Челябинцы нашли способ отправлять в космос больше полезных грузов

Ученые Южно-Уральского госуниверситета (ЮУрГУ) в Челябинске запатентовали демонстратор двигательной установки ракеты-носителя, позволивший отправлять в космос больше полезных грузов. Как URA.RU рассказали в пресс-службе вуза, разработчики облегчили конструкцию двигателя на 3%.

«Ученые исключили из двигателя механические органы управления, облегчив конструкцию. Каждый процент позитивно влияет на дальность полета устройства и массу полезной нагрузки на борту», — сообщили URA.RU в ЮУрГУ.

С 2021 года ученые университетапри экспертном сопровождении АО «ГРЦ Макеева» ведут разработку демонстратора двигательной установки первой в России одноступенчатой многоразовой ракеты-носителя вертикального взлета и посадки. Исследователи разработали механизм регулирования направления движения для демонстратора посадочного модуля. Последний оснащен многокамерной двигательной установкой с профилированным центральным телом. Подход упростил конструкцию двигателя и сэкономил топливо.

«Тяга двигателя возникает от реактивной струи. Ее скорость, давление и сила определяют осевое направление ракеты во время движения. Чтобы обеспечить поворот ракеты, нужно изменить направление вектора тяги относительно ее продольной оси», — пояснили в вузе.

Традиционно для этого применяется отклонение камер сгорания ракетных двигателей при помощи дополнительно вмонтированных тяжелых рулевых машин или карданных подвесов. В результате усовершенствования несколько камер сгорания разместили по периферии профилированного (отделанного специальными канавками для стекания сгоревших газов) центрального тела.

«При таком подходе формируется единая струя продуктов сгорания. И при этом становится возможным увеличение и уменьшение тяги отдельных камер сгорания в различных плоскостях управления. Если уменьшается тяга одной камеры сгорания, то автоматически увеличивается тяга камеры другой, противоположной. Эта разность тяг относительно продольной оси и обеспечивает отклоняющий момент центра массы двигателя, а значит, и ракеты-носителя: она поворачивается в нужном направлении. Важно, что управлять можно как одиночными камерами, так и их группами», — рассказал URA.RU инженер-конструктор научной лаборатории «Двигательные и энергетические установки летательных аппаратов» Алексей Шульц.

Для регулирования тяги отдельных камер сгорания разработчики изменяли расход спирта в топливной паре «газообразный кислород и спирт». Во время эксперимента на демонстраторе электронные регуляторы расхода топлива по команде системы управления увеличивали или уменьшали расход спирта для формирования соответствующих значений тяги отдельных блоков камер. Такой подход, отметили исследователи, позволил сэкономить ресурс одного из компонентов топлива до 5%.