209

Роскосмос сообщил о завершении серии первых огневых испытаний ионного ракетного двигателя

  • Инженер-конструктор перспективных ракетных двигателей КБХА Павел Дронов
  • Инженер-конструктор перспективных ракетных двигателей КБХА Павел Дронов

На испытательном комплексе Конструкторского бюро химавтоматики (г. Воронеж) успешно завершена серия первых огневых испытаний высокочастотного ионного электроракетного двигателя. Этот двигатель — совместная разработка КБХА и Московского авиационного института (МАИ). Испытания успешно проведены на специальном вакуумном стенде и подтвердили соответствие параметров двигателя характеристикам, заложенным в техническом задании.

Работы с двигателем продолжаются: запланировано проведение серии новых огневых испытаний для наработки ресурса и проверки стабильности подтвержденных характеристик при длительной эксплуатации.

Создание электроракетных двигателей было начато на предприятии в 2012 году. К разработке ионного электроракетного двигателя коллектив приступил после того, как КБХА выиграло в 2013 году конкурс Министерства образования и науки РФ на получение субсидий для реализации комплексных проектов по организации высокотехнологичного производства. Предприятие вошло в число победителей с проектом «Создание высокотехнологичной производственно-испытательной базы для разработки, стендовой отработки и промышленного производства электроракетных двигателей нового поколения».

Цель государственной поддержки также — развитие кооперации производственных предприятий, российских высших учебных заведений и государственных научных учреждений, именно поэтому у каждого избранного проекта два исполнителя: в частности, творческим партнером КБХА стал НИИ прикладной механики и электродинамики МАИ.

В отличие от жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), разработкой которых специалисты КБХА занимаются уже более полувека, электроракетные двигатели в последние годы стали новым направлением работ на предприятии.

Предназначенные для использования в составе космических аппаратов, они могут способствовать решению широкого круга задач: коррекции и стабилизации рабочей орбиты спутников, их выводу с низких на высокие орбиты, а также осуществлению полетов в дальний космос.


  • 15
    Нет аватара Maggey
    14.01.1617:56:52

    Вот это интересно. Рад что работы идут в этом направлении так как оно перспективно.

    • 3
      Андрей К Андрей К
      14.01.1619:01:06

      Вкратце, приемущества и недостатки, если в курсе?

      • 5
        Нет аватара Muvka
        14.01.1619:08:00

        Если я правильно понимаю, он чисто для космоса вроде. На дальние расстояния чтобы летать.

      • 10
        Максим Кошелев
        14.01.1620:08:07

        Недостаток у текущих реализаций — малый импульс по сравнению с реактивными двигателями горения. Приемущества — теоретически неограниченная (рамками нашей физики конечно) скорость истекания рабочего тела, искричество только подводи. Пока догнали скорости рабочего тела до сотен км-сек. Ходят слухи, что вот вот уже в тысячах км/сек будут.

        Отредактировано: Максим Кошелев~20:09 14.01.16
        • 1
          Олег Коваленко Олег Коваленко
          16.01.1604:57:47

          Наоборот в десятки раз больший удельный импульс, чем у химических двигателей, но очень маленькая тяга. Грубо говоря разгон длится месяцами и годами, но до скоростей в десятки раз превышающих то, что позволяют химические двигатели.

      • 6
        Нет аватара AbrValg
        14.01.1622:22:52

        Очень малый расход рабочего тела. Грубо говоря, на одинаковом по весу количестве топлива электроракетный двигатель проработает в разы дольше обычного ракетного двигателя. Но правда и тяга там крошечная.

        • 9
          Нет аватара sergo012@yandex.ru
          15.01.1606:25:07

          Прикольно, а вот буквально недавно была статья о том, что наши уже очень сильно приблизились к тому, чтобы создать космическую АЭС, вроде как реактор совсем скоро допилят. Разрази меня гром, если здесь нет взаимосвязи! Создается ионный космический двигатель, создается космическая АЭС, при этом еще и собственная космическая станция в будущем планируется… Возможно это лишь игра воображения конечно, но в голове у меня складывается пазл, что космическая станция будет оснащена космической АЭС и будет выполнять роль космической заправки для спутников и других объектов, которые в перспективе будут оснащены данным типом двигателей.

          • 0
            rvk rvk
            15.01.1616:57:45

            Для орбитальной станции и спутников достаточно энергии солнца. Такой двигатель и реактор нужны для аппаратов, которые летят далеко от Солнца, там солнечные батареи уже бесполезны.

            • 1
              Zveruga Zveruga
              18.01.1616:26:08

              На МКС солнечные батареи площадью 17 на 70 метров дают мощность в 110 кВт. Кроме того МКС постоянно корректируют по высоте и положению относительно Земли доставляя на неё топливо Прогрессами. Если строить новую орбитальную станцию, то для решения новых задач ей понадобится больше энергии. Для корректировки орбиты станции можно использовать электрореактивные двигатели. А в условия, если станция будет находится очень высоко, в точке Лагранжа Земля-Луна, способ корректировки орбиты станции электроракетными двигателями будет наиболее желательным. ЯЭДУ позволяет решить все перечисленные проблемы.

          • 2
            валентин ОБендер:-) валентин ОБендер:-)
            15.01.1622:28:59

            Не надо громов)

            Орбитальный тягач (РКК Энергия), новые ионные сверхкрутые двигатели (КБ химавтоматики), ТЭМ НИКИЭТ — всё это части одного проекта. Раскиданные на разные конторы. На выходе должен получиться супер-пепелац нового типа.

            Надо скзазать, что у тех же Энергии, Хруничева и т. д. существовали свои проекты космолетов на «ядерных» движках. Поэтому откровенно пролоббированной пепелаце от НИКИЭТ они абсолютно не обрадовались. Но… Их, как водится в подобных случаях, мало кто спросил…

            Поговаривают, что Энергия со своей частью работы — созданием, сопсна, самого орбитального буксира, не очень то и справляется. (что и понятно. весь этот геммороище надо запихать в размерность полезной нагрузки тяжелой ангары. что есть крайне непросто.) Да и на следующий год, слыхал, финансирование оставлено только для ТЭМ — непосредственно, самому реактору для космоса.

            Но… То, что ребята таки делают и выводят на испытания части будущей вундерфали — радует! )

            • 1
              Zveruga Zveruga
              18.01.1616:28:53

              Согласно последним новостям в Федеральной ядерной программе ТЭМ запланирован к постройке и лётной готовности к 2025 году. Ни кто ничего не отменял.Всё выполняется по плану.

          • 0
            Нет аватара valeriy_m54
            16.01.1610:45:39

            Ядерный двигатель для космолёта.

            http: // rusila. su/2014/08/22/yadernyj-dvigatel-dlya-kosmolyota/

            Отредактировано: valeriy_m54~10:48 16.01.16
  • 1
    Олег Бахарев Олег Бахарев
    14.01.1618:45:23

    Какая тяга двигателя? И вообще, какие характеристики?

    • 15
      Антон Храмов Антон Храмов
      14.01.1619:41:37

      Про, конкретно этот двигатель, не скажу. Но в общем все эти ионные и ионно-плазменные двигатели характеризуются очень низким импульсом при очень высокой скорости ионной струи. Порядка 200 км/с. И сверхнизким расходом рабочего тела. То есть космический корабль оборудованный этим двигателем разгоняется очень медленно, в десятки раз медленнее чем с химическими РД. Но он может работать все время полета (например к Марсу) То есть половину пути идет постоянное ускорение, а вторую половину постоянное торможение. Соответственно и максимальная и средняя скорость будут на порядок выше.

      • 10
        Максим Кошелев
        14.01.1620:02:54

        Всё это было верно для первых поколений. Сейчас уже на этих двигателях спутникам орбиты могут повышать за короткое время, то есть импульс уже повысили на пару порядков с тех пор.

      • 2
        Нет аватара Commentator
        15.01.1612:37:03

        Я извиняюсь, но КАТЕГОРИЧЕСКОЕ ВАМ СПАСИБО от всего прогрессивного человечества за «про двигатель не скажу», а не «за двигатель не скажу».

        П.С. Бесит предлог «за» впихиваемый куда попало.

        • 0
          Нет аватара Starik
          15.01.1615:44:20

          Дело в диалектах, в частности в украинском и отдельно одесском!

          • 0
            Нет аватара Commentator
            18.01.1605:47:14

            Ну вот пусть они у себя и говорят так. Ведь наши тоже начинают, какого-то лешего, повторять!

  • 3
    Нет аватара Maggey
    14.01.1620:12:35

    Импульс действительно меньше чем у жидкостных поэтому их используют там где импульс большой не нужен. Например как тут сказано для корректировки/смены орбиты спутников. В дальнейшем думаю будут думать как увеличить тягу.

    • 9
      Омутин Зафар Омутин Зафар
      14.01.1620:45:44

      Импульс действительно меньше чем у жидкостных поэтому их используют там где импульс большой не нужен.
      Импульс больше в 10 и более раз. Тяга меньше.

      ионный двигатель (ИД) ВЧИД-45 с ионизатором диаметром 48.6 см номинальной мощностью 35 кВт, тягой 760 мН и удельным импульсом 7000 с

      Обычные ЖРД уд. импульс до 500 сек.

      Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск № 60 www.mai.ru/science/trudy/

      УДК 621.455.4

      Крупногабаритные высокочастотные ионные двигатели

      Х.В. Лѐб, Г. А. Попов, В.А. Обухов, Д. Фейли, Ш. Коллингвуд, А.И. Могулкин

      Аннотация

      Описывается крупногабаритный высокочастотный (ВЧ) ионный двигатель (ИД) ВЧИД-45

      с ионизатором диаметром 48.6 см номинальной мощностью 35 кВт, тягой 760 мН и

      удельным импульсом 7000 с. Планируемый ресурс должен быть не менее 50000 часов.

      Указанные параметры реализуются при токе пучка 7.0 А и положительном ускоряющем

      напряжение 4.5 кВ.

      Ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) мощностью 1 МВт может обеспечить

      электроэнергией кластер из тридцати таких двигателей. Двигательная установка может

      быть основана на меньшем числе двигательных модулей большей размерности и большей

      мощности, например, с диаметром ионизатора в 65 см при мощности 70 кВт или при

      диаметре 80 см с мощностью 105 кВт. Такой двигатель может развивать тягу до 1.08 Н.

      Двигатель ВЧИД-45 был сконструирован с использованием опыта создания двигателей

      семейства RIT меньшей размерности. Заложенные в конструкции характеристики были

      выведены из законов подобия, установленных при разработке двигателей семейства RIT.

      При использовании электроракетной двигательной установки (ЭРДУ) в виде

      кластера высокомощных электрических ракетных двигателей (ЭРД), уникальная ядерная

      электроракетная двигательная установка (ЯЭРДУ) позволит осуществить [2]:

      2

       амбициозные автоматизированные миссии в пределах Солнечной системы и вне нее;

       тяжелые грузовые транспортные перелеты с низкой околоземной орбиты (800 км) на

      геостационарную орбиту и поверхность Луны;

       пилотируемые экспедиции на Марс;

       защиту Земли от астероидной и кометной угрозы;

       увод больших объектов космического мусора и т. д.

      Отредактировано: Омутин Зафар~20:56 14.01.16
      • 10
        Нет аватара Cinik
        14.01.1623:07:23

        Импульс это скорость ракеты помноженная на массу. Поскольку ракета с ионным двигателем способна со временем разогнаться до большой скорости, то и её окончательный импульс получится большим.

        А вот тяга, т. е. импульс в единицу времени у неё очень мала. Зато велик удельный импульс, т. е. импульс, получаемый с единицы массы израсходованного рабочего тела.

        Тут некоторые писали про желательность достижения высокой скорости ионной струи. Однако, стоит учитывать, что при высокой скорости струи потребуется больше энергии на единицу импульса (пропорционально увеличиению скорости струи). Таким образом, такие двигатели более целесообразны при наличии мощной ядерной энергетической установки.

        • 0
          Омутин Зафар Омутин Зафар
          15.01.1602:00:29

          Всегда и везде в характеристиках движка указывают удельный импульс.

          Поэтому я и возразил, что 7000 сек ионного на порядок более чем у самых лучших 500 сек на ЖРД. В 14 раз больше.

          ЭТИ ДВИЖКИ И РАЗРАБАТЫВАЮТСЯ ДЛЯ ЯДЕРНОЙ УСТАНОВКИ С МОЩНОСТЬЮ 1мвТ.

          • 0
            Нет аватара kerosene
            15.01.1606:24:27

            Нет, это двигатель для спутников, а не для полета на Марс.

            Для полета на Марс разрабатывают магнитоплазмодинамический двигатель.

  • 1
    Нет аватара allex
    14.01.1620:14:29

    Конкретики нет по двигателю! мы можем улететь с этой грешной земли на этом двигателе?

    • 1
      Максим Кошелев
      14.01.1620:54:59

      С электрореактивными двигателями это будет не раньше, чем появится источник питания выдающий достаточно энергии.

      А вообще… Допустим нам надо придать одной тонне (пусть это будет реактор вместе с двигателем и топливом) ускорение 10м/с, потратив для этого один грамм топлива в секунду. Для этого этот грамм нужно испускать со скоростью 10тысяч км в секунду. При текущих темпах развития, может лет через 20-30 и увидим такие двигатели     А там и источники питания подтянутся

      • 0
        Максим Голубев Максим Голубев
        18.01.1601:48:06

        ага, только вы постоянно забываете, что скорость-то в квадрате, и мощи в этот движок надо впендюривать 100 ГВт, а так да…да…через 30 лет

    • 3
      Depeks Depeks
      14.01.1623:08:41

      с абсолютной уверенностью: нет. с Земли невозможно стартовать на ионном двигателе.

      • 0
        Ivan Popov
        15.01.1614:21:19

        Сейчас не возможно, лет через сто при нормальном развитии есть вероятность что возможность появится.

        Вот только станет вопрос с экологией — выброс высокоионизированной плазмы на около световых скоростях, даже при небольших объёмах это вряд ли хорошо для атмосферы.

    • 2
      Андрей Степанов Андрей Степанов
      15.01.1605:49:07

      У таких двигателей очень высокий удельный импульс, но очень маленькая тяга. Они не способны оторвать ракету от Земли, зато в космосе позволяют разгонять аппарат до очень высоких скоростей.

  • 2
    EyeSauronn . EyeSauronn .
    14.01.1621:13:50

    пучёк таких двигателей (50-100 штук) и на космический ядерный реактор поставить. И этот реактор мог бы выводить спутники на высокие орбиты, или к другим планетам.

    • 4
      Нет аватара AbrValg
      14.01.1622:26:49

      Разрабатываемый сейчас мегаваттный космический ядерный реактор как раз так и планируют использовать.

    • 0
      Андрей Степанов Андрей Степанов
      15.01.1605:50:52

      Подозреваю что двигатель работает на ксеноне и для 50-100 штук вы просто не достанете нужное количество ксенона, газ не то чтобы очень доступный.

  • 0
    VV Axntv VV Axntv
    15.01.1601:07:06

    У этих двигателей вроде одна из главных проблем — ресурс. Потому что он должен работать очень долго, если он не корректирующий. А ионы газа всё время бомбят электроды.

    Зачем таскать тяжёлый реактор, там же Солнце светит всё время ярко, и невесомость — значит батареям не нужны тяжёлые опоры. Нужен роботизированный сборщик панелей фотоэлементов.

    • 3
      Андрей Степанов Андрей Степанов
      15.01.1605:51:40

      Главная проблема — ксенон в качестве топлива. Ресурс ионников уже давно повысили. А мощность солнечного излучения падает с удалением от Солнца по закону обратных квадратов. Трехкратное увеличение расстояния дает девятикратное падение интенсивности излучения, и т.п.

      Отредактировано: Андрей Степанов~08:06 15.01.16
      • 4
        MolGro MolGro
        15.01.1608:56:05

        какой именно двигатель будет питать мегаваттная установка еще не решили есть несколько вариантов, но всем дали задание 250 киловатный двигатель сделать до 18 года

        https://www.youtube.com/watch?v=oMf88jIV2Us

        • 0
          Андрей Степанов Андрей Степанов
          15.01.1611:51:05

          Если аналог VASIMRа, то это очень круто.

          • 0
            Нет аватара kerosene
            15.01.1614:19:18

            VASIMR тупиковая ветвь. Самый писк — мини-геликонный плазменный двигатель Батищева.

            В качестве рабочего тела может использовать ЛЮБОЙ газ и жидкость!

            Отредактировано: kerosene~14:22 15.01.16
            • 0
              Андрей Степанов Андрей Степанов
              15.01.1615:56:52

              Что-то сомнительно мне, что прям любой. И если уж на то пошло, то по сравнению с ГФЯРД, а то и ТЯРД, все эти двигатели — тупиковая ветвь.    

      • 1
        Нет аватара gloombal
        15.01.1613:03:09

        Ну на ксеноне свет клином не сошелся. Теоретически для таких движков можно использовать любое рабочее тело — ионизируй да разгоняй, и я думаю, когда дело дойдет до реально массового использования, перейдут на более доступные газы, аргон, например, которого в атмосферном воздухе процент почти.

        Отредактировано: gloombal~13:08 15.01.16
        • 0
          Андрей Степанов Андрей Степанов
          15.01.1616:03:38

          Посмотрим, пока используют практически только ксенон, из-за легкости ионизации и химической инертности газа, ещё были эксперименты с парами ртути. Аргон используют двигатели типа VASIMR.

      • 0
        VV Axntv VV Axntv
        15.01.1617:07:28

        Даже инертные газы и ртуть — полублагородный металл разрушают в газоразрядных приборах электроды. Старые лампы дневного света с краёв становятся тёмные. А что будет с мощным на много киловатт устройством за год наработки?

        А как в мире отнесутся к запуску ядерного реактора, учитывая возможность аварии и сход с орбиты, не попросят ли на высшем уровне не проводить рискованный запуск? На сколько реактор опаснее ритегов с плутонием?

        • 1
          Андрей Степанов Андрей Степанов
          15.01.1617:52:15

          Не попросят. «Экологи» конечно будут биться в истерике, но без ядерной энергии освоение космоса невозможно.

        • 0
          Олег Коваленко Олег Коваленко
          16.01.1605:12:33

          Если орбиту аппарата не спускать сильно ниже 1тыс км, то в случае аварии, он войдет в атмосферу через несколько тысяч лет. За это время можно придумать способ поднять орбиту или утилизировать. Опасность реакторы представляют проработав какое то время, когда образуются высоко радиационные изотопы с периодом полураспада от месяцев до десятков лет. В изначальной загрузке реактора практически нет подобных опасных изотопов. Так что опасность реакторов в осмосе иногда серьезно преувеличивают.

    • 0
      Игорь Brick
      15.01.1611:52:29

      Ресурс уже не проблема. NewHorizontes с похожим двигателем за несколько лет достиг Плутона и летит дальше

      • 0
        Андрей Степанов Андрей Степанов
        15.01.1612:31:24

        NewHorizontes

        «Новые Горизонты» не имеют ионного двигателя, аппарат летит за счет начального ускорения и гравитационных маневров. Корректирующая двигательная установка работает на катализаторном разложении монометилгидразина. У аппарата бы просто не хватило электроэнергии на ионный двигатель.

    • 0
      Максим Кошелев
      15.01.1612:56:41

      Эээ вы себе как представили текущие реализации этих двигателей?     этож не электролизная ванна, там газ в виде плазмы, ионизируется магнитным полем, какие еще электроды бомбят?

      • 0
        VV Axntv VV Axntv
        15.01.1616:11:45

        В Вики посмотрите «ионное распыление», «ионное травление». А ещё неионизированный ксенон не должен бесполезно улетать. Ускоряющее эл. поле создаётся электродами.

        Отредактировано: VV Axntv~16:41 15.01.16
    • 1
      Depeks Depeks
      15.01.1621:04:16

      Зачем таскать тяжёлый реактор, там же Солнце светит всё время ярко, и невесомость — значит батареям не нужны тяжёлые опоры. Нужен роботизированный сборщик панелей фотоэлементов

      дешевле «таскать тяжёлый реактор».

      Чтобы достичь 1МВт (а на такую мощность нацелены рзработки ЯЭУ), потребуется вывести в космос и собрать там солнечные батареи площадью примерно 73000м2. Это в 30 раз больше чем площадь солнечных батарей на МКС. И будет равняться примерно площади десяти футбольных полей.

      Весить такая конструкция будет около 2000тонн. И один только вывод на орбиту этого всего обойдется примерно в 6 миллиардов долларов.

      Знаете, лучше потаскать с собой тяжёлый реактор.

      Отредактировано: Depeks~21:08 15.01.16
      • 3
        Олег Коваленко Олег Коваленко
        16.01.1605:15:13

        Вы забыли добавить важный момент. На орбите Земли. С удалением от Солнца мощность падает пропорционально квадрату расстояния.

      • 0
        VV Axntv VV Axntv
        16.01.1614:49:22

        Вы наверное устаревшие кремниевые фотоэлементы брали в расчёт. Но сейчас даже мы производим спутники с арсенид-галлиевыми каскадными фотоэлементами. У них КПД под 30%, в отличие от кремниевых он нагрева он не падает в два раза и они не деградируют так быстро от радиации. Делают их эпитаксией из газа (как светодиоды) то есть это плёнки микронной толщины. На 1 МВт хватит 6000 кв.м., лететь на Марс 20 тыс кв.м. И технология развивается как и светодиодные.

        Отредактировано: VV Axntv~15:11 16.01.16
        • 1
          Depeks Depeks
          17.01.1618:04:47

          это да. но… не забывайте: количество света у Марса — что-то около 40% от того, что мы имеем на Земле. Значит придется делать с запасом. Далее: система ориентации панелей, инверторы для преобразования в ток, и прочая техника. И — еще одил любопытный момент: космическая пыль, которая может скапливаться на панелях и сниать эффективность. Недавно космонавты на МКС выходили чистить иллюминаторы снаружи от скопившейся пыли… в общем, солнечные батареи это хорошо. но когда твой двигатель не зависим от окружающей среды — это намного более надежный двигатель

          • 0
            VV Axntv VV Axntv
            19.01.1623:52:43

            К Юпитеру подлетает Юнона, её солнечные батареи весят 340 кг, у Земли они давали бы 15 кВт, у Юпитера будет всего 500 Вт. Это технологии ещё нулевых годов. На 5 МВт мощности у Земли понадобится где-то 100 тонн батарей.

            Ядерный реактор всё же имеет связь со средой — ему надо хорошо охлаждаться, иначе упадёт КПД преобразования. В космосе водой из реки охладить невозможно и пар не сбросишь, в итоге площадь радиаторов станет примерно такой же, как солнечные батареи.

  • 0
    Сергей Сычев
    15.01.1606:13:27

    А какой тип двигателя? ИПД, СПД, Холловский?

    • 0
      MolGro MolGro
      15.01.1609:17:01

      а комбинированные есть? ну чисто теоретически возможно?

  • 1
    Нет аватара Prostor
    15.01.1610:19:51

    Замечательно!Запахло дальним космосом!

    Простите чайника. Но вот в металлургии, чтобы не сжигать футеровку, вокруг неё «намораживают обменный слой расплавляемого состава.Может и в этом двигателе вокруг электродов сделать защитный\обменный слой электронов?

  • 0
    Нет аватара valeriy_m54
    16.01.1610:59:06

    =а что скажите про антигравитацию? куда лучше и ЖРД и ионных. правда вот физика пока хромает    

    • 0
      Андрей Евсеенко Андрей Евсеенко
      17.01.1622:19:26

      Какая там антигравитация?

      В секретных лабораториях уже давно создана и опробирована кабина телепортации.

      Но это — совсекретная тайна!!!   

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт, или вы можете воспользоваться вашим аккаунтом в LiveJournal, или в других социальных сетях: OpenId OpenID Вконтакте Twitter Yandex facebook Google Mail.ru