Что является холодильником в ракетном двигателе самолета

ПРОфессионалы

В конце прошлой недели на полигоне в Сары-Шагане (Казахстан) боевой расчет войск противовоздушной и противоракетной обороны ВКС России успешно провел пуск новой ракеты российской системы ПРО. В официальном сообщении говорится, что ракета полностью подтвердила свои возможности, поразив условную цель с заданной точностью. Минобороны России продемонстрировало кадры подготовки и проведения пуска нового варианта противоракеты ближнего эшелона системы ПРО 53Т6, известной на Западе как ABM-3 Gazelle.

Новый вариант ракеты 53Т6 — это вновь произведенная на российских предприятиях модернизированная противоракета 53Т6М, первый пуск которой был выполнен 24 ноября 2017 года. Известно о нескольких отличиях нового изделия от базового варианта, который был принят на вооружение в составе системы ПРО А-135 в 1995 году.

В первую очередь это произведенный заново уникальный твердотопливный двигатель новой ракеты. Его особенность — использование смесевого топлива с высоким удельным импульсом. Восстановление производства двигателей для новых противоракет 53Т6М велось подмосковным заводом «Авангард» с 2010 года.

Второе отличие — в ракете использован корпус, производство которого теперь полностью локализовано на территории России.

Третье — у ракеты модернизирован комплекс арсенального и заряжающего оборудования. Как минимум, используется новая транспортно-установочная машина, выполненная в виде полуприцепа с тягачом «КамАЗ». Такая машина обеспечивает транспортировку и заряжание в шахтную пусковую установку системы ПРО транспортно-пусковых контейнеров с ракетами с термостатированием контейнера при любой температуре. Этот агрегат разработан и производится МКБ «Искра».

И наконец, как мы можем судить по открытым источникам, ракета взаимодействует с обновленной и модернизированной системой ПРО А-235, которая приходит на смену системе ПРО Москвы и Центрального промышленного района А-135, принятой на вооружение более 20 лет назад.

53Т6М, так же как и ее предшественница, является противоракетой ближнего эшелона перехвата системы ПРО и обеспечивает уничтожение высокоскоростных баллистических целей типа боевых блоков межконтинентальных ракет на дальности примерно от 5 км до 80 км и на высотах от 5 км до 30 км. В новой системе ПРО А-235 ракетами 53Т6М будут уничтожаться цели, которые не смогут остановить будущие дальние и средние эшелоны системы ПРО страны: стационарные комплексы с дальними и средними противоракетами, космические станции с противоракетными возможностями, корабли ВМФ, оснащенные морским вариантом ЗРС С-500 и наземные мобильные комплексы дальнего действия типа комплекса «Нудоль».

Ракеты 53Т6 в свое время имели ядерное оснащение — боеголовку малой мощности, которая гарантированно уничтожала цель даже в случае небольшого промаха. Скорее всего, модернизированный вариант ракеты также несет ядерную боевую часть. Безусловно, за счет обновления системы управления должна улучшиться и точность наведения ракет на цель.

Вообще, по понятным причинам о возможностях новой системы ПРО А-235 какой-то конкретной публичной информации нет. Но можно сделать некоторые предположения, исходя из того что система А-235 базируется на обновленной РЛС «Дон-2Н» предыдущей системы ПРО А-135 и по-прежнему является системой ПРО Центрального региона.

Скорее всего неизменной останется дальность обнаружения целей. Она может быть и расширена за счет создания единого информационного поля противоракетной обороны, интегрированного с системами предупреждения о ракетном нападении, возможности которых значительно улучшились после ввода в строй сети РЛС типа «Воронеж».

Конечно, значительно должны измениться возможности командно-вычислительного центра новой системы ПРО. Именно от программно-аппаратного комплекса и средств связи зависит количество одновременно отслеживаемых и поражаемых системой целей. Этим центром выполняется и наведение на цели ракет и самой системы ПРО, и смежных систем и комплексов. Собственно, современный противоракетный бой ведут компьютеры системы ПРО.

Думаю, что интеграционные и информационные возможности в XXI веке также могут быть значительно расширены — система должна отдавать и получать информацию из множества смежных источников информации других родов войск, а также из всех межвидовых информационных систем.

Работы по модернизации системы ПРО вступили в активную фазу еще в 2009 году. Сейчас, вероятно, они в финальной фазе и будут завершены в течение ближайших 1–2 лет. Вполне, вероятно, что замена старых ракет 53Т6 в шахтах на боевых позициях московской системы ПРО была начата еще в прошлом году. По крайней мере, новые транспортно-заряжающие установки для ракет 53Т6М не раз отмечались западными наблюдателями на спутниковых снимках позиционных районов системы А-135/А-235 под Москвой. Возможно, западные спутники застали войсковую отработку новых заряжающих комплексов, но нельзя исключать и вероятное начало замены старых ракет на новые.

Такую замену просто необходимо было выполнить для сохранения потенциала системы ПРО в принципе — твердое топливо стареет и даже в условиях идеального хранения срок службы ракет 53Т6 был на исходе. Сегодня мы становимся свидетелями смены боеголовок со значительным улучшением характеристик и возможностей российской системы ПРО.

Автор — военный эксперт, главный редактор портала Militaryrussia

Мнение эксперта может не совпадать с позицией редакции

Что является холодильником в ракетном двигателе самолета

Выдача квитанций для оплаты семестра производится в отделе договоров. Также квитанции можно запросить по почте Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Отдел договоров работает с 11:00 до 17:00

Телефон: (812) 495-77-22

Документы

Положение об электронном обучении и дистанционных образовательных технологиях	Скачать
Положение о сетевой форме и Положение учете результатов обучения	Скачать
Материалы для магистрантов	Скачать
Образец выполнения материалов для рассылки обучающимся	Скачать
Памятка для поступивших на первый курс	Скачать
Положение об использовании электронного обучения, дистанционных образовательных технологий	Скачать

Бланки

Индивидуальный учебный план магистранта	Скачать
План научно-исследовательской работы и практик	Скачать

Расписание занятий

Расписание занятий бакалавров 1-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий бакалавров 2-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий бакалавров 3-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий бакалавров 4-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий бакалавров 5-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий магистрантов 1-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий магистрантов 2-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий магистрантов 3-го года заочной формы обучения	Скачать

(*) — аудитории учебно-лабораторного корпуса (УЛК, 1-я Красноармейская, д.13)

Без (*) — аудитории главного корпуса (1-я Красноармейская, д.1)

Расписание занятий бакалавров 1-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий бакалавров 2-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий бакалавров 3-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий бакалавров 4-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий бакалавров 5-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий магистрантов 1-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий магистрантов 2-го года заочной формы обучения	Скачать
Расписание занятий магистрантов 3-го года заочной формы обучения	Скачать

(*) — аудитории учебно-лабораторного корпуса (УЛК, 1-я Красноармейская, д.13)

Без (*) — аудитории главного корпуса (1-я Красноармейская, д.1)

Направления подготовки

Магистратура

Бакалавриат

Главный корпус
190005, Санкт-Петербург
ул. 1-я Красноармейская, д.1
ст. м. Технологический институт

Старт «Союза»

На великолепном снимке Ивана Тимошенко и Павла Швеца запечатлены первые секунды после старта 7 февраля 2020 года с космодрома Байконур ракеты-носителя «Союз-2.1Б», которая вывела на орбиту очередную порцию спутников проекта OneWeb. На фото мы видим первую ступень трехступенчатой ракеты с работающими жидкостными ракетными двигателями РД-107 (в четырех боковых блоках) и РД-108 (в центральном блоке). Тридцать два сопла порождают завораживающе красивую картину истечения реактивных струй. Как устроены эти струи и почему они имеют такую сложную форму?

В ракетном двигателе топливо, сжигаемое в камере сгорания, превращается в очень горячий сжатый газ, который вылетает через сопло, создавая реактивную силу тяги. В жидкостных ракетных двигателях горючее и окислитель (топливная пара) подаются под большим давлением в форсунки, расположенные в начале камеры сгорания. Смешивая компоненты, форсунки распыляют топливо в камеру сгорания, где в процессе горения происходит преобразование запасенной в топливе химической энергии в энергию сжатия и тепла. Получившийся раскаленный газ устремляется в реактивное сопло. Сужающаяся дозвуковая часть сопла ускоряет поток, и в самой узкой части сопла — критическом сечении — он приобретает скорость звука. Далее поток оказывается в расширяющейся части, становится сверхзвуковым и продолжает разгоняться до самого среза сопла. Истечение этой струи порождает реактивную силу в обратном направлении: она составляет основную часть силы тяги двигателя. Тяга всех двигателей складывается в тягу ступени, разгоняющую ракету. Двигатели РД-107 имеют четыре основные камеры сгорания и две небольшие рулевые камеры, у центрального РД-108 четыре основные и четыре рулевые камеры. Горючим для них служит керосин, а окислителем — жидкий кислород.

Схема работы жидкостного ракетного двигателя

Итак, из сопел ракетного двигателя вырываются раскаленные газовые струи. Но что именно мы видим как языки яркого пламени? Кажется, что они вылетают изнутри сопел, но это не так: пламя возникает только на срезе сопла, и чуть ниже мы разберемся, как это происходит. Вообще, такое яркое пламя наблюдается только на Земле (точнее, в кислородной атмосфере). Если бы можно было посмотреть на старт аналогичной ракеты с любого другого тела Солнечной системы, то были бы видны только бледные тусклые струи — и никакого слепящего огня. Всё дело в догорании в земной атмосфере остатков керосина и сажи, образовавшейся в камере сгорания.

Большинство форсунок камеры сгорания двухкомпонентные — в них одновременно поступают и керосин, и кислород. Они образуют девять плотных концентрических кругов, чтобы сжигать как можно больше топлива в единицу времени (а чем больше расход топлива в ракетном двигателе, тем выше его тяга). А вот форсунки самого внешнего, десятого, круга — однокомпонентные, в них подается только керосин. Распыляя его вдоль стенки камеры сгорания, форсунки создают защитную газожидкостную пленку, снижающую температуру и защищающую тем самым стенку от прогорания. Распыленному периферийными форсунками керосину не хватает кислорода, поэтому он сгорает не полностью, а частично испаряется или термически разлагается до чистого углерода. Эти керосиновые пары и углеродная сажа образуют периферийный слой «выхлопной» струи, который обогащен горючими веществами. Поскольку температура струи на выходе из сопла составляет около 1700°C, при доступе к атмосферному кислороду в этом слое начинается горение — его мы и видим как яркие желтые языки пламени. Во внутренней же части струи керосин, сгорающий с достаточным количеством кислорода, в конечном итоге разлагается на невидимые в раскаленном состоянии водяной пар и углекислый газ. Получается, что выхлопная струя ракетного двигателя светит только своей поверхностью.

Но почему поверхность струи светится не равномерно? На ней явно видны яркие полосы и тонкие волокна, разделенные темными «щелями». Атмосферный воздух, затягиваемый движением струи, подсасывается к срезу сопла не ровным и плавным боковым течением. Напротив, он устремляется к кромке сопла с такой силой, что закручивается в многочисленные отдельные вихри, которые усиливают приток кислорода в местах встречи с краем сопла. Сгорание в этих местах становится более интенсивным и ярким, а огромная скорость струи растягивает пятна усиленного горения в почти ровные яркие полосы.

Старт ракеты-носителя «Союз-2.1А» с транспортным грузовым кораблем «Прогресс МС-11» в качестве полезной нагрузки 4 апреля 2019 года. Хорошо заметны яркие продольные полосы на истекающей из сопел струе. Также видно, что сама струя на выходе из сопла прозрачная — почти везде можно без труда разглядеть дальнюю кромку сопла. Фото с сайта roscosmos.ru

Хорошо заметно, что сразу после выхода из сопла струи начинают сужаться. Это значит, что струя выходит наружу перерасширенной. Двигаясь в сверхзвуковой части реактивного сопла, поток газа расширяется и разгоняется, но при этом падают его температура и давление. Расширение сильное, в 19 раз (степень расширения — это отношение площади среза сопла к площади критического сечения). Из-за этого давление на срезе сопла составляет около 0,4 атм, и окружающий воздух (у которого давление равно 1 атм) обжимает струю, сужая ее.

На высоте около десяти километров давление на срезе сопла сравняется с атмосферным и струя станет выходить ровно, строго цилиндрически. Это расчетный режим истечения, оптимальный с точки зрения газодинамики, поскольку нет ни стартового перерасширения (при котором атмосфера создает на срезе сопла встречный потоку перепад давления, противодействующий истечению), ни высотного недорасширения. Недорасширение начнется на больших высотах: там атмосферное давление еще ниже, поэтому давление струи на срезе сопла станет больше атмосферного. Из-за этого она продолжит расширяться за соплом, но полезную работу без контакта со стенкой сопла совершать уже не будет.

Из-за перерасширения струя после выхода из сопла имеет форму перевернутого усеченного конуса. В самом узком месте видно яркое поперечное кольцо, после которого струя снова расширяется. На третьем фото можно насчитать по несколько таких ярких колец и циклов сужения-расширения. Эти кольца — диски Маха — представляют собой ударно-волновые уплотнения в истекающей струе, вызванные взаимодействием с атмосферным воздухом. При сужении сверхзвуковая струя тормозится, в ней возникает прямой скачок уплотнения. Важно подчеркнуть, что это торможение не связано с трением об окружающий воздух: здесь происходит геометрическое сужение течения и чисто газодинамическое торможение сверхзвукового потока в сужающемся канале. Из-за сжатия газ разогревается, что усиливает сгорание остатков горючего, — это и приводит к локальному усилению яркости струи. Области повышенной яркости имеют кольцевую форму из-за сочетания уже описанных эффектов: остатки керосина и сажа по-прежнему сосредоточены на периферии «выхлопной» струи, туда же подмешивается больше всего атмосферного кислорода, там происходит дополнительный нагрев из-за скачка уплотнения.

Старт ракеты-носителя «Союз-ФГ» с транспортным пилотируемым кораблем «Союз МС-13», который доставил на МКС Александра Скворцова, Луку Пармитано и Эндрю Моргана. Хорошо видны многочисленные диски Маха в каждой из струй. Также при таком ракурсе видно, что в дисках Маха светится именно периферийный кольцевой слой. Фото с сайта roscosmos.ru

При сжатии струи в прямом скачке уплотнения давление увеличивается и может слегка превысить атмосферное. Тогда за диском Маха струя немного расширяется, при этом разгоняясь. Расширение переходит в перерасширение, вызывающее сужение потока и формирование нового диска Маха. Этот циклический процесс порождает цепочку сужений. На каждом из них происходит небольшая потеря энергии, и в целом струя постепенно замедляется. Но из-за того, что на выходе из сопла скорость струи в несколько раз превышает скорость звука, успевает сформироваться целая серия дисков Маха. Они возникают до тех пор, пока потеря скорости в уплотнениях и рассеивание энергии поверхностью струи не замедлят ее до дозвукового течения и турбулентного перемешивания с окружающим воздухом.

Таким образом, находясь внутри сопла струя всё время ускоряется, а после выхода из него она тормозится атмосферой. На срезе сопла скорость струи достигает 3 км/с. Это соответствует значению числа Маха около 3 — из-за высокой температуры скорость звука в этих условиях равна примерно 1 км/с. При диаметре основных сопел 0,7 метра расстояние до первого сужения струи — примерно метр. Поток преодолевает его за 0,0003 секунды.

Если присмотреться (лучше всего смотреть на увеличенные версии первой и второй фотографий), то можно заметить, что светлые полосы и волокна на реактивных струях не идеально ровные: на них есть небольшие искривления, утолщения и неровности. Прикидки расстояний в предыдущем абзаце помогают оценить, что характерная длина этих искривлений — дециметры. Это значит, что время их существования (то есть время прохождения их длины потоком) имеет порядок 0,0001 секунды. Они всё время возникают вновь, поэтому можно считать, что это периодический процесс с частотой 10 кГц (10 000 раз в секунду). Он происходит на поверхности сверхзвуковых потоков большой мощности с непростой формой — всё это создает сложную резонансную картину высокочастотного акустического излучения и звукового давления. От нее не только можно оглохнуть — этот звук настолько мощен, что даже массивные ферменные конструкции старта сотрясаются плотной частой дрожью. Ну а нам повезло, и за уши можно не волноваться — звук к тексту не прилагается, но зато в неровных изгибах светлых линий на реактивных струях непосредственно видно проявление акустических колебаний.

Цвет пламени ракетного выхлопа зависит от типа горючего. Ниже показан выхлоп ракеты «Протон-М». Горючим для его двигателей является несимметричный диметилгидразин. В его молекуле H₂NN(CH₃)₂ всего два атома углерода, поэтому концентрация этого элемента гораздо меньше, чем в более насыщенных углеродом (от С₈ до С₁₅) компонентах керосина. При сгорании диметилгидразина не образуется углеродная сажа — в выхлопе есть лишь прозрачные азот, углекислый газ и водяной пар.

Слева вверху: отрыв «Протона-М» от стартового стола. В нижней части прозрачных голубых реактивных струй видны остроконечные белесые конусы за скачками уплотнения. Фото с сайта roscosmos.ru. Слева внизу: выхлопная струя взлетающего «Протона-М» в более вертикальном ракурсе, также видны белесые конусы за скачками уплотнения. Рыжая полоса на выхлопе из ближнего сопла — это струя окислителя, азотного тетраоксида, имеющего красно-бурый цвет. Он стравливается для сброса избыточного давления в баке центрального блока первой ступени ракеты. Фото с сайта roscosmos.ru. Справа: общий вид факела голубых струй первой ступени «Протона-М2», работающей на несимметричном диметилгидразине и азотном тетраоксиде. Желтизна нижней части факела обусловлена подсветкой возникающего на короткое время водяного тумана прожекторами мачты освещения, видимыми справа. Фото с сайта roscosmos.ru

При неполном сгорании образуется не свободный углерод, а угарный газ (CO). Его реакция с атмосферным кислородом визуально напоминает голубое пламя газовой плиты. Поэтому диметилгидразиновое пламя всегда бледное, прозрачное и похоже на пламя спиртовки, а струи на выходе из сопла светятся слабо. Догорающий на поверхности струй CO в невысоких концентрациях дает легкое бледное свечение, не заслоняющее внутренность струи. Благодаря этому хорошо различимы белесые конусы вершиной против потока — проявления сверхзвуковых скачков уплотнения в струе. В реактивных струях керосиновых двигателей они скрыты за ярким горением остатков горючего.

Еще прозрачнее водяной пар выхлопа кислородно-водородных двигателей — это практически невидимый поток. На последнем фото слева показан работающий главный двигатель «Шаттлов» RS-25. Ударные уплотнения в его струе видны из-за мгновенно выпадающего за ними (в области резкого падения давления) высокотемпературного водяного тумана, имеющего плотный молочно-белый цвет. Настолько горячий туман больше нигде нельзя наблюдать визуально. На водороде летает и американская тяжелая ракета-носитель Delta-IV Heavy с двигателями RS-68, но пламя ее выхлопа окрашено в довольно яркий желтый цвет. Это испаряется защитное абляционное покрытие на поверхности центральной части сопла, вещество которого и окрашивает бесцветный водяной пар испаряющимися ионами натрия.

Что является холодильником в ракетном двигателе самолета

Ядвига Хмиеловска (Jadwiga Chmielowska), Польша
2014 11 25

В последнее время российские СМИ распространяют всё больше лживой информации об отношениях Польши с её соседями. Так недавно российские «политики» рассказывали о том, что Польша собирается забрать западно-украинские земли (Львов, Тернополь, Луцк и Ивано-Франковск) и что помощь Украине будет ей дорого стоить, а Жириновский «с барского плеча» отдавал Польше Львов. Он говорил это как депутат Думы, и зал был с ним полностью согласен. Российские СМИ, разумеется, сразу же подхватили и раструбили на весь мир эти пропагандистские глупости.

Ещё не успели остыть всученные Москвой «горячие пропагандистские картошки», сталкивающие лбами поляков и украинцев, как мир облетела новая сенсация: представляете, по всей Польше проходят многотысячные демонстрации, требующие вернуть Вильнюс. Об одной такой демонстрации на российском телеканале «Дождь» рассказывал сказку депутат коммунист Вадим Соловьев: «Сегодня вышли 50 тысяч, завтра выйдет миллион, а послезавтра польское правительство заявит о территориальных претензиях. Также эту информацию распространил польский канал TVN24.

В Польше никто никаких антилитовских манифестаций не видел. Зато проходили митинги в поддержку братской Украины, когда Россия начала против неё агрессию, а до этого поляки поддержали Майдан. Конечно, российские агенты влияние и их попутчики стали широко обсуждать вопрос массового убийства поляков представителями УПА в 1943 г. (прежде всего на Волыни). Почему-то на эту тему в Польше не говорили на протяжении 25 лет, информация об этом лишь иногда просачивалась в СМИ. Теперь это стало выгодно Путину. Такой вот «скелет в шкафу», спрятанный там до нужного момента.

Сегодняшней российской пропаганде мог бы позавидовать сам Йозеф Геббельс и даже Сталин. Недавно кремлёвские новости умудрились представить пикет, который требовал сноса торчащего в Новом Сонче (Nowy Sacz) монумента в честь Красной Армии, как митинг … в его защиту! Путинских пропагандистов не смутили даже фотографии, на которых протестующие держали плакаты с перечёркнутым серпом и молотом.

Сегодня главная проблема в Польше это сфабрикованные результаты муниципальных выборов. Были взломаны серверы Государственной избирательной комиссии (ГИК). Беспокойство вызывают несколько процентов бюллетеней, признанных недействительными, а в некоторых избирательных округах их число достигает 40%! Кроме того, выяснилось, что, партия «Право (закон) и справедливость» (польская партия, возглавляемая Я. Качиньским – не путать с литовской партией «Порядок и справедливость» Р. Паксаса, которая представляет собой нечто совершенно иное) на этих выборах победила, но депутатов в местных советах у неё будет меньше. В избирательных протоколах постоянно обнаруживаются неточности. И в связи со всем этим в Польше проходят демонстрации и пикеты. Даже арестованы четыре журналиста, готовившие репортажи о протестах в штаб-квартире ГИК. Лидер бывшей коммунистической партии, которая сегодня стала «Союзом демократических левых сил» (СДЛС), заявил, что за выборами в Польше должна следить ОБСЕ и другие международные организации. Но вполне вероятно, что атака на серверы ГИК могла быть спланирована за рубежом.

Россия готовится к восстановлению мировой империи, и Кремлю нужен раздор между народами. Именно Россия и её политика, а не Литва или Украина сегодня представляют для поляков самую большую проблему и угрозу. Политика Литвы в вопросе написания имён и фамилий, а также двуязычных названий улиц тревожит, и есть те, кто прямо говорит, что Кремль натравливает литовцев на поляков, и наоборот. Московиты не хотят, чтобы поддержка, которую поляки оказали литовцам в 1990-91 годы, повторилась. Конфликт нужен для того, чтобы иметь возможность пугать литовцев поляками, а в Польше литовцы изображаются как закомплексованные упрямые ослы. Почему в Польше, например, любую фамилию писать в оригинальном написании (разумеется, на латинице) можно, а в Литве писать «w» нельзя? Полякам не мешает, например, «ь» и другие немецкие умлауты, чешская и литовская «и» или только литовская «л». В Польше по желанию граждан названия местности могут писаться на двух языках, и литовцы этим пользуются.

Боюсь, что Путин задумал вторгнуться в Литву под предлогом защиты её «угнетаемых и унижаемых» русскоязычных граждан и даже поляков. Но возможен и другой вариант – войти в Литву, чтобы защитить её столицу от тех же поляков.

Так может всё-таки опомнимся и создадим широкую коалицию против общего врага. Никто нам не поможет кроме нас самих.