Основные направления совершенствования двигательных установок с ЖРД, страница 3

За рубежом считают осуществимой реализацию давления в камере сгорания до 28 МПа в 90-е годы.

Уменьшение массы сухой ДУ. Для снижения массы ЖРД  и ДУ в целом используют:

1)  конструкционные материалы с высокой удельной прочностью (титан, алюминий, магний, бериллий и их сплавы, пластмассы и особенно композиционные материалы); широкое применение в конструкции (кроме топливных баков) композиционных материалов позволяет уменьшить массу ДУ на 10…20%; например, для термозащитных экранов и особенно для силовых рам ДУ весьма эффективна замена металла на композиционные материалы; применение более совершенных материалов обеспечивает не только снижение сухой массы ЖРД и ДУ, но и повышение их надежности и ресурса работы;

2)  разработку насосов ТНА с возможно меньшим потребным значением избыточного давления его насыщенного пара, а в предельном случае-с нулевым значением указанного избыточного давления;

3)  передовую технологию производства: вакуумное литье, порошковую металлургию, сварку электронным лучом, электроискровую, электрохимическую и лазерную обработку материалов. Лазерные методы упрочнения поверхностного слоя деталей и т.д.

     Уменьшение габаритных размеров ДУ. Уменьшение габаритных размеров ЖРД  и ДУ в целом достигают переходом на высокие давления в камере сгорания, усовершенствованием компоновки двигателя и баков и конструкции его агрегатов, а в дальнейшем использованием камер новой конструкции, в частности камер с центральным телом, двухконтурных камер и т.д.

Увеличение ресурса ДУ и носителя в целом. Ресурс работы ЖРД повышают путем применения конструкционных материалов с большей жаропрочностью и усталостной прочностью, использования высокоэффективных термозащитных покрытий и т.д.

Принципиально радикальным способом увеличения ресурса ЖРД, ДУ и носителей, при этом одновременно достигается значительная экономия материальных, трудовых и денежных средств. Промежуточный эффект достигается при использовании частично многоразовых носителей.

Из числа используемых и перспективных технических решений для носителей рассмотрим следующие:

1)  спасение первой ступени при поперечном делении ступеней или боковых блоков первой ступени при продольном делении ступени с использованием парашютной ступени (частично многоразовый носитель с парашютной системой спасения первой ступени);

2)  спасение первой крылатой многоразовой ступени частично многоразовой РН. Такая ступень возвращается на взлетно-посадочную полосу космодрома, с которого обеспечивается вертикальный запуск РН;

3)  применение двухступенчатых и одноступенчатых крылатых полностью многоразовых носителей. В первую очередь будут создаваться, вероятно, полностью многоразовые носители двухступенчатой конструкции сначала с вертикальным, а затем с горизонтальным стартом. Многоразовые носители с горизонтальным стартом будут проектироваться для старта и посадки на взлетно-посадочной полосе космодромов, а в дальнейшем в обычных аэропортах.

Увеличение тяги одиночных ЖРД.  Одной из тенденций развития ЖРД  большой тяги является увеличение тяги одиночного двигателя.

Тягу одиночного ЖРД выбирают по условиям обеспечения повышенной  надежности ДУ и носителей в целом исходя из того, что число ЖРД, управление носителем и подвод компонентов топлива к двигателям получаются не слишком сложными. При меньшем числе двигателей облегчается задача их одновременного запуска.