NASA создаст новый ракетный двигатель

[KrMolot]

NASA создаст новый ракетный двигатель

     Работа над жидкотопливным ракетным двигателем нового поколения, начатая NASA, ВВС США и двумя контрактными производителями - Rocketdyne и Aerojet, возобновилась после ураганов Катрина и Рита, пишет CNews.ru. Двигатель Integrated Powerhead Demostrator (IPD) однажды запускали для тестирования в Космическом центре NASA Стеннис возле залива Сен-Луис в штате Миссиссиппи. По словам управляющего программы IPD Стивена Ханы (Stephen Hannah), вскоре пройдет еще одно испытание - осталось только дождаться возвращения персонала. "Мы ожидаем, что тестирование будет до праздников, может быть, даже до конца месяца", - сказал он.
     Новый двигатель вдвое мощнее, чем те, которые установлены на современном шаттле, и, по словам разработчиков, более безопасны и эффективны. Этого удалось достичь за счет использования уникальных предварительных камер сгораний "полного потока", которые дают больше мощности, чем традиционные двигатели, и меньше нагреваются. В современных двигателях шаттлов жидкое водородное топливо и жидкий кислородный окислитель подаются в камеру сгорания вместе и воспламеняются. Горячий газ под давлением, выходящий из сопла, дает тягу. Смешивать оба компонента необходимо очень быстро, и за короткое время расходуется большое количество топлива. Объема бассейна, например, хватает всего на 25 секунд. Для такой скоростной подачи используется турбонасос с высокоскоростными турбинами. Для запуска турбонасоса используется небольшое количество жидкого топлива, и он как бы "вытягивает" остальное топливо в камеру сгорания. То же самое происходит и с окислителем. Новый двигатель работает по-другому: вместо отправки небольшого количества топлива и окислителя в предварительную камеру сгорания, в новом туда отправляется все топливо и весь окислитель. В результате турбины турбонасоса вращаются быстрее и дают больше тяги, как ветряная мельница, которая от большей силы ветра работает быстрее. Основное преимущество - двигатель на несколько сот градусов "прохладнее", чем традиционный, где достигается температура выше 1650 градусов Цельсия, рассказал заместитель управляющего проектом Джерри Джендж (Gary Genge). "Мы надеемся на то, что эффективность топлива будет больше, соотношение тяги к весу выше, а надежность - лучше, при сниженных затратах".
     Уменьшение рабочей температуры может значительно продлить жизнь двигателя. Нынешние выдерживают около 10 полетов без капитального ремонта, новый рассчитан на 100, и, если инженеры над ним еще поработают - даже до 200. Кроме предварительной камеры сгорания полного потока, двигатель также оснащен гидростатическими подшипниками вместо шариковых. Они скользят по слою жидкости, и, следовательно, меньше изнашиваются. Новый двигатель сможет развивать тягу до 113,4 тонн, что вдвое больше самых мощных аналогов. На испытаниях 17 августа его разогнали до 90% от этой мощности.
  - А.Ж.  

Может кто-нибудь из специалистов объяснит, чем данный двигатель отличается от двигателей закрытого цикла типа РД-0120? И есть ли у России аналоги, которые могли бы выдерживать такое же кол-во полетов без кап. ремонта?
Спасибо.

[Старый]

Обычный двигатель закрытой схемы. Обычная журноламерская статья усугублённая в квадрате таким же переводом. Хотел всё скопом жахнуть в "Ох, умору" да вроде велико а выделение цветом по прежнему не работает.
 какая красота:
"Новый двигатель вдвое мощнее, чем те, которые установлены на современном шаттле..."
"Новый двигатель сможет развивать тягу до 113,4 тонн, что вдвое больше самых мощных аналогов..."

[X]

А еще Старый пропустил  "200 полетов"

[Bell]

Да, я тоже сразу подумал про Умору. А на месте Железнякова я бы под такими перлами не подписывался бы. Надо хотя бы причесывать, а то потом будут пальцем показывать...

"вдвое больше самых мощных аналогов" - шик и блеск...


Все это конечно смешно, но вот именно из-за таких статей (такой подачи информации) лет через 50 (а то и раньше) все будут точно знать, что первыми в космос полетели американцы. Причем на шаттле и сразу на Луну, как тут некогда заметели...

[ДмитрийК]

http://www.nasa.gov/centers/marshall/pdf/108436main_Integrated_Powerhead_Demonstrator.pdf

[X]

OPUruHa/\:

From Spacedaily-

When you think of future rocket technology, you probably think of ion propulsion, antimatter engines and other exotic concepts.
Not so fast! The final chapter in traditional liquid-fueled rockets has yet to be written. Research is underway into a new generation of liquid-fueled rocket designs that could double performance over today's designs while also improving reliability.

Liquid-fueled rockets have been around for a long time: The first liquid-powered launch was performed in 1926 by Robert H. Goddard. That simple rocket produced roughly 20 pounds of thrust, enough to carry it about 40 feet into the air. Since then, designs have become sophisticated and powerful. The space shuttle's three liquid-fueled onboard engines, for instance, can exert more than 1.5 million pounds of combined thrust en route to Earth orbit.

You might assume that, by now, every conceivable refinement in liquid-fueled rocket designs must have been made. You'd be wrong. It turns out there's room for improvement.

Led by the US Air Force, a group consisting of NASA, the Department of Defense, and several industry partners are working on better engine designs. Their program is called Integrated High Payoff Rocket Propulsion Technologies, and they are looking at many possible improvements. One of the most promising so far is a new scheme for fuel flow:

The basic idea behind a liquid-fueled rocket is rather simple. A fuel and an oxidizer, both in liquid form, are fed into a combustion chamber and ignited. For example, the shuttle uses liquid hydrogen as its fuel and liquid oxygen as the oxidizer. The hot gases produced by the combustion escape rapidly through the cone-shaped nozzle, thus producing thrust.

The details, of course, are much more complicated. For one, both the liquid fuel and the oxidizer must be fed into the chamber very rapidly and under great pressure. The shuttle's main engines would drain a swimming pool full of fuel in only 25 seconds!

This gushing torrent of fuel is driven by a turbopump. To power the turbopump, a small amount of fuel is "preburned", thus generating hot gases that drive the turbopump, which in turn pumps the rest of the fuel into the main combustion chamber. A similar process is used to pump the oxidizer.

Today's liquid-fueled rockets send only a small amount of fuel and oxidizer through the preburners. The bulk flows directly to the main combustion chamber, skipping the preburners entirely.

One of many innovations being tested by the Air Force and NASA is to send all of the fuel and oxidizer through their respective preburners. Only a small amount is consumed there--just enough to run the turbos; the rest flows through to the combustion chamber.

This "full-flow staged cycle" design has an important advantage: with more mass passing through the turbine that drives the turbopump, the turbopump is driven harder, thus reaching higher pressures. Higher pressures equal greater performance from the rocket.

Such a design has never been used in a liquid-fueled rocket in the U.S. before, according to Gary Genge at NASA's Marshall Space Flight Center. Genge is the Deputy Project Manager for the Integrated Powerhead Demonstrator (IPD)--a test-engine for these concepts.

"These designs we're exploring could boost performance in many ways," says Genge. "We're hoping for better fuel efficiency, higher thrust-to-weight ratio, improved reliability--all at a lower cost."

"At this phase of the project, however, we're just trying to get this alternate flow pattern working correctly," he notes.

Already they've achieved one key goal: a cooler-running engine. "Turbopumps using traditional flow patterns can heat up to 1800 C," says Genge. That's a lot of thermal stress on the engine. The "full flow" turbopump is cooler, because with more mass running through it, lower temperatures can be used and still achieve good performance. "We've lowered the temperature by several hundred degrees," he says.

IPD is meant only as a testbed for new ideas, notes Genge. The demonstrator itself will never fly to space. But if the project is successful, some of IPD's improvements could find their way into the launch vehicles of the future.

Almost a hundred years and thousands of launches after Goddard, the best liquid-fueled rockets may be yet to come.

[Сопла]

Hда, про 113 тонн это чья-то отcебятина - в заметке говоритcя про небольшой, экспериментальный двигатель.

Любопытно, однако, насколько эта сxема нова и каковы её перспективы?

[Дмитрий В.]

А это, случаем, не RS-83?

[Старый]

Любопытно, однако, насколько эта сxема нова и каковы её перспективы?

Да обычный двигатель с дожиганием! Просто для США это диковина вот и расчирикались.

[KBOB]

А еще Старый пропустил  "200 полетов"

Ага! Все шаттлы вместе налетали 114 полетов, а тут 200! Почти вечный двигатель. :lol:

[X]

Любопытно, однако, насколько эта сxема нова и каковы её перспективы?

Ничего нового, в СССР такое уже делали в 60-х годах. Это схема с дожиганием обоих компонентов, когда раздельные ТНА (по одному на окислитель и горючее) работают на полных расходах соответствующих компонентов.

Схема считается перспективной для достижения давлений в КС 30-50 МПа и даже более.

[X]

Любопытно, однако, насколько эта сxема нова и каковы её перспективы?

Ничего нового, в СССР такое уже делали в 60-х годах. Это схема с дожиганием обоих компонентов, когда раздельные ТНА (по одному на окислитель и горючее) работают на полных расходах соответствующих компонентов.

Схема считается перспективной для достижения давлений в КС 30-50 МПа и даже более.

А какой УИ при 50МПА для водорода?

[Аполлогет]

Любопытно, однако, насколько эта сxема нова и каковы её перспективы?

Ничего нового, в СССР такое уже делали в 60-х годах. Это схема с дожиганием обоих компонентов, когда раздельные ТНА (по одному на окислитель и горючее) работают на полных расходах соответствующих компонентов.

Схема считается перспективной для достижения давлений в КС 30-50 МПа и даже более.

А какой УИ при 50МПА для водорода?

При таких давлениях рост УИ непропорционально мал, по сравнению с усложнением двигателя, вызванным ростом давления. А 50МПа - это значит 100 МПа в турбонасосном агрегате. ИМХО, многовато.

[Аполлогет]

Проще, кстати, добавить Li и заменить кислород фтором.

И "увидят все, что это хорошо". УИ - 560, а то и 570 едениц.

[KBOB]

Проще, кстати, добавить Li и заменить кислород фтором.

И "увидят все, что это хорошо". УИ - 560, а то и 570 едениц.

Говорят, пара "Бумажные доллары"+жидкий кислород дает УИ даже больше, но никто не проверял.  :?

[X]

А какой УИ при 50МПА для водорода?

Для ЖРД первой ступени ~4300-4400 м/с, дла высотного ЖРД ~4600-4700 м/с

Можете, кстати, сами прикинуть: http://rocketworkbench.sourceforge.net/equil.phtml

код H2 - 457
код O2 - 686
третий компонент удалить
соотношение 5.5 (т.е., например, 10 г. H2 и 55 г. O2)
Type of problem - performance carateristic

[Дмитрий В.]

А какой УИ при 50МПА для водорода?

Для ЖРД первой ступени ~4300-4400 м/с, дла высотного ЖРД ~4600-4700 м/с

Можете, кстати, сами прикинуть: http://rocketworkbench.sourceforge.net/equil.phtml

код H2 - 457
код O2 - 686
третий компонент удалить
соотношение 5.5 (т.е., например, 10 г. H2 и 55 г. O2)
Type of problem - performance carateristic

Что-то маловато! 11Д122 при Рк=210атм выдает в пустоте 4459м/с. Так что больше УИ будет. Впрочем УИ сильно зависит от степени расширения сопла. Имхо, при Рк=500атм можно получить не менее 4550м/с для ЖРД 1-й ступени и около 5000 м/с для высотных ЖРД.

[Аполлогет]

Проще, кстати, добавить Li и заменить кислород фтором.

И "увидят все, что это хорошо". УИ - 560, а то и 570 едениц.

Говорят, пара "Бумажные доллары"+жидкий кислород дает УИ даже больше, но никто не проверял.  :?

Но мы же подвергли остракизму ядерные двигатели?

Что остается (кроме ЭРД)? - только химия. А значит никто ничего лучше Н + О + Li не предложит (Озон и бериллий не предлагать).

[Андрей Суворов]

Но мы же подвергли остракизму ядерные двигатели?

Что остается (кроме ЭРД)? - только химия. А значит никто ничего лучше Н + О + Li не предложит (Озон и бериллий не предлагать).

Литий хорош только с фтором, а с кислородом хорош только бериллий, увы. Что там, что там, получаются ужасно ядовитые продукты сгорания. Окись бериллия в порошке даже опаснее плавикоовой кислоты...

[frost_ii]

Но мы же подвергли остракизму ядерные двигатели?

Что остается (кроме ЭРД)? - только химия. А значит никто ничего лучше Н + О + Li не предложит (Озон и бериллий не предлагать).

Литий хорош только с фтором, а с кислородом хорош только бериллий, увы. Что там, что там, получаются ужасно ядовитые продукты сгорания. Окись бериллия в порошке даже опаснее плавикоовой кислоты...

Бериллий весьма недёшев.. Ещё про алюминий не забываем