигатель Ingersoll Rand
Вы можете купить разгонный двигатель Ingersoll Rand, обратившись в компанию «Энергодеталь». У нас представлено несколько моделей оборудования. Вы всегда сможете подобрать подходящее изделие под специализированные требования. Предлагаемые нами двигатели работают бесперебойно и долгосрочно. Разработан и внедрен способ управления машиной одним сотрудником.
Разгонные двигатели Ingersoll Rand, цена
Для уточнения информации по цене разгонных двигателей Ingersoll Rand, необходимо кликнуть пункт «Запросить стоимость». Затем с вами свяжется консультант, который выявит ваши потребности относительно покупки разгонного двигателя. К ним относятся назначение оборудования, количество требуемых единиц и другие параметры. Завершающим этапом станет уникальное коммерческое предложение предложенное вам.
Заказать разгонный двигатель Ingersoll Rand
Для того, чтобы заказать разгонный двигатель Ingersoll Rand, необходимо выполнить несколько действий:
связаться с нами — сделать это можно обратившись по контактному телефону, либо оставив заявку на официальном сайте.
изложить суть вопроса;
ознакомиться с коммерческим предложением;
Обращаем ваше внимание на то, что наша компания не только поставляет промышленное оборудование, но и занимается его сервисным обслуживанием.
Разгонные двигатели Ingersoll Rand (IR) – это безотказные и надежные устройства. Заказать их можно у официального дистрибьютора компании «Энергодеталь».
Предлагаем линейки двигателей серии B 006 и T 480. Наши технические специалисты дадут консультацию по любой модели и помогут с оформлением заказа.
Если вам нужны разгонные двигатели, обращайтесь к нам. Оставляйте заявку на сайте компании «Энергодеталь» или звоните по телефонам: +7 (812) 209-08-50 по СПб, +7 (495) 558-26-60 по Москве, 8 (800) 505-21-07 по России (бесплатно).