РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Модератори: Global Moderators, News

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 28 серпня 2018 11:21

vladm написав:КБЮ в мордокниге сделало видео по Циклон-4М
https://www.facebook.com/yuzhnoye/video ... 5538058692


Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

vladm
Member
Member
 
Повідомлень: 5
З нами з:
27 квітня 2018 16:15

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення vladm » 01 жовтня 2018 17:49

КБЮ обновило свой сайт в разделе "Техника". Официально "признаны" двигатели РД-840, РД-805, РД-835, РД-870, РД-815, РД-880.
РД-870 (http://www.yuzhnoye.com/technique/rocket-engines/steering/rd-870/) имеет довольно высокую степень готовности (TRL 6).
Зображення
Двигательный блок (ДБ) РД870, с турбонасосной системой подачи компонентов топлива, выполнен по схеме с дожиганием генераторного газа. ДБ разрабатывается на базе отработанных технологий РН «Зенит». На его базе может быть создан двигатель РД872 для второй ступени РН с тягой ~90 тс.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Масса двигателя, кг 1353
Компоненты топлива: О2+ керосин
Тяга на земле, тс 79,3
Тяга двигателя в пустоте, тс 89,4
Удельный импульс тяги на земле, с 301,5
Удельный импульс тяги в пустоте, с 340,0
Коэффициент соотношения компонентов 2,684
Число включений 1
TRL 6
 

Josiah
Member
Member
 
Повідомлень: 86
З нами з:
22 березня 2015 00:19

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення Josiah » 02 жовтня 2018 10:27

РД-870 имеет довольно высокую степень готовности (TRL 6)


Неудивительно, учитывая что он (по доступной информации) создается большей частью из готовых отработанных (в смысле технологии, а не в смысле "выработавших ресурс") компонентов.
Гораздо интереснее было б узнать насколько КБ продвинулось в его разработке за последний год. Возможно будет еще информация.
"Майте чудову каву"
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 29 жовтня 2018 08:15

Ракетно-космічні технології КБ "Південне"

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 30 жовтня 2018 08:21

Продовження за підказкою "Український арсенал" https://vk.com/ukrainian_arsenal

Зображення

Заместитель главного инженера КБ «Южное» Игорь Снегирев проинформировал участников собрания о новых технологических возможностях КБЮ. В области полимерных композиционных материалов в КБ используются:
- изготовления препрега;
- мокрая намотка;
- вакуумно-автоклавное формование;
- нанесение внутреннего теплозащитного покрытия;
- изготовление углерод-углеродных армирующих каркасов 3D-структуры;
- полимеризация;
- механическая 5-осевая обработка крупногабаритных изделий из ПКМ;
- клеесборочные работы;
- прочностные испытания.

Планируются к внедрению:
- нанесение наружного теплозащитного и лакокрасочного покрытий;
- нанесение многофункционального покрытия (МФП-92);
- аддитивные технологии (FDM).

В сфере металлических материалов в КБЮ используются аддитивные технологии (SLM-280х280х350);
планируются к применению:
- аддитивные технологии (SLM-800х400х500);
- получение металлических порошковых материалов методом «атомизации»;
- ротационная вытяжка;
- лазерная сварка, наплавка и резка;
- ротационная раскатка.

— Качество конструкторской документации, ее конкурентоспособность на рынке во многом определяется теми технологиями, которые мы имеем, — подчеркнул Игорь Снегирев. — Мы не можем сегодня купить все самое передовое оборудование, которое и завтра будет участвовать в создании РКТ, но будем к этому стремиться и надеемся, что остальные предприятия также будут это делать.

— Мы развиваем и инженерные технологии, — добавил генеральный директор КБ «Южное» Александр Дегтярев. — Купили программно-технический комплекс (ПТК) высокопроизводительной ЭВМ Apollo-6000. Этот компьютер обеспечит высокую точность аэродинамических, тепловых и прочностных расчетов. По оценкам специалистов, при решении этих задач производительность ПТК будет около 300 террафлоп. Чтобы представить, что это такое можно сравнить быстродействие этого комплекса с быстродействием одной из самых мощных ЭВМ в СССР — БЭСМ-6, которая использовалась при создании ракетной техники. Быстродействие устанавливаемого ПТК будет в 300 миллионов раз больше. К концу года мы вводим этот комплекс и предлагаем его для использования всем членам Ассоциации, у кого есть в этом потребность.


Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/nau ... _spets.pdf
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 06 листопада 2018 08:11

100 років з дня народження Янгеля М.К.

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Зображення
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 11 листопада 2018 10:47

Канд. техн. наук В. А. Шульга, А. В. Дибривный
КОНСТРУКТОРСКОМУ БЮРО ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 60 ЛЕТ

Введение

22 июля 2018 г. исполнилось 60 лет со дня основания в составе конструкторского бюро «Южное» специализированного конструкторского бюро жидкостных ракетных двигателей – КБ-4. В отличие от самостоятельных КБ по разработке ЖРД для ракет различного назначения и различных предприятий главной задачей КБ-4 является разработка ЖРД для ракетных комплексов, разрабатываемых ГП «КБ «Южное». Тесный контакт с разработчиками ракет позволяет более глубоко понимать запросы ракетчиков и находить нужные решения, в том числе за счет применения новых нестандартных схем. Такое взаимодействие, как правило, способствует получению на разрабатываемых двигателях высоких энергомассовых характеристик на уровне лучших зарубежных аналогов.

Основные вехи творческого пути коллектива КБ-4

За прошедшие 60 лет специалистами КБ-4 разработано более 50 двигателей, двигательных и энергетических установок различного назначения, часть которых, в том числе 18 двигателей, прошли полный цикл отработки и устанавливались на ракетах, созданных ГП «КБ «Южное». Практически на каждой из ракет, созданных КБ «Южное», будь то МБР или РН, присутствовали двигатели разработки КБ-4. Рисунки ниже это прекрасно демонстрируют (рис.1, 2) [1].


Зображення

Это рулевые двигатели для первых и вторых ступеней, в том числе для РН «Циклон» и «Зенит», маршевые двигатели для верхних ступеней и космические двигатели, двигатели специального назначения, в которых применялись высококипящие компоненты топлива АТ+НДМГ, монотопливо, экологически чистое топливо кислород+керосин.

При разработке ЖРД специалисты КБ-4 широко использовали опыт, накопленный при изготовлении и отработке двигателей, разработанных другими КБ СССР для МБР и РН разработки КБ «Южное», которые изготавливались на Государственном предприятии «ПО «Южный машиностроительный завод» и испытывались на стендах КБ и завода. Таких двигателей с тягой от ~50 до ~470 тс было более двух десятков. Этот фактор способствовал накоплению специалистами КБ-4 уникального опыта по решению как конструктивных, так и технологических задач, что способствовало обеспечению высоких энергомассовых характеристик и высокой надежности разрабатываемых двигателей.

Так, в частности:

- высокими энергомассовыми характеристиками обладают маршевые двигатели верхних ступеней РН РД854 и РД861, у которых сверхзвуковые участки сопел трубчатой конструкции. Для реализации этой конструкции потребовалось разработать и освоить совершенно новые технологии изготовления профилированных тонкостенных трубок, их сборки и пайки;

- этапной вехой в творческой биографии КБ-4 является разработка маршевых двигателей вторых ступеней МБР РД857 и РД862, работающих на высококипящих самовоспламеняющихся компонентах топлива. Эти двигатели впервые в мировой практике двигателестроения выполнены по схеме с дожиганием восстановительного генераторного газа.
Кроме того, в этих двигателях применен газодинамический способ управления вектором тяги путем вдува генераторного газа в свехзвуковую часть сопла. В двигателе РД857 был к тому же реализован режим конечной ступени с дросселированием тяги более чем в десять раз, что потребовало применения специальных схемных решений. Создание этих двигателей потребовало модернизации стендовой базы для отработки агрегатов, строительства новых стендов для огневых испытаний узлов. В процессе отработки узлов и двигателей, их квалификации получены уникальные экспериментальные данные по рабочим процессам в камере двигателя, газогенераторе и других узлах, по исследованию газодинамического способа управления вектором тяги ЖРД;

- предметом гордости коллектива КБ-4, мерилом его зрелости и мастерства может служить разработка двигателя РД858 для лунного посадочного модуля. В двигателе применена турбонасосная система подачи компонентов топлива, что позволило за счет повышения давления в камере существенно повысить его энергомассовые характеристики и при этом обеспечить заданное техническим заданием плавное дросселирование тяги в 4,4 раза. В процессе отработки достигнуто восьмикратное дросселирование тяги двигателя. Для подтверждения требуемой надежности испытано 189 двигателей в штатном исполнении, а 3 двигателя испытаны в составе двигательной установки на орбитах искусственных спутников Земли. Отдельные двигатели наработали суммарный ресурс, в 40 раз превышающий потребный. На базе этого двигателя нынешнее поколение специалистов КБ-4 разрабатывает проекты ЖРД для взлетнопосадочных модулей, которые могут применяться в европейских программах по освоению Луны;

- рулевой двигатель РД8 второй ступени РН «Зенит» впервые разработан по замкнутой схеме, с дожиганием окислительного генераторного газа. На его базе разработаны проекты маршевых двигателей для верхних ступеней РН;

- уникальным является многофункциональный двигатель третьей ступени РД866, который выполняет следующие задачи:
--подает горючее высокого давления в рулевой агрегат для управления полетом ракеты на этапах конца полета первой ступени, при полете второй и третьей ступеней;
--обеспечивает управление по крену при полете третьей ступени;
--создает тягу и управляющие усилия на участке разведения космических аппаратов при многократных включениях ЖРД большой тяги и ЖРД малой тяги;
--питает горючим гидропривод качания камеры двигателя большой тяги.

Специалистами КБ-4 разработано пять двигательных установок различного назначения и проведена экспериментальная отработка большинства из них в объеме, достаточном для их летно-конструкторских испытаний в составе ракет.

К их числу относятся:

- газодинамическая двигательная установка Б36, работающая на холодном газе (аргоне), которая обеспечивает управляющие усилия в системе успокоения, ориентации и стабилизации спускаемых аппаратов;

- энергосиловая установка Л905 для управления спускаемыми аппаратами на внеатмосферном и атмосферном участках полета до момента их приземления. В качестве рабочего тела в системе используется подогретый газ СО2;

- двигательные установки ДУ373 и ДУ377, работающие на монотопливе;

- двигательная установка ДУ802 для разгонного блока РН «Днепр», работающая на топливе АТ+НДМГ, отработка которой приостановлена на этапе стендовых испытаний. В ДУ802 впервые применена принципиально новая система подачи компонентов топлива в камеру с использованием пневмонасосного агрегата (ПНА). Применение ПНА позволяет снизить массу ДУ и повысить энергетические характеристики и надежность установки.

Помимо ЖРД и ДУ в период 1970 – 1992 гг. специалисты КБ-4 разработали девять бортовых источников мощности (БИМ), которые применялись в системах управления вектором тяги двигателей твердого топлива и ЖРД.

Накопленный опыт разработки ЖРД, ДУ, БИМов, освоенные эффективные технологии их изготовления и отработки позволяют коллективу КБ-4 предлагать услуги по созданию самых разнообразных двигателей для иностранных заказчиков. Успешный опыт сотрудничества с итальянской компанией «Авио», рядом других зарубежных компаний по разработке ЖРД позволяет коллективу КБ-4 с оптимизмом смотреть в будущее. По контракту с итальянской компанией «Авио» специалистами КБ-4 был разработан маршевый ЖРД для четвертой ступени космической РН легкого класса «Вега», работающий на самовоспламеняющихся долгохранимых компонентах топлива. Компании «Авио» в рамках заключенного контракта поставлено 16 двигателей, изготовленных Южмашем, 11 из которых успешно отлетали в составе РН. Подписан новый контракт с «Авио» на поставку дополнительных партий этих двигателей.

Выводы и перспективы

Сегодня перед коллективом КБ-4 стоят новые, более сложные, задачи в области разработки ЖРД [2].

Решая задачу обеспечения независимости Украины в вопросах доступа в космическое пространство, специалисты КБ-4 ведут разработки целого ряда ЖРД, которые необходимы в качестве маршевых не только для верхних, но и для первых ступеней разрабатываемых ГП «КБ «Южное» перспективных РН.

В частности, для первых ступеней разрабатывается ЖРД с тягой ~250 тс, работающий на экологически чистом топливе керосин+жидкий кислород. Этот двигатель рассматривается как базовый для последующих разработок кластерных двигателей тягой 500, 750 и 1000 тс и является приоритетной разработкой (рис. 3, 4). Разработки ведутся с использованием накопленного опыта и освоенных технологий, с ориентацией на внедрение новых прогрессивных технологий, которые позволят многократно сократить затраты на разработку каждого ЖРД, исключить негативное влияние на окружающую среду.


Зображення

Анализируя возрастной и профессиональный состав специалистов КБ-4, следует отметить, что в подразделениях КБ продолжают работать лишь единицы «первопроходцев», обладающих бесценными знаниями и опытом и передающих эти знания молодым работникам. Основной костяк составляют специалисты со стажем от 5 до 25 лет работы в КБ-4, достаточно хорошо освоившие технологию разработки ЖРД. Хочется им пожелать активнее и глубже изучать опыт разработок и воплощения в жизнь обширных планов по разработке новых, более совершенных и эффективных ЖРД.


https://journal.yuzhnoye.com/files/issu ... /PDF/1.pdf
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 22 грудня 2018 09:41

ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ ВОЗВРАЩАЕМОЙ ЧАСТИ ПЕРВОЙ СТУПЕНИ САМОЛЕТНОЙ СХЕМЫ С ТУРБОРЕАКТИВНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

На основании анализа полученных результатов можно сделать следующие выводы о возможности обеспечения условий безопасного приземления:
- при выбранной программе угла атаки на высотах менее 10000 м (высотность ТРД) угол наклона траектории к местному горизонту может достигать -8º, что несколько выходит за диапазон наиболее часто встречающихся в транспортной авиации значений от -2 до -6º;
- аэродинамическая компоновка спасаемой ступени при выбранной схеме полета позволяет получить значительную дальность увода с максимальной нормальной перегрузкой порядка 5g и продольной  1,5g (рис. 3);
- выбранный режим полета обеспечивает посадочную скорость в точке касания порядка 106 м/с (около 380 км/ч) при дальности увода ~3700 км. Для сравнения укажем, что минимальные скорости захода на посадку пассажирского самолета Ту-154 в зависимости от его веса лежат в диапазоне 292-332 км/ч.


Зображення

Несмотря на вполне приемлемую, практически «самолетную», oтносительную скорость в точке касания, ее вертикальная составляющая при спуске без включения ТРД является несколько завышенной (~19 м/с). Использование ТРД АИ-25 ТЛ позволяет уменьшить ее до 12,5 м/с за счет выхода на угол атаки максимального качества непосредственно перед касанием. Тем не менее такую посадку следует считать несколько грубоватой, если учесть, что в подразделениях военно-транспортной авиации при десантировании грузов предельная вертикальная скорость у земли ограничена до 12 м/с. Улучшить условия посадки можно как за счет изменения программы угла атаки, так и за счет использования более мощного двигателя. В целом же использование ТРД АИ-25 ТЛ в рассматриваемом случае можно считать малоэффективным из-за слишком большой удельной нагрузки на его тягу (более 14 кгс на 1 кгс тяги).

https://journal.yuzhnoye.com/files/issu ... PDF/19.pdf
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 22 грудня 2018 09:44

ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ УЗЛОВ СТЫКОВКИ СИСТЕМ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ РАКЕТ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Создание наземного технологического оборудования вообще, и систем термостатирования в частности, для запусков космических ракет-носителей по программе "Циклон-4" вызвало целый ряд новых задач. Среди них впервые в Украине возникла задача по разработке узлов стыковки (подключения) систем термостатирования воздуха низкого давления со своими потребителями – головным блоком и сухими отсеками ракеты-носителя. До этого на аналогичных комплексах за данные устройства отвечали предприятия Российской Федерации по кооперации.

Узлы стыковки соединяют технологическое оборудование наземной системы термостатирования и борт ракеты. Они являются конечным звеном системы термостатирующе-го продукционного воздуха. Поэтому узлы относят к числу интерфейсов космического ракетного комплекса. От их нормальной работы напрямую зависят эффективность, качество и надежность наземного технологического оборудования, ракеты-носителя и космического комплекса в целом.

В процессе создания узлов стыковки разработчики изучили доступный опыт зарубежных фирм, занимающихся подобным направлением в технике, однако обнаружили практическое отсутствие информации о них в публикациях и встретились с рядом сложностей при разработке собственного изделия.

Анализ условий эксплуатации и возможных ситуаций при пусках ракет предопределил множество требований к узлам стыковки систем термостатирования, в том числе и противоречивых, которые предстояло выполнить. Основные из них, на наш взгляд, следующие:
1) герметичность и надежность;
2) многократное присоединение и отсоединение при необходимости;
3) автоматическое отсоединение от ракеты космического назначения при минимальных усилиях;
4) минимальное силовое воздействие на борт ракеты в процессе подачи термостатирующего воздуха и при отсоединении от борта;
5) компенсация технологических, монтажных и просадочных смещений и погрешностей с сохранением при этом связей между ракетой и наземной системой термостатирования;
6) обеспечение геометрии соединений с учетом внешних силовых и прочих воздействий и заданного расхода воздуха;
7) исключение возможных загрязнений;
8) сохранение целостности и живучести в процессе воздействия эксплуатационных факторов при соблюдении длительных гарантийных обязательств;
9) низкая теплопроводность и устойчивость к биологическим вредителям, хлоридам, солнечной радиации и другим воздействующим факторам;
10) невысокая стоимость по сравнению с зарубежными аналогами с целью обеспечения конкурентоспособности на рынке пусковых услуг.

Рассмотрев вышеперечисленные требования, можно прийти к выводу, что они могут быть обеспечены применением узлов на основе резинового материала, поскольку резине присущи высокоэластичная деформация и низкий модуль упругости при изменении формы изделия


Зображення

Перед стартом ракеты космического назначения штатное отделение рукава от горловины происходит следующим образом (рис. 4): стрела установщика, отклоняясь от борта, растягивает корпус рукава, который, удлиняясь вследствие наличия гофра, натягивает провисающий трос 2 до срабатывания чеки хомута 1 узла фиксации-расфиксации (рис. 3). Освобожденный от обжатия хомутом с чекой корпус рукава растягивается под действием внутреннего избыточного давления, а также ввиду отклонения стрелы установщика, тянущей трос узла фиксации-расфиксации, плавно сходит с горловины ракеты. Аналогично отделение рукава от горловины термостатирования может произойти и в процессе движения ракеты во время старта либо одновременно ходом ракеты и отклонением стрелы установщика. В случае отмены пуска ракеты рукав вручную снимают с горловины термостатирования с последующей установкой штатной заглушки в горизонтальном положении установщика. При необходимости рукав можно полностью демонтировать в этом же положении установщика.

Таким образом, авторами предлагается техническое решение по стыковке наземного технологического оборудования и борта ракеты для систем термостатирования.

Следует отметить простоту и надежность предлагаемого решения по созданию узлов стыковки систем термостатирования для применения в составе любых известных космических ракетных комплексов. При этом все элементы узла стыковки выполнены в Украине на Государственном предприятии "Украинский научно-исследовательский конструкторско-технологический институт эластомерных материалов и изделий" - в головной научной организации Украины по эластомерным материалам и изделиям на их основе по техническому заданию Государственного предприятия "КБ "Южное", как генерального разработчика космических ракетных комплексов.


Зображення

На основании проведенных теоретических и практических исследований можно отметить достигнутые результаты и сделать следующие выводы:

1. Выполнен анализ современных технических решений узлов стыковки систем термостатирования ракет космического назначения, выявлены их положительные и отрицательные стороны.
2. Впервые в Украине сформулированы основные требования к узлам стыковки систем термостатирования наземных комплексов для обеспечения подготовки и пуска ракет космического назначения и при этом определены проблемные вопросы.
3. Предложены научные основы проектирования узлов стыковки систем термостатирования для комплексного решения проблемных вопросов, включая возможные критические ситуации.
4. Разработаны, изготовлены и прошли успешную наземную экспериментальную отработку с имитацией условий, максимально приближенных к эксплуатационным, узлы стыковки систем термостатирования при статических рабочих давлениях воздуха и при нештатных ситуациях.
5. Предложены конструктивные решения для интерфейсов наземного технологического оборудования.
6. Продемонстрирована возможность разработки и изготовления в Украине узлов стыковки систем термостатирования в составе любых известных в мировой практике космических ракетных комплексов.


https://journal.yuzhnoye.com/files/issu ... PDF/17.pdf
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 22 грудня 2018 09:48

РАЗРАБОТКА НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОПЛОВЫХ БЛОКОВ БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАЙКИ

Введение

В настоящее время в мире производить ЖРД больших тяг для первых ступеней ракет-носителей имеют возможность весьма ограниченное количество стран. А рынок требует большего числа предложений по двигателям первых ступеней.

Современные маршевые двигатели первых и вторых ступеней, имеющие высокие технические характеристики и большой спрос на мировом рынке, должны оснащаться камерами с большой степенью расширения сопел, что, в свою очередь, приводит к большим габаритам сопловых блоков. ГП «КБ «Южное» взялось решить проблему изготовления крупногабаритных сопловых блоков с использованием лазерных технологий сварки и наплавки. Кроме того, для успешной конкуренции необходимо снижать стоимость изготовления двигателей. А это практически невозможно без внедрения новых технологий.

Отработка новой технологии изготовления охлаждаемых сопловых блоков

Охлаждаемые сопловые блоки имеют специфические конструктивные особенности: для минимизации массы конструкции и обеспечения надежного охлаждения используются тонкостенные (толщиной 1 мм и меньше) оболочки, в процессе изготовления газодинамический профиль сопла должен сохранять свою конфигурацию, наружная и внутренняя оболочки должны иметь прочные связи, не мешающие охлаждению, способные обеспечить прочность при давлении в охлаждающем тракте до 700 бар.

Традиционная технология изготовления охлаждаемых сопловых блоков основана на использовании высокотемпературной пайки в индукционных печах. Данная технология требует применения высокоточного оборудования для механической обработки, специфического оборудования для нанесения многослойных технологических покрытий для осуществления пайки, высокой квалификации исполнителей при сборке под пайку. Печи для высокотемпературной пайки сложны и уникальны, применение их практически ограничено потребностями аэрокосмической отрасли. Кроме того, по общепринятому утверждению специалистов по пайке, пайка – трудноуправляемый процесс, появление брака при серийном изготовлении и использовании даже отработанной технологии - нередкое явление. При изготовлении паяных узлов для контроля качества параллельно применяются различные методы (радиографический контроль на наличие инородных тел, испытания на прочность и герметичность, пролив на равномерность, голографический контроль, ультразвуковой контроль и др.). Указанные проверки помогают выявить брак, однако, по опыту, попытка устранения дефектов пайки сопловых блоков при помощи повторной пайки в подавляющем случае не приводит к положительному результату. Геометрические размеры камер ЖРД новых разработок выходят за пределы возможностей существующего, к тому же сильно изношенного, оборудования. Поэтому при проведении проектных проработок и планировании подготовки производства для изготовления новых крупногабаритных сопловых блоков появилась актуальная задача – поиск и обоснование альтернативных технических решений и (или) технологий. Если, например, разделить крупногабаритный сопловой блок на несколько сегментов, то возможно использование пайки для изготовления отдельных сегментов «сэндвичей» (сложнопрофильных панелей с охлаждающим трактом), однако требуется восстановление оборудования и длительная технологическая отработка процесса пайки «сэндвичей». При этом появляется новая, требующая специальной технологической отработки, операция  сварка сегментов между собой, обеспечивающая стабильную конфигурацию сопла в целом, но остаются, и даже усугубляются, все выделенные ранее недостатки процесса пайки.

На данный момент в Украине отсутствуют производители печей для высокотемпературной пайки крупногабаритных сопловых блоков. Поиск возможного изготовителя данного оборудования в Украине, учитывая высокие специфические требования, выдвигаемые для данного типа оборудования (рабочая температура до 1250 C, наличие защитной среды аргона с избыточным до 5 бар давлением в печи, требуется вращение узла в процессе пайки, обеспечение вакуума в паяемом узле, программируемые скорости нагрева и охлаждения, предпочтительно индукционный тип нагрева, диаметр рабочего пространства ≈2 м при длине до 5 м), не дал положительных результатов.

Кроме того, сопутствующими технологиями для пайки являются многочисленные операции химической и электрохимической обработки, гальваническое нанесение технологических покрытий (никелирование и т.д.), пескоструйная обработка, нанесение лент припоя. Нанесение лент припоя – кропотливый, длительный ручной труд, при котором возможны ситуации с появлением ошибок исполнителя. Химическое гальваническое никелирование требует крупногабаритных ванн с мощными источниками тока, а также множество ванн для подготовки никелирования (травление, пассивация, активация и т.д.) – порядка двух десятков ванн.

Из открытых источников литературы известна принципиальная возможность применения сварки для изготовления охлаждаемых сопловых блоков.
Сложности, неизбежно возникающие при организации производства крупногабаритных сопловых блоков двигателей больших тяг традиционным методом пайки, послужили основанием для ГП «КБ «Южное» начать разработку инновационной для украинской промышленности технологии изготовления охлаждаемых сопловых блоков при помощи лазерной сварки.

Внедрение лазерной сварки в технологический процесс изготовления сопловых блоков камер ЖРД позволит освоить новую перспективную технологию изготовления сопел без использования печной пайки. В крупногабаритных сопловых блоках суммарная длина сварных швов может достигать 1000...1500 м. Высокая плотность энергии позволяет поднять скорость сварки на один-два порядка до 8-10 м/с, что решает одну из главных организационно-технических проблем, присущую процессу изготовления крупногабаритных сопловых блоков – весьма продолжительное время технологического цикла. Внедрение лазерной сварки в перспективе повысит технологичность и рентабельность производства.

Учитывая важность создания ЖРД больших тяг, ГП «КБ «Южное» совместно с ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины начали отработку новой технологии получения охлаждаемых сопловых блоков: соединение тонкостенных рубашек с внутренними стенками с использованием лазерной сварки прорезным сварным швом по вершинам ребер.

Была предложена и начала реализовываться методика проведения работ, включающая четыре этапа. На первом этапе необходимо было подтвердить принципиальную возможность получения сварных оболочек с требуемыми прочностными характеристиками. На втором этапе требовалось провести отработку режимов сварки на стандартных образцах, определить механические характеристики полученных сварных соединений. На третьем этапе планировалось изготовить по новой технологии малогабаритный сопловой блок и провести комплексные прочностные испытания в условиях, максимально приближенных к натурным. По результатам работ третьего этапа предполагалось уточнить состав и характеристики оборудования и создать на территории КБЮ новый участок лазерных технологий, на котором в рамках четвертого этапа отработать сварку крупногабаритного охлаждаемого соплового блока.


При использовании нового оборудования и специально спроектированной и изготовленной технологической оснастки будут проведены сварка и наплавка двух малогабаритных сопловых блоков и ряд комплексных проверок, позволяющих оценить качество сопловых блоков, изготовленных по новой инновационной технологии – лазерной сварки и наплавки.

Результат работ по сварке малогабаритных сопловых блоков даст ответ на вопрос о возможности воспроизведения данной технологии для изготовления крупногабаритных сопловых блоков для камер ЖРД, что позволит уйти от ранее используемой дорогостоящей технологии пайки. При этом выполнение ложной пайки возможно в широко распространенных печах для термической обработки.

На ГП «КБ «Южное» были подготовлены два образца малогабаритных сопловых блоков. Конструктивно образцы состоят из оребренной фрезерованной внутренней стенки и рубашки постоянной толщины в зоне выполнения лазерной сварки и наплавки (рис. 12 - 14).


Зображення

При проектировании малогабаритных сопловых блоков были внедрены конструктивные и технологические решения, позволяющие успешно разрешить проблемы, возникающие при динамическом позиционировании лазерного луча относительно ребер в процессе сварки.

На четвертом этапе планируется внедрение технологии лазерной сварки и наплавки в технологический процесс изготовления крупногабаритных сопловых блоков с диаметром на срезе до 2000 мм.

Заключение

Первые результаты исследований по лазерной сварке и наплавке на образцах показали принципиальную возможность разработки и целесообразность дальнейшего внедрения новой технологии для изготовления охлаждаемых оребренных конструкций крупногабаритных сопловых блоков, производство которых будет налажено на ГП «КБ «Южное».


https://journal.yuzhnoye.com/files/issu ... PDF/10.pdf
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 22 грудня 2018 09:53

ВНЕДРЕНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЖРД

Введение

В последние годы не осталось ни одной отрасли машиностроения, в которой бы не попытались применить технологию 3D-печати. В отличие от других популярных инноваций аддитивные технологии стабильно ведут к успеху.

Анализируя новостные ленты по аэрокосмической отрасли, можно сделать вывод, что имеется устойчивый мировой тренд в применении аддитивных технологий именно в аэрокосмической отрасли. КБЮ является первопроходцем в Украине по направлению 3D-печати из металлического порошка.

Опыт изготовления первых деталей при помощи аддитивных технологий

Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), а в первую очередь камера двигателя и турбонасосный агрегат, являются самыми теплонапряженными и сложными агрегатами ракет-носителей (РН). Очень часто их характеристики и степень совершенства определяют характеристики всей РН. Для обеспечения высокого технического уровня ЖРД необходимо постоянно совершенствовать конструкцию и технологию, что практически невозможно без внедрения новых технологий и материалов. Поэтому КБ-4 на протяжении всей своей истории всегда стремилось к этому в своих разработках, было пионером на предприятии в освоении высокотемпературной печной пайки, электронно-лучевой сварки, углерод-углеродных композиционных материалов, высокотемпературных тугоплавких материалов (ниобиевые, молибденовые, танталовые сплавы) и т. д. И сейчас КБ-4 опять первым на предприятии осваивает новые и, безусловно, перспективные аддитивные технологии, из которых наибольший практический интерес представляет 3D-печать из металлического порошка.

История внедрения технологии 3D-печати в КБЮ начинается с 2016 года с приобретением и введением в эксплуатацию установки SLM280 HL с размерами рабочей зоны 280х280х350 мм.

Первоначально необходимо было ответить на принципиальный вопрос о возможности применения этой технологии, оценить прочностные характеристики. Освоение 3D-печати началось с порошка из нержавеющей стали 316L. В качестве первой пробной детали был выбран патрубок коллектора камеры. В традиционном технологическом исполнении для его изготовления необходимо большое количество оснастки для штамповки, калибровки, механической обработки и сварки. По новой технологии напечатанная деталь после удаления суппортов, опесочивания и термообработки готова к дальнейшей сборке. Далее требовалось определить прочностные характеристики напечатанных изделий. Во время работы детали камеры ЖРД находятся в сложнонапряженном состоянии, которое во многом определяется жесткостью наружной рубашки, к которой приварен коллектор с патрубком. Поэтому автономно нагрузить патрубок штатной нагрузкой невозможно. Для решения проблемы была использована камера двигателя РД861К, прошедшая полный цикл доводочных испытаний. Были напечатаны два патрубка (рис. 1), которые затем были установлены в камеру двигателя РД861К и прошли успешные прочностные (в том числе и циклические) испытания при штатном давлении 190 кгс/см 2 , а затем испытания на прочность до разрушения, которое произошло при давлении 380 кгс/см 2 по «старому» сварному шву, не связанному с новой деталью.


Зображення

При этом следует отметить, что напечатанный патрубок сваривали с коллектором до проведения технологической отработки сварки, а материал-присадка был подобран из имеющихся в соответствии с химическим составом стали 316L.

Проведенные работы создали надежную основу для дальнейшего внедрения 3D-печати в технологию изготовления деталей камеры двигателя. Впоследствии были изготовлены еще три типоразмера патрубков (рис. 2) из стали 316L для камеры двигателя РД809К в количестве 18 шт. Для всех последующих разработок камер ЖРД все патрубки предлагается выполнять исключительно методом 3D-печати из соответствующего порошка.


Зображення

Изготовление патрубка камеры сгорания, состоящего из двух частей, по традиционной технологии накладывает несколько ограничений на конструкцию. В связи с тем, что патрубок изготавливается из холоднокатаного листа методом штамповки, он имеет одинаковую толщину стенок, что приводит к увеличению массы детали. При этом в процессе штамповки происходят локальные утонения (до 10%) в местах с наибольшей вытяжкой, а согласно расчету именно в этих местах и наблюдаются максимальные напряжения.

Для компенсации утонения при проектировании необходимо либо закладывать более толстую листовую заготовку, либо уменьшать радиус сопряжения, что существенно повышает потери давления. По новой технологии толщину детали можно задавать переменной в соответствии с прочностной нагрузкой. На рис. 3 показан патрубок камеры РД815, спроектированный по традиционной технологии и для 3D-печати.


Зображення

Патрубок, спроектированный по традиционной технологии, и патрубок, спроектированный для 3D-принтера, имеют одинаковую массу, но последний имеет существенно меньшие потери давления. Кроме того, в нем выполнен предварительный поворот потока, что упрощает конфигурации подводящих трубопроводов и снижает их массу. Такие отличия связаны с более равнопрочной конструкцией, с наличием ребра жесткости, а также с более плавным входом, что практически невозможно выполнить по традиционной технологии.

Еще одним преимуществом технологии 3D-печати является то, что не требуются разработка и изготовление дополнительной оснастки. Достаточно изменить 3D-модель детали, что позволяет практически мгновенно начать изготовление новой конструкции.

Из порошка стали 316L был также напечатан корпус смесительной головки для ЖРД малой тяги РД840 тягой 400 Н, в котором для обеспечения равномерности подвода окислителя применен спиралевидный входной коллектор переменного сечения (рис. 4).


Зображення

Двигатель, укомплектованный такими корпусами, успешно прошел огневые испытания. Параллельно с изготовлением и испытаниями деталей проводились исследовательские работы на стандартных образцах с целью уточнения режима термообработки и определения прочностных характеристик.

Еще одной пробной деталью при проверке возможностей 3D-печати была крыльчатка насоса, изготовленная по заказу ГП «КБ «Южное» во внешней организации из алюминиевого сплава AlSi10Mg. Напечатанная на 3D-принтере заготовка прошла механическую обработку и хромирование уплотнительных буртов (рис. 5). Внутренние поверхности крыльчатки, образующие проточную часть, никакой обработке не подвергались. В соответствии с существующей штатной технологией производились сборка насоса и его испытания со снятием характеристик при прокачивании воды с приводом насоса от стендового электродвигателя.


Зображення

Полученные характеристики сравнивали с характеристиками насосов, в которых была установлена крыльчатка такой же геометрии, но изготовленная по традиционной технологии (литье по выплавляемым моделям). Было определено, что коэффициент полезного действия насоса с крыльчаткой, изготовленной методом 3D-печати, на 2-3% выше, чем насоса с литой крыльчаткой. Такой выигрыш можно объяснить тем, что при 3D-печати точнее воспроизводится расчетная геометрия проточной части и поверхность более шероховатая, чем у литой крыльчатки.

Двигатель РД861K с крыльчаткой, напечатанной на 3D-принтере, успешно прошел серию огневых испытаний, наработав тройной ресурс как по времени работы, так и по количеству включений. По результатам дефектации после испытаний замечаний к крыльчатке нет.

Следующим шагом стало освоение материала Inconel 625, которым было решено заменить жаропрочный коррозионностойкий сплав ХН67МВТЮ. Сплав традиционно применялся для деталей газового тракта ЖРД. На данный момент на 3D-принтере из сплава Inconel 625 изготовлены газовод камеры РД809К (рис. 6), корпус теплообменника гелия двигателя РД815 (рис. 7) и некоторые другие детали.


Зображення

Зображення

Эффект от применения аддитивных технологий при изготовлении деталей газового тракта из жаропрочных материалов оказался еще значительнее. Это обусловлено многими факторами: поставка штатных листов (производство РФ) весьма затруднительна; требуются отработка технологии горячей штамповки и сборки (сварки), большое количество оснастки; длительный производственный цикл во время отработки; жесткая привязка оснастки и технологии к конфигурации детали.

При использовании 3D-печати процесс построения длится 3-5 сут, при этом в случае необходимости (например, по результатам огневых испытаний) можно изменить 3D-модель и быстро построить газовод новой модернизированной конфигурации, что практически невозможно при использовании традиционных технологий. В настоящее время ведется подготовка к проверочным циклическим испытаниям на прочность газовода, проводятся исследования по определению механических характеристик материала на стандартных образцах, уточняются режимы термообработки и горячего изостатического прессования (ГИП).

В изготовлении деталей методом 3D-печати, кроме собственно печати, применяются и вспомогательные технологии: удаление технологических суппортов, термообработка, ГИП. При этом трудоемкость операции по удалению технологических суппортов может превышать трудоемкость 3D-печати. Поэтому необходимо принимать встречные меры: конструктор при проектировании стремится к максимально возможному уменьшению суппортов (особенно в труднодоступных местах), а технолог модернизирует и механизирует сам процесс удаления. Сейчас на ГП «КБ «Южное», как, впрочем, и во всем мире, применяется преимущественно механический способ удаления суппортов, в основном ручной.

В настоящее время начинается очередной этап освоения аддитивных технологий  автоматизированное удаление суппортовых структур. Для удаления суппортов используется технология гиртизации, основанная на объединении методов электрохимического импульса, химического удаления частичек и химической обработки поверхностей. В качестве тестовой детали выбрана крыльчатка центробежного насоса (рис. 8), изготовленная из сплава Inconel 625 на принтере SLM 280HL.


Зображення

ГП «КБ «Южное» сотрудничает с австрийским предприятием Hirtenberger Engineered Surfaces (HES), владеющим технологией удаления суппортовых структур методом гиртизации и уже развернувшим выпуск соответствующего оборудования.

Следует отметить очень важный факт: для наиболее эффективного и полного использования потенциальных возможностей 3D-печати необходимо изменить принципы конструирования деталей и сборочных единиц агрегатов ЖРД, разработать новые методические подходы и решения. Данный процесс включает в себя последовательное решение множества частных задач, при этом накопленный опыт в целом помогает существенно повысить эффективность.

При проектировании деталей для 3D-печати необходимо стремиться к минимальной механической обработке после построения заготовки детали, минимальному количеству технологических суппортов (или исключению их вообще в труднодоступных местах), уменьшению общего количества деталей за счет их объединения, уменьшению технологических переходов при дальнейшей обработке (например, исключение фрезерования или сверления) и др. Одним из главных факторов, определяющих трудоемкость и стоимость изготовления деталей по аддитивным технологиям, является минимизация мехобработки после построения. То есть в идеале мехобработке подвергаются только высокоточные стыковочные и посадочные размеры. Однако, как показывает опыт, во время 3D-печати происходит искажение реальной формы относительно 3D-модели построения. Эти искажения имеют сложный характер и включают в себя термические усадки и пространственные деформации, вызванные несимметричностью 3D-модели. Поэтому необходимо параллельное внедрение технологических (использование новых стратегий построения, подогрев плиты построения и другие опции, которые предлагает изготовитель оборудования) и конструкторских мероприятий, направленных на исключение деформаций или превентивный их учет во время разработки 3D-модели (например, построение принудительно искаженной модели, которая после печати и снятия с плиты становится правильной).

Освоение возможностей аддитивных технологий помогает существенно повышать основные характеристики агрегатов. На рис. 9 представлены варианты конструкции теплообменника гелия двигателя РД870: вверху теплообменник-прототип (разработка 1987 г.), изготовленный по традиционным технологиям с широким применением горячей штамповки, точения, фрезеровки, пайки и сварки; в центре пластинчатый теплообменник (разработка 2017 г.), в котором наиболее сложная деталь – корпус  изготавливается методом 3D-печати, а также используются точение, фрезеровка, пайка и сварка; внизу новая конструкция (проект 2018 г.), в которой все, за исключением патрубков, изготавливается методом 3D-печати. Этот пример наглядно показывает тот потенциал, который может быть реализован при грамотном подходе к применению 3D-печати. В новых программных расчетных пакетах уже присутствуют опции, помогающие проектировать детали для 3D-принтера.


Зображення

При проектировании камеры двигателя РД846 тягой 2,3 тс планируется все основные детали камеры кроме форсунок создавать по аддитивным технологиям. Это позволит изготавливать камеру двигателя в максимально короткие сроки на базе модернизированных производственных мощностей ГП КБЮ с минимальным участием сторонних организаций.

На рис. 10 представлен корпус камеры, разделенный на три блока (сопло, средняя часть, цилиндр) с целью упрощения технологии: обеспечения размещения в рабочей камере 3D-принтера с образцами-свидетелями, удобства проведения контроля проходимости охлаждающих каналов, доступности во время удаления остатков порошка и суппортов и т. д.


Зображення

Следует отметить, что основные блоки корпуса камеры (цилиндр, средняя часть и сопло) имеют каналы охлаждения, при этом по конструктивным соображениям каналы охлаждающего тракта в цилиндре и в средней части должны быть спираль-ными. Кроме того, охлаждающие каналы в средней части и в сопле должны раздваиваться (для обеспечения теплового состоя-ния и прочности). Проектирование таких блоков, не имеющих технологических суппортов, вызывает большие трудности и требует значительных трудозатрат, особенно на начальном этапе.

Изготовление деталей смесительной головки камеры (рис. 11) также возможно на существующем 3D-принтере, за исключением форсунок, которые целесообразно создавать на специализированном производстве, и дефлектора  при помощи мехобработки (сверление в листовой заготовке). Изготовление форсунок на отдельном производстве по традиционной технологии связано с более высокими требованиями к гидравлическим характеристикам центробежных форсунок, которые в настоящее время не могут быть реализованы при использовании аддитивных технологий. Возможно, в будущем с появлением новых технологических возможностей оборудования и программного обеспечения 3D-принтеров будет возможна печать и центробежных форсу-нок, удовлетворяющих требованиям конструкторской документации.


Зображення

Анализ конструкций камер двигателей РД809К, РД870 и РД815 показал, что по технологии 3D-печати можно создавать большую часть наружных стенок, все детали газового тракта, а также все патрубки камеры. В настоящее время возможности 3D-печати не позволяют изготавливать детали из медных сплавов.

Выводы

Использование новых технологий, таких как 3D-печать, при проектировании и изготовлении двигателей ЖРД позволяет производить сложнопрофильные детали высокого качества и с минимальным влиянием человеческого фактора.

Сегодня уже совершенно очевидно, что освоение аддитивных технологий повлечет за собой корректировку принципов конструирования, отработку технологий печати, использование новых стратегий построения, появление новых, смежных с 3D-печатью, технологий, но будущее за широким применением аддитивных технологий. В КБ-4 это понимают, и поэтому КБ-4 является лидером по их внедрению в свои конструкции.

https://journal.yuzhnoye.com/files/issu ... /PDF/8.pdf
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 22 грудня 2018 09:59

ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ МОДЕРНИЗАЦИИ БЛОКА МАРШЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ СТУПЕНИ AVUM РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ VEGA

Блок маршевого двигателя (БМД) VG143 разработан на базе камеры серийного двигателя РД869 с минимальными конструктивными изменениями. Одним из таких изменений была перенастройка расходов через пояса завес для обеспечения необходимого удельного импульса тяги. На рис. 1 представлен общий вид БМД VG143.


Зображення

БМД выполнен однокамерным, однорежимным, многократного включения, с вытеснительной системой подачи самовоспламеняющихся компонентов топлива в камеру двигателя. Управление вектором тяги осуществляется поворотом камеры двигателя в карданном подвесе в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Основные характеристики БМД приведены в табл. 1.


Зображення

Пути модернизации БМД Расширение возможностей по выведению РН полезной нагрузки на различные орбиты искусственных спутников Земли (ИСЗ) является основной задачей как разработчиков РКН в целом, так и разработчиков отдельных узлов и систем, входящих в их состав, таких как ЖРД.

С учетом опыта отработки двигателей-прототипов следует отметить следующие пути модернизации БМД:
- повышение удельного импульса за счет увеличения степени расширения сопла;
- уменьшение объемов внутренних полостей и массы камеры;
- увеличение времени работы;
- увеличение количества включений;
- увеличение продолжительности пауз между включениями и времени функционирования на орбите.

Возможности повышения тяги и удельного импульса БМД VG143 и ступени AVUM РН Vega за счет применения насосной системы подачи были описаны в [1, 2].

Увеличение степени расширения сопла

Увеличение степени расширения сопла – один из широко применяемых способов повышения удельного импульса тяги. За счет повышения геометрической степени расширения сопла со 102 (камера БМД) до 154 или 200 можно увеличить удельный импульс тяги на 1,7 и 2,5 с соответственно. На окончательный выбор степени расширения сопла оказывают большое влияние компоновочные и эксплуатационные факторы: допустимые осевые или радиальные габариты, масса, возможность проведения огневых контрольно-технологических стендовых испытаний для получения характеристик при безотрывном истечении газов в сопле.

Уменьшение объемов внутренних полостей и массы камеры

С помощью экспериментальных исследований, выполненных КБ «Южное» на опытной конструкции камеры, доказана возможность уменьшения объемов внутренних полостей и массы камеры БМД в основном за счет замены секции сопла, охлаждаемой окислителем, насадком радиационного охлаждения. Камера БМД, как и ее прототипы, имеет радиационно-охлаждаемую секцию сопла, изготовленную из хромоникелевого сплава ХН60ВТ. Остальная часть внутренней стенки охлаждается регенеративно двумя компонентами топлива (рис. 2). Ниобиевые сплавы с покрытием из дисилицида молибдена работоспособны при температурах 1300-1400°С, в то время как максимальная рабочая температура применяемого в камере БМД сплава ХН60ВТ составляет 1100°С. Теоретически применение ниобиевого сплава позволяет исключить секцию сопла, охлаждаемую окислителем.


Зображення

Опытная конструкция выполнена на базе камеры двигателя РД866, которую, как и камеру двигателя РД869, можно рассматривать в качестве прототипа камеры БМД. Доработка опытной камеры заключалась в замене двух секций сопла (секция окислителя и радиационно-охлаждаемый насадок) на одну радиационно-охлаждаемую, изготовленную из ниобиевого сплава (Нб5В2МЦ-М  переходник и ВН2АЭ  сопло) с теплозащитным покрытием. При огневых испытаниях (ОИ) выполняли оценку работоспособности материала соплового насадка и сравнительную проверку двух вариантов стыковки насадка с регенеративно-охлаждаемым корпусом: резьбо-сварного и паяного соединения. В резьбо-сварном варианте конструкции (рис. 3) стыковку стального корпуса камеры и соплового насадка выполняют при помощи резьбового соединения. Для фиксации и герметизации резьбового соединения стальную кромку оплавляют на фаску в ниобиевом сопле при помощи сварки электронным лучом в вакууме.


Зображення

В паяном варианте соединения применено стальное переходное кольцо, которое по конической поверхности при помощи пайки соединяли с ниобиевым соплом и при помощи сварки – со стальным корпусом камеры. При отработке паяного соединения варьировались марка припоя, материал переходного кольца и режимы пайки. Соединяли стальной корпус и переходное кольцо соплового насадка при помощи импульсно-дуговой сварки неплавящимся электродом без присадка.

Результаты ОИ подтвердили работоспособность соплового насадка из ниобиевого сплава с покрытием из дисилицида молибдена, а также работоспособность вариантов стыковки насадка к охлаждаемой секции сопла. Максимальная замеренная температура соплового насадка не превышала 1315°С, что допустимо для штатного покрытия из дисилицида молибдена и гарантированно позволяет обеспечить заданный ресурс камеры БМД. Необходимо также отметить, что ОИ опытной камеры проводились в заведомо более теплонапряженных режимах, чем это имеет место в БМД.

Для количественной оценки потенциальных возможностей уменьшения массы камеры и объемов внутренних полостей был разработан проект модифицированной камеры БМД+ (рис. 4), в конструкции которой учтены положительные результаты испытаний ниобиевого соплового насадка.


Зображення

Применение ниобиевого соплового насадка позволило исключить секцию окислителя на сверхзвуковом участке сопла, уменьшить диаметр стыка радиационноохлаждаемого соплового насадка с охлаждаемым корпусом камеры, исключить перекрывной клапан окислителя (из-за уменьшения объема полостей окислителя), снизить подогрев горючего за счет охлаждения цилиндрического участка окислителем. Схема охлаждения БМД+ представлена на рис. 5.


Зображення

Расчет массы камеры БМД+ показал, что при сохранении степени расширения сопла масса камеры может быть снижена с 9,4 до 6 кг.

Анализ объемов заливки (табл. 2) показывает, что в новой конструкции существенно уменьшены объемы внутренних полостей (от входных клапанов до огневого пространства): по тракту окислителя на 0,2765 дм 3 и по тракту горючего на 0,044 дм 3 . При программе полета с пятью включениями указанные изменения приводят к уменьшению выбросов топлива на 2,12 кг.


Зображення

Увеличение времени работы, количества включений, продолжительности пауз между включениями и времени функционирования на орбите

Увеличение времени работы двигателя хотя и менее эффективно в сравнении с повышением тяги ввиду гравитационных потерь, но не потребует столь радикальных изменений конструкции двигателя, а объем отработки может быть ограничен проведением серий квалификационных ОИ существующего двигателя на заданное время работы.

Увеличение пауз между включениями и времени функционирования двигателя на орбите позволит дополнительно расширить возможности по выведению полезной нагрузки на различные орбиты ИСЗ. Основной технической сложностью в данном вопросе является вероятность значительного снижения или повышения температуры камеры БМД, в особенности принимая во внимание наличие охлаждения обоими компонентами топлива и достаточно высокую температуру замерзания азотного тетроксида.

Другим немаловажным фактором является повышение количества включений БМД, что позволит увеличить количество объектов, выводимых на различные орбиты в ходе одного пуска РН. Данная задача становится все более актуальной, если учесть непрестанное развитие технологии миниатюризации спутников и получающие все большую популярность кубсаты.

Стоит отметить, что БМД VG143 имеет достаточно высокий резерв с точки зрения дальнейшей модернизации, обоснованный режимами и историей эксплуатации двигателей-прототипов, а также результатами испытаний конструкторских моделей самого БМД.

Отработка и эксплуатация БМД VG143

Квалификационные испытания БМД (с учетом выполненного по запросу заказчика комплекса дополнительных испытаний сверх запланированного в рамках квалификации объема) проведены на двух экземплярах двигателя, один из которых прошел 13 испытаний (35 включений с наработкой ~3980 с), а второй – 30 испытаний (74 включения с наработкой ~3008 с). После этого камеры остались работоспособны и готовы к проведению дальнейших ОИ. Кроме этого, испытаны две отработочные модели двигателя с суммарной наработкой 2696 с при 35 включениях. Один из указанных двигателей после доработки (была обрезана неохлаждаемая часть сопла) был испытан совместно со штатной системой подачи в составе двигательной установки на стенде компании Asrtrium (Германия), где наработал суммарно 482 с при 34 включениях. На этапе отработки двигатель VG143 подтвердил надежность и работоспособность при всех сочетаниях условий работы, предусмотренных техническим заданием.

Исходя из полученной в ходе отработки БМД статистики, представляется возможным значительное увеличение количества включений БМД. Принимая во внимание тот факт, что наработка вышеуказанных времени работы и количества включений в процессе квалификационных испытаний была получена в ходе нескольких ОИ, для подтверждения возможности их увеличения потребуется проведение дополнительного цикла испытаний не менее чем на одном экземпляре БМД. В ходе этих испытаний также может быть проверена работоспособность БМД при увеличенной продолжительности пауз между включениями, если такие требования к двигателю будут предъявлены.

Двигатели-прототипы

Критическим элементом с точки зрения обеспечения времени работы БМД является камера двигателя как наиболее сложный и теплонапряженный элемент конструкции. При этом предварительная оценка прогнозируемого ресурса работы камеры двигателя может быть выполнена исходя из имеющейся наработки и режимов работы конструктивно близких двигателей-прототипов.

Различные прототипы камеры БМД VG143 длительное время применялись в других двигателях разработки ГП «КБ «Южное», в которых использовалась турбонасосная и пневмонасосная системы подачи компонентов топлива [3]. Первым прототипом камеры БМД VG143 была камера резервного двигателя РД859 блока двигателей лунного взлетно-посадочного модуля (блок Е). Высоконадежный блок двигателей (основного и резервного), разработанный в конце 60-х годов прошлого века для ракетного комплекса Н-1, предназначался для осуществления мягкой посадки на поверхность Луны, взлета с ее поверхности и выведения лунного корабля на окололунную орбиту.

В состав блока двигателей, представленного на рис. 6, входят:
– основной двигатель РД858;
– резервный двигатель РД859.

Каждый двигатель обеспечивал двукратное включение.
Характеристики двигателей РД858 и РД859 приведены в табл. 3.


Зображення
Зображення

РД859 также интересен тем, что в ходе его отработки проводились проливочные и огневые испытания камер двигателя с целью определения его работоспособности в условиях широкого диапазона температур сопла, к примеру проверка запуска двигателя при следующих сочетаниях температур компонентов топлива и камер сгорания:
- с охлажденными до -5°С компонентами топлива и охлажденным до -150°С участком сопла;
- с нагретыми до 45±5°С компонентами топлива и нагретым до 150°С участком сопла.

Данные испытания показали устойчивую работу камеры при всех сочетаниях температур компонентов топлива. Тем не менее стоит принимать во внимание отличия в конфигурации трактов охлаждения камеры двигателя РД859 от VG143, отличающиеся систему подачи и динамику запуска. Эти факторы не дают возможности напрямую экстраполировать результаты испытаний, проведенных по РД859, на камеру VG143, хотя и позволяют с оптимизмом говорить о самой возможности повышения диапазона рабочих температур конструкции камеры VG143 при условии их подтверждения в ходе соответствующих испытаний.

Следующим этапом эволюции данной камеры стало создание четырехкамерных маршевых двигателей РД864 и РД869, предназначенных для создания тяги и управления по всем каналам стабилизации.
Характеристики данных двигателей приведены в табл. 4, а облик – на рис. 7.


Зображення

Зображення

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к двигателю РД864, камера должна была работать на двух режимах – основном (ОР) и дросселированном (ДР) с возможностью многократного переключе-ния с одного режима на другой.

Работа камеры на двух режимах, с дросселированием тяги в 2,5 раза, обусловливает определенные особенности конструкции и выбор основных параметров. Поэтому для решения данной задачи по камере РД864 был использован опыт создания двигателей РД858 и РД859, отличающихся высоким совершенством конструкции и параметров. В частности, была полностью сохранена геометрия внутреннего контура камеры двигателя РД859, заимствованы основные конструктивные решения по смесительной головке и корпусу камеры. Кроме того, для обеспечения двухрежимной работы камеры, высокой экономичности и устойчивости рабочего процесса и надежного охлаждения в ней принят ряд новых схемных и конструктивных решений:
– внутреннее охлаждение корпуса камеры организовано с помощью двух разнокомпонентных поясов завес: завесы окислителя, расположенной вблизи смесительной головки, и завесы горючего, расположенной на начальном участке дозвукового сопла;
– часть сверхзвукового регенеративно охлаждаемого участка сопла заменена сопловым насадком радиационного охлаждения.

При создании РД869 была произведена модернизация камеры двигателя в части оптимизации тракта регенеративного охлаждения и расходов компонентов топлива через пояса завес внутреннего охлаждения корпуса камеры.

В результате этих мероприятий была уменьшена масса камеры двигателя на 1 кг (11%) и увеличен удельный импульс ее тяги в пустоте на ОР на 5,5 и на ДР на 7 с.

Камера, используемая в составе БМД VG143, также была дополнительно модернизирована в сравнении с РД869 в части оптимизации расходов компонентов топлива через пояса завес внутреннего охлаждения корпуса камеры исходя из требований, предъявляемых к режимам работы БМД. Тем не менее можно говорить о том, что основные конструкторские решения касательно смесеобразования, охлаждения и газодинамического профиля камеры в большинстве своем остались неизменны либо близки к используемым в РД869.

Эволюция камеры, установленной на БМД VG143, представлена на рис. 8.


Зображення

Несмотря на то, что камеры двигателей РД859, РД864, РД869 и РД866 имеют ряд общих конструктивных особенностей с камерой VG143, различия по характеристикам, конструкции охлаждающих трактов и настройке завес (которые в совокупности оказывают влияние на процессы охлаждения, смесеобразования и динамику запуска и останова двигателя) не дают возможности строить прямые аналогии и экстраполировать характеристики, полученные для их камер, на камеру БМД VG143. Также стоит отметить, что суммарная наработка на одной камере для вышеперечисленных двигателей не превышает наработку на камере БМД VG143: 3600 с для камеры РД859 (являющейся достаточно далеким аналогом VG143) и 3000 с для камер РД864 и РД869.

С другой стороны, все эти двигатели отличались от БМД VG143 более напряженными в части температур и давлений условиями работы камер, что в большинстве случаев отрицательно сказывается на ресурсе работы. Следовательно, можно предположить, что БМД VG143 может обеспечить и более продолжительное (вплоть до ~3000 c) время работы, но его фактическое значение должно быть подтверждено только в ходе соответствующих огневых испытаний.

Говоря об увеличении количества включений БМД VG143, необходимо отметить, что максимальные ресурсы по количеству включений на одном экземпляре БМД (35 и 74) достигались в ходе нескольких комплексов испытаний. При этом между испытаниями двигатель подвергался технологической обработке и различным проверкам, ввиду чего данная статистика не позволяет с уверенностью говорить о достижимости подобного количества включений в ходе одного ОИ. C другой стороны, существующая статистика по двигателям РД864 (25 включений в полете) и РД869 (50 включений в полете) говорит о принципиальной возможности обеспечения на камере БМД VG143 до 25-30 включений в полете. Но стоит также принимать во внимание, что в составе БМД для подачи и отсечки подачи компонентов топлива в камеру двигателя применены электрогидроклапаны новой конструкции, которые ранее не применялась в двигателях-прототипах.

Выводы

1. Блок маршевого двигателя VG143 ступени AVUM РН Vega выполнен на базе камеры сгорания, различные модификации которой были использованы в составе целого ряда двигателей-прототипов, успешно эксплуатировавшихся в составе РН различного назначения.

2. Существует возможность значительного улучшения энергетических и массовых характеристик БМД за счет модернизации камеры двигателя. Удельный импульс тяги камеры БМД может быть увеличен на 8-10 с за счет комплексной оптимизации: смесеобразования, параметров внутреннего завесного охлаждения, массового соотношения компонентов топлива, увеличения степени расширения сопла.

Модернизация конструкции в основном за счет применения соплового насадка радиационного охлаждения из ниобиевого сплава взамен применяемого в настоящее время соплового насадка из хромоникелевого сплава ХН60ВТ позволяет:
- существенно уменьшить объем внутренних полостей камеры двигателя и, как следствие, снизить выбросы компонентов топлива при останове двигателя на 2,12 кг (при штатных пяти включениях);
- уменьшить массу конструкции камеры с 9,4 до 6 кг.

Такая модернизация позволит существенно увеличить эффективность БМД, но потребует проведения значительного объема экспериментальной отработки.

3. Имеющаяся на сегодняшний день экспериментальная наработка по БМД VG143, а также статистика по двигателямпрототипам, имевшим более жесткие требования к условиям работы, позволяют предполагать возможность повышения количества включений двигателя до 25-30, времени его суммарной работы до ~3000 c, а также расширения диапазона рабочих температур конструкции камеры двигателя, что позволит увеличить продолжительность функционирования на орбите и пауз между включениями.

4. Для проверки и подтверждения работоспособности БМД VG143 при увеличенном времени работы, количестве включений и продолжительности пауз между включениями необходимо проведение комплекса стендовых испытаний. Объем необходимой экспериментальной отработки будет напрямую зависеть от новых требований, предъявляемых к двигателю заказчиком.

5. Существенное повышение энергомассовых характеристик БМД может быть достигнуто за счет введения в его состав насосной системы подачи и/или существенной модернизации камеры. Но такая модернизация потребует проведения большего объема экспериментальной отработки, целесообразность которой будет определяться периодом окупаемости затраченных на проведение испытаний средств.


https://journal.yuzhnoye.com/files/issu ... /PDF/5.pdf
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 22 грудня 2018 10:09

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАРАНТИЙНОГО СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖРД В УСЛОВИЯХ ЗАМЕЩЕНИЯ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ МЕЖОТРАСЛЕВОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Замещение комплектующих изделий и материалов

Последняя пятилетка характеризуется усилением проблемы комплектации ЖРД. Это вызвано изменением структуры производства традиционных поставщиков, определенными сложностями поставки комплектующих изделий из других стран, необходимостью замены исходного сырья, в частности, для изготовления резинотехнических изделий (РТИ), выходом на зарубежный рынок предоставления услуг, переходом на новое оборудование и технологии.

В настоящее время ведутся работы по замещению металлических и неметаллических материалов, обезжиривающих средств и комплектующих изделий. В качестве поставщиков в первую очередь рассматриваются предприятия Украины.

Наиболее критичными в плане обеспечения гарантийных сроков и надежности работы узлов в течение длительного срока являются неметаллические материалы и вновь применяемые комплектующие изделия.

Работы по замещению резиновых смесей для изготовления РТИ проводились в связи с трудностями доставки импортных каучуков производства РФ на предприятия Украины. В результате тесной и плодотворной кооперации на ГП УНИКТИ «ДИНТЭМ» удалось заместить всю актуальную на данный момент номенклатуру РТИ.

Работы по организации производства на предприятиях Украины привели к разработке новых рецептур резиновых смесей на основе импортных каучуков производства Германии, КНР, Южной Кореи. Перечень новых рецептур резиновых смесей позволяет изготавливать РТИ для использования в широком диапазоне рабочих сред.

Поиск новых поставщиков заготовок из полимерных материалов вызван невозможностью их изготовления на предприятиях Украины и невозможностью обеспечения требуемого качества продукции и направлен на приобретение материалов-заместителей у ведущих мировых производителей.

Основная проблема замещения фторопласта-4 (химическое соединение - политетрафторэтилен, PTFE) - отличие технологии изготовления у импортных производителей от технологии предприятий РФ. Кристалличность материала в таких заготовках составляет от 50 до 75 % при требуемых 50-55 %. В дальнейшем это проявляется в неравномерном распределении плотности материала, нестабильности показателей твердости по длине заготовки, в редких случаях возможно растрескивание материала при обработке резанием. Отмечена также более высокая текучесть политетрафторэтилена китайских производителей в процессе горячей запрессовки в полость «ласточкин хвост» по сравнению с образцами из фторопласта-4 российского производства.

Был испытан аналог материала полиамид-6 производства Южной Кореи. Результаты исследований физико-механических характеристик аналога показали схожесть с характеристиками ранее применявшегося материала производства РФ. Детали из материала-аналога прошли испытания в составе агрегатов автоматики без замечаний. Результаты испытаний однозначно подтверждают возможность применения данного материала в ракетной технике.

Поиск заменителя изотропного пирографита для уплотнительных элементов турбонасосных агрегатов ЖРД позволил найти украинского производителя. Данный материал изготавливается в соответствии со специально разработанной под наше техническое задание технологией осаждения из газовой фазы с внесением порозаполнителей. В процессе испытаний изделий отмечены их удовлетворительные физико-механические характеристики.

Процесс поиска аналогов подшипников качения осложнялся особыми условиями работы в составе турбонасосных агрегатов. В результате поисков были найдены производители подшипников с традиционными металлическими и керамическими телами вращения. Однако материалы сепараторов ранее не применялись, поэтому необходимо дополнительное изучение возможности обеспечения требуемого гарантийного срока подшипников.

Запрет использования хладона-113 в качестве обезжиривающего средства в узлах, контактирующих с компонентом топлива - кислородом, обозначил необходимость использования новых озоносберегающих веществ. В качестве альтернативы была использована жидкость 3M Novec 71DE производства США. Данная жидкость является близким аналогом хладона, но благодаря специальным добавкам менее агрессивно вступает во взаимодействие с озоном атмосферы. При этом моющая способность 71DE не хуже, чем у хладона-113, что подтверждено в процессе отработки технологии обработки узлов «под оксид» новым средством.

Наряду с техническими трудностями, частично приведенными в данном разделе, актуальным становится вопрос сохранения физико-механических характеристик и работоспособности неметаллических материалов и комплектующих изделий в течение требуемого гарантийного срока. Большинство производителей материалов и комплектующих дальнего зарубежья поставляют продукцию с гарантийным сроком 1-2 года (в частности, это обусловлено сроком действия договорных отношений), что значительно меньше требуемого для ЖРД.

Выводы

Анализ работ показал, что в связи с недостаточными гарантийными сроками у большинства комплектующих изделий и материалов целесообразно на стадии их отработки и внедрения во избежание дополнительных затрат при отработке в составе узлов и агрегатов предусматривать работы по подтверждению стабильности характеристик материалов в течение требуемого гарантийного срока.


https://journal.yuzhnoye.com/files/issu ... PDF/13.pdf
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 22 грудня 2018 10:15

ЖИДКОСТНЫЕ РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВЕРХНИХ СТУПЕНЕЙ РАЗРАБОТКИ ГП «КБ «ЮЖНОЕ»

Введение

Одним из важных направлений в разработке жидкостных ракетных двигателей КБЮ является создание двигателей для верхних ступеней ракет-носителей, разгонных блоков, космических буксиров и взлетно-посадочных аппаратов.

Двигатель РД861К

Маршевый двигатель РД861К является глубоко модернизированным вариантом двигателя РД861 третьей ступени РН «Циклон-3». Двигатель РД861К предназначен для создания тяги и управления вектором тяги третьей ступени РН «Циклон-4» на активном участке полета по каналам тангажа и рыскания. Управление вектором тяги осуществляется поворотом двигателя в карданном подвесе в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Двигатель – однокамерный, пятикратного включения, с турбонасосной системой подачи самовоспламеняющихся компонентов топлива, выполнен по схеме без дожигания генераторного газа, со вдувом выхлопного генераторного газа в сверхзвуковую часть сопла.

Рабочее тело турбины – газ, вырабатываемый в газогенераторе при сгорании основных компонентов топлива. Раскрутка ротора турбонасосного агрегата (ТНА) при запуске осуществляется гелием, поступающим на основную турбину через дополнительные сопла. Гелий хранится в баллоне системы питания. Для обеспечения идентичности запусков в линии подачи гелия установлен газовый редуктор.

Основные направления модернизации двигателя РД861 [1]:
− повышение удельного импульса тяги с 314 до 330 с;
− увеличение количества запусков (до пяти);
− применение принципиально новых решений в узлах ТНА, в частности торцевых уплотнений в насосах вместо традиционных плавающих колец;
− применение газогенератора новой разработки с ячеистой смесительной головкой;
− применение вдува генераторного газа в сверхзвуковую часть сопла;
− увеличение времени работы;
− управление пространственным положением ступени путем качания двигателя в двух плоскостях;
− повышение точности поддержания соотношения секундных расходов компонентов топлива в пределах ±1%.

Внешний вид двигателя РД861К представлен на рис. 1.


Зображення

Зображення

Разработка двигателя начата в 2003 г., отработка – в январе 2007 г. В настоящее время наземная экспериментальная отработка двигателя находится на завершающей стадии. На 30 июля 2018 г. суммарная наработка на восьми новых двигателях и девяти переборочных составила 18450 с, проведены 224 включения. В настоящее время успешно завершены динамические испытания двигателя и собирается первый двигатель, предназначенный для квалификационных испытаний.

Данные по отработке двигателя РД861К приведены в табл. 2.


Зображення

Обзор научно-технического задела в области создания ЖРД взлетно-посадочных модулей для освоения Луны, Марса и др.

Двигатели советского пилотируемого лунного модуля – блока Е

В конце 60-х годов прошлого столетия специалистами КБ «Южное» были разработаны основной и резервный двигатели для пилотируемого лунного модуля – блока Е [2].

При создании этих двигателей решалась задача обеспечения минимальных габаритов и массы при максимальной экономичности, а также возможности изменения тяги не менее чем в четыре раза для осуществления мягкой посадки на поверхность Луны.

Получение минимальных габаритов при требуемой высокой экономичности возможно за счет высокого давления в камере сгорания (80 кгс/см 2 ) подобной размерности. Для достижения требуемой надежности двигателя необходимо было подтвердить большой ресурс как по времени работы, так и по количеству включений. Кроме того, каждый двигатель перед использованием в полете проходит огневое контрольно-технологическое испытание, подтверждающее его характеристики. Также были успешно решены вопросы обеспечения устойчивости рабочего процесса в камерах сгорания и газогенераторах.

Двигатель нарабатывал при нескольких включениях до 19000 с, что превышало потребный ресурс более чем в 40 раз. После таких испытаний при дефектации замечаний по состоянию матчасти не было.

На рис. 2 представлен внешний вид двигателей лунного блока Е.


Зображення

Зображення

Следует отметить, что приведенные в табл. 3 данные по экономичности двигателей РД858 и РД859 не являются предельными. В последующие годы эти двигатели послужили базой для разработки двигателей РД864, РД866, РД868, РД869 и VG143, а также двигательной установки ДУ802, камеры которых имеют существенно более высокую экономичность по сравнению с базовыми (рис. 3-5). Основные характеристики указанных выше двигателей и двигательной установки представлены в табл. 4.


Зображення

Зображення

Зображення

Зображення

Новые направления разработки ЖРД для космических буксиров

В 2004 г. для АКБ «Кречет» конверсионного носителя «Днепр» специалисты ГП «КБ «Южное» разработали двигательную установку ДУ802 (рис. 6) [3]. Отличительной особенностью двигательной установки ДУ802 является применение в ней принципиально новой системы подачи – пневмонасосной. При пневмонасосной системе подачи компоненты топлива в камеру сгорания подаются с относительно высоким давлением с помощью поршневых насосов, приводимых в действие сжатым газом – гелием. По сути, пневмонасосный агрегат (ПНА) – это связка двух поршневых насосов с пневматическим командным блоком и системой всасывания и нагнетания.


Зображення

Гелий, идущий на привод ПНА, подогревается в теплообменнике. Подогрев гелия в теплообменнике позволяет уменьшить его расход.

ПНА применяется в апогейных ЖРД разработки ГП «КБ «Южного» из-за нескольких принципиальных преимуществ, которые не обеспечиваются другими системами подачи:

1. Пневмонасосная подача разработана как альтернатива вытеснительной системе подачи компонентов топлива и позволяет обеспечить относительно высокое давление в камере при низких давлениях в баках.

2. Так как для запуска двигателя достаточно обеспечить подачу гелия с требуемыми параметрами в пневмополости ПНА и агрегатов автоматики, то количество включений такого ЖРД ограничивается только бортовым запасом сжатого газа.

3. Двигатель настраивается на номинальное значение по величине тяги путем настройки редуктора на определенное давление гелия, подаваемого в ПНА. При этом учитываются гидравлические характеристики магистралей двигателя от ПНА до камеры двигателя. Соотношение компонентов топлива в данном двигателе обеспечивается конструктивными размерами жидкостных полостей ПНА.

Для ДУ802 достигнуты:
– точность обеспечения тяги (давления в камере) ± 3%;
– точность обеспечения соотношения компонентов топлива ±0,5%.

4. В целом ПНА по сравнению с ТНА является более простым и более надежным узлом, который требует меньшего объема экспериментальной отработки, что существенно сокращает сроки и затраты на создание нового ЖРД.

В настоящее время закончена наземная экспериментальная отработка двигательного блока. Проведено 17 испытаний двух экземпляров двигательных блоков. Суммарно наработано 2048 с. Проведены испытания системы подачи ДУ (система наддува, топливные баки и ПНА). Для завершения работ необходимо провести огневые испытания изготовленных ДУ.

Специалистами КБ «Южное» разрабатывается также апогейный двигатель тягой 40 кгс, работающий на долгохранимых высококипящих компонентах топлива (рис. 7). По этому двигателю разработана документация на опытный образец и ведутся экспериментальные работы.

В табл. 5 приведены основные характеристики ДУ802 и РД840.


Зображення

Зображення

Семейство современных маршевых двигателей для верхних ступеней, работающих на экологически чистых компонентах топлива – жидком кислороде и керосине

За время разработки и эксплуатации РН "Зенит" специалистами ГП "КБ "Южное" накоплен огромный опыт по изготовлению, испытаниям, эксплуатации двигателей, который в настоящее время может быть использован при создании новых образцов двигателей. А это многократно сократит затраты на их разработку [4].

На базе двигателя РД8 специалистами ГП "КБ "Южное" разработаны проекты двигателей, приведенные на рис. 8, которые могут найти применение в качестве маршевых для верхних ступеней РН.

Проект двигателя РД809М разрабатывали для использования в качестве маршевого для второй ступени РН "Антарес". К этому двигателю проявляет интерес и ряд других зарубежных фирм. Схемные решения для этого двигателя, состав агрегатов полностью заимствуются из двигателя – прототипа РД8. Под новые задачи потребовалось перекомпоновать двигатель, обеспечивая минимальные габариты по диаметру. По оценкам специалистов ГП "КБ "Южное", отработка и сертификация такого двигателя могут быть проведены на 5-7 экземплярах. Не меньший интерес представляет однокамерный двигатель РД809К, который может быть использован в качестве маршевого для верхних ступеней РН, в том числе и для РН "Зенит".


Зображення

Затраты на разработку и доводку РД809К также будут многократно меньше, чем потребовалось на создание базового двигателя РД8. Весь комплект агрегатов автоматики для этого двигателя, а также агрегаты системы подачи топлива в камеру и газогенератор заимствуются из двигателя – прототипа РД8. Разработаны новая камера и компоновка двигателя. В настоящее время ведутся работы по освоению производства двигателя РД809К на предприятии ГП ПО ЮМЗ.

Может быть востребован на рынке ракетно-космической техники и двигатель тягой ~2 тс как маршевый для верхних ступеней РН и разгонных блоков. На базе камеры базового двигателя РД8 может быть с минимальными затратами создан однокамерный маршевый ЖРД РД805.

Используя освоенные технологии, на базе двигателя РД8 могут быть в кратчайшие сроки (за 3-4 года) и с минимальными затратами созданы три новых современных ЖРД, которые будут востребованы как в отечественных космических программах, так и на международном рынке космической техники.

Необходимость создания вторых ступеней для наиболее мощных и современных РН семейства «Маяк» вынудили нас приступить к разработке маршевого двигателя тягой 50 тс (РД835) с двукратным запуском в полете. На рис. 9 представлен внешний вид маршевого двигателя РД835.


Зображення

Основные параметры семейства кислородно-керосиновых двигателей для верхних ступеней РН разработки ГП «КБ «Южное» приведены в табл. 6.


Зображення

Выводы

Специалисты ГП «КБ «Южное» ведут разработку ЖРД различного назначения с 1958 г. За 60 лет в Украине накоплен богатый опыт разработки жидкостных ракетных двигателей различного назначения как на гипергольных, так и на криогенных компонентах (17 двигателей из 40 разработанных серийно изготавливались и устанавливались на РН). Созданы необходимые научнотехнический задел, а также стендовая и производственная базы.

Накопленный опыт позволяет нам успешно решать различные разноплановые проектные задачи, в том числе в части двигателей верхних ступеней космических РН – от разработки двигателей малой тяги (40 кгс) до мощных ЖРД большой тяги (50 тс и более).


https://journal.yuzhnoye.com/files/issu ... /PDF/4.pdf
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Аватар користувача
alex999
Member
Member
 
Повідомлень: 3849
З нами з:
09 лютого 2009 22:21
Звідки: Крайний север Украины

Re: РН \"Дніпро\", \"Зеніт\", \"Циклон\

Повідомлення alex999 » 18 січня 2019 08:19

У листопаді 2018 року КБ "Південне" передало:

Італійцям - циліндрична деталь повномасштабного вкладиша сопла z9 з вуглець-вуглецевого матеріалу

Зображення



Китайцям - конструкторська документацiя на вузли i агрегати двигуна

Зображення

Зображення

Зображення



Американцям https://www.instagram.com/launcherspace/ - програмне забезпечення для розрахунку енергетичного балансу рідинного ракетного двигуна

Зображення



Туркам - технiчна документацiя: - технiчне завдання надання послуг щодо технiчної пiдтримки виготовлення деталей з ввкм на територiї замовника

Зображення

Мабуть за обладання ротаційного розкотування розплатились налагодженням у турків виробництва деталей з вуглець-вуглецевих композитів

https://en.52wmb.com/supplier/66318736
Україну повинна очолювати людина, яка здатна направити рух коштів в УКРАЇНСЬКУ економіку, а не в ЧУЖУ та СВОЮ..

Читать тебе надо больше, Мак. Есть такая брошюра «Выродки, кто они и откуда». Прочти, а то как был ты деревней, так и останешься (c)Стругацкие
 

Поперед.Далі

Повернутись до Авіація та ППО

Хто зараз онлайн

Зараз переглядають цей форум: Немає зареєстрованих користувачів і 2 гостей

cron