Двигатели Центра Келдыша

[zero]

-Уважаемый Salo, скажите пожалуйста, возможно ли изготовление рабочего двигателя
ну , скажем, типа "Холовский двигатель KM-5-\T-120" не круглым, а шестигранным.:?:  Причем все, кроме формы самого двигателя, остается неизменным.
Спасибо.

[Salo]

Вы несколько переоцениваете мою квалификацию, но шестигранная форма вызывает большие сомнения.

[Mark]

В последниых лет в Центре Келдыша были работы по гибридным ракетным двигателье (ГРД) . А сегодня ?

простоту конструкции и низкую стоимость доставки полезного груза на опорную орбиту - на 20...40 % ниже, чем при использовании существующих ракетных двигателей

http://www.kerc.msk.ru/ipg/development/hre.shtml

[Salo]

http://12апреля.рф/wp-content/uploads/2012/materials/section2/sorokin.doc

Рисунок 2 –Транспортное положение ЛМКА (общий вид)


Рисунок 3 – Рабочее положение ЛМКА (общий вид)

Не менее важной системой ЛМКА является двигательная установка (ДУ). Маршевой ДУ, как уже отмечалось является двигательный блок КМ-60 разработки ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша». Внешний вид и основные технические характеристики КМ-60 (при мощности 672 Вт) представлены на рисунке 4:


Рисунок 4 – Основные параметры двигателя КМ-60

Кроме этого в состав ДУ ЛМКА входят 12 газовых двигателей ГД-50, разработки ОКБ «Факел». Газовые двигатели используют в качестве рабочего тела ксенон и используются для коррекции ориентации ЛМКА и разгрузки двигателей маховиков. Так же в состав ДУ входит механизм ориентации двигателя (МОД) показанный на рисунке 5. Применение МОД позволяет корректировать направление вектора тяги ЭРДУ для компенсации изменения положения центра масс ЛМКА и осуществлять разгрузку ДМ по двум осям. Основные характеристики МОД:
  ориентация двигателя в двух плоскостях: α = ±34°; β=±14°;
  разрешающая способность- < 0.1°;
  масса ( с блоком управления) - <10 кг;
  масса полезной нагрузки ≤ 8 кг;
  потребляемая мощность ≤ 22 Вт;
  срок активного существования – 12,5 лет;
  максимальная угловая скорость поворота двигателя КМ-60 по каждой оси не менее – 0,35 °/с;
  температура эксплуатации – минус 45°C до 85°C.


 Рисунок 5 – Механизм ориентации двигателя

[Salo]

http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=35335

Обзор работ по электроракетным двигателям в Государственном научном центре ФГУП «Центр Келдыша»
Авторы: Васин А. И., Коротеев А. С., Ловцов А. С., Муравлев В. А., Шагайда А. А., Шутов В. Н.

Аннотация
Статья посвящена описанию работ по созданию электроракетных двигателей, проводящихся в Центре Келдыша. Приведен обзор достижений в области разработки холловских и ионных двигателей, а также исследования основных физических процессов, протекающих в двигателях данного типа. Дано краткое описание экспериментальной базы, позволяющей проводить полный цикл испытаний изделий на стадии наземной отработки.

http://www.mai.ru/upload/iblock/3df/3dfc3870a088766cb71de87e1cb10c3a.zip

[Salo]

http://www.ihst.ru/%7Eakm/37.htm
XXXVII АКАДЕМИЧЕСКИЕ ЧТЕНИЯ ПО КОСМОНАВТИКЕ
Секция 18

http://www.ihst.ru/~akm/37t18.pdf

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОРАКЕТНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ МАЛОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
И.В. Платов(ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина»)

В условиях быстрого развития электроники актуальность малых космических аппаратов растёт с каждым днём. В настоящее время малые КА решают различные научные и прикладные задачи, используются они и в качестве автоматических межпланетных станций – малая масса позволяет вывести их на высокоэнергетические орбиты и использовать в качестве маршевых ДУ двигатели малой тяги (электроракетные двигательные установки (ЭРДУ)).
Электроракетный двигательный модуль (ЭРДМ) является основной частью ЭРДУ малого космического аппарата (МКА) и предназначен для создания импульсов тяги в составе ЭРДУ в режимах марша, коррекций и разгрузки двигателей-маховиков (ДМ) КА.
На основании проведенного баллистического расчета для реализации задачи перелета по трассе «Земля – Луна» ЭРДМ предполагается разрабатывать с использованием двигателя КМ-60 (производства «Центра Келдыша»), а состав схемы преимущественно формировать на основании блоков производства ОКБ «Факел»:
двигательный блок на основе стационарного плазменного двигателя КМ-60 (Холловский двигатель КМ-60 отрабатывался под следующие номинальные параметры: напряжение разряда – 500 В; мощность разряда – 670 Вт; тяга – 36 мН (сдаточное значение); удельный импульс – 1716 с (сдаточное значение); средний за время ресурса удельный импульс – не менее 1850 с; общий суммарный импульс тяги – не менее 380 кН·с; масса двигателя – 3150 г.), который содержит два механизма регулировки расхода (МРР), механизм ориентации двигателя, КМ-60 при этом размещается на подвижной части механизма ориентации;
блок хранения ксенона представляет собой композитный шаробаллон объемом 42·10-3 м3 (42 л), массой – 13 кг и внешним диаметром 450 мм;
блок клапанов, соединяющих ЭРДМ с блоком хранения ксенона ЭРДУ;
блок управления расходом, обеспечивающий редуцированную подачу ксенона в системе;
три блока подачи ксенона:
- блок подачи ксенона в анод двигателя на маршевом режиме;
- блок подачи ксенона в катод двигателя;
- блок подачи ксенона в анод двигателя на режиме разгрузки ДМ.
А также: блок управления механизмом ориентации двигателя, межблочные кабели и трубопроводы, датчики температуры и давления, фильтры, двенадцать газовых двигателей (ГД-50) и блок подачи ксенона в ГД-50.
Несущей конструкцией для ЭРДУ служит корпус в форме параллелепипеда в виде рамы из сотопанелей. Конструктивно ЭРДМ состоит из композитного бака для хранения рабочего тела, расположенных в верхней части параллелепипеда. Бак имеет сферическую форму и фиксируются к несущей конструкции кронштейном в виде чаши. Двигательный блок расположен на нижней стенке аппарата, свободной от приводов солнечных батарей. Механизм ориентации двигателя позволяет направлять вектор тяги КМ-60 на 34º в сторону удаленной от приводов солнечных панелей аппарата (ось Х) и по 14º (ось Y). Газовые двигатели обеспечивают стабилизацию и ориентацию КА. Температура и давление газа в системе определяются датчиками.
Масса не заправленной ЭРДУ с приведенным перечнем элементов составила 45 кг (без трубопроводов и кабелей). Для снижения массы ЭРДМ предлагается применить в схеме ряд блоков производства ОАО «ИСС» и «Центра Келдыша». В результате схема ЭРДМ изменилась в части магистрали блоков обеспечения работоспособности КМ-60. Вместо блоков редуцирования и подготовки ксенона устанавливается блок подготовки ксенона, разработанный «ИСС», а МРР заменены на блок управления расходом, производства «Центра Келдыша». При реализации этой схемы масса не заправленной ЭРДУ составит 37,5 кг, что дает возможность, например, установить второй двигатель КМ-60, что существенно позволит повысить надежность и ресурс ЭРДУ разрабатываемого МКА.

[Salo]

http://kerc.msk.ru/%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8/2013-2/%D0%B0%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%BB%D1%8C-2013

Апрель 2013

Сотрудники ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» приняли участие в XVI Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2013», который проходил в ЭкоЦентр «Сокольники», 02-05 апреля 2013 г. В экспозиции салона были представлены следующие разработки:
...
Разработка отделения 1 «Камера ракетного двигателя малой тяги, работающего на двухкомпонентном несамовоспламеняющемся газообразном топливе», авт. Кочанов А.В., Клименко А.Г. , заявка №2011101529/06 от 18.01.2011, патент № 2448268 от 20.04.2012 г., решением Международного жюри награждена Серебряной медалью и Дипломом Московского международного салона изобретений и инновационных технологий «Архимед-2013».

Разработка отделения 2 «Устройство для испытаний жидкостных ракетных двигателей » , авт. Губертов А.М., Миронов В.В., Волков Н.Н., Волкова Л.И., Гурина И.Н., Козаев А.Ш., Заявка №2011112150 от 31.03.2011, патент № 2449159 от 27.04.2012 , решением Международного жюри награждена Серебряной медалью и Дипломом Московского международного салона изобретений и инновационных технологий «Архимед-2013».
...
Разработка отделения 3 « Лазерное устройство воспламенения компонентов топлива (варианты)», авт.Рачук В.С., Завизион Г.И., Гутерман В.Ю., Рубинский В.Р., Губертов А.М.Ребров С.Г., Голубев В.А., Голиков А.Н. заявка № 2011144421 от 03.11.2011, патент № 2468240 от 27.11.12.

Разработка отделения 3«Камера жидкостного ракетного двигателя или газогенератора с лазерным устройством воспламенения компонентов топлива и способ ее запуска» , авт. Ребров С.Г., Голубев В.А., Голиков А.Н., заявка № 2011144421 от 03.011.2011, патент № 2468240 от 27.11.12.

[Salo]

http://kerc.msk.ru

Достижения ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша»

Выпущен «Руководящий документ для конструкторов по стойкости конструкционных материалов трактов окислителя жидкостных ракетных двигателей (ЖРД)».

Проведен сравнительный технико-экономический анализ вариантов формирования ДУ маршевых ступеней РН сверхлегкого класса.

Разработан и изготовлен ионный двигатель высокой мощности (ИД ВМ, номинальная мощность 32 кВт).

Завершены ресурсные испытания двигательного блока коррекции (БК), состоящего из холловского двигателя КМ-60 и блока управления расходом газа, пройден полный ресурс с учетом гарантированного запаса (общий ресурс 4100 часов, 8341 включение).

Проведены огневые испытания опытного образца двигателя на топливе кислород-керосин тягой 5 тс с камерой сгорания охлаждаемой жидким кислородом. Работа и проект двигателя получили одобрение на НТС Роскосмоса.

На основе экспериментальных исследований отложений на стенках модельного канала при течении углеводородного топлива (керосина РГ-1) в модельной трубке при сверхкритических давлениях и высоких температурах разработана инженерная математическая модель образования твердых отложений, адекватно отражающая опытные результаты. Даны рекомендации по применению обобщенных закономерностей разложения топлива и образования кокса при сверхкритических давлениях и высоких температурах, применительно к регенеративной системе охлаждения КС перспективных ЖРД.

Предложена схема безнасосного кислородно-водородного ЖРД с нетрадиционной вытеснительной системой подачи топлива, в которой используются баки низкого давления (p?0,2 МПа), а компоненты топлива подаются в двигатель в газообразном виде из промежуточных баллонов высокого давления (p?30-40 МПа), в которых осуществляется газификация топлива встроенным теплообменником с использованием тепла от рубашки охлаждения ЖРД. Предлагаемый ЖРД характеризуется простотой, высокой надежностью работы, пониженной стоимостью разработки и изготовления. Его применение может обеспечить более высокие технико-экономические показатели средств межорбитальной транспортировки.

Разработана физико-математическая модель и методика расчёта нестационарных термохимических процессов взаимодействия конструкционных материалов с высокотемпературными окислительными потоками, с использованием которой проведено моделирование теплового состояния и выгорания элементов конструкции проточного тракта ЖРД.

Проведён комплекс расчётов и разработаны предложения в план экспериментальной отработки кислород-водородного двигателя в части проведения высотных испытаний на вновь создаваемых стендах.

[Salo]

Диагностика ЖРД по спектру излучения факела

ЖРД средств выведения

Камера сгорания для маршевых ЖРД

РДТТ тягой 8 кН для разгонного блока космического аппарата

Сопла для перспективных ракетных двигателей

Гибридный ракетный двигатель

Электроракетные ДУ на основе импульсных плазменных двигателей (ИПД) на твердом рабочем теле;

[Saul]

Salo пишет:
Гибридный ракетный двигатель

 На форуме ранее обсуждалось (мечталось) возможность применения ДУ в голове ракеты для нескольких функций - довыведения, САС (сист. авар. спас.) и руления (от земли). Выяснили что САС требуется мгновенная большая мощность, а рулить - сила перпендикулярная ракете. Было предложено поворачивать сопла или иметь их 2 комплекта (под разным углом) и переключать трехходовыми вентилями. Еще предложено скрутить РТТД САС в бублик и располагать под пилотируемым кораблем.
 Вопрос - возможен ли ТОРОИДАЛЬНЫЙ ГИБРИДНЫЙ двигатель с мгновенным запуском и большим регулированием тяги?