рейтинг блогов

Двигатели на перекиси водорода

топ 100 блогов voenny28.12.2025

Двигатели на перекиси водорода 1000094203.jpg
Под парашютом - спускаемый аппарат корабля «Союз», в состав которого входя восемь ракетных двигателей на перекиси водорода

Тема однокомпонентных двигательных установок космических аппаратов настолько обширна, что точно не помещается в одну статью, ни по объёму, ни по смыслу – ведь речь идет фактически об основном типе двигателей для спутников. Условно можно разделить двигатели на те, что работают на гидразине (он захватил рынок в 1960-х и с тех пор продолжает доминировать) и на все остальные, причем остальных окажется меньше. Но даже у математиков перед доказательством основной теоремы зачастую проводятся доказательства лемм, поэтому сегодня мой рассказ посвящен другому топливу, перекиси водорода.
Трехпроцентный раствор перекиси знаком с детства буквально каждому – им обрабатывают царапины, и в отличие от йода он не прижигает рану, поэтому не вызывает отрицательных эмоций. В ракетной технике используется высококонцентрированный пероксид водорода (ВПВ), с содержанием основного компонента 80-98 %, это не просто однокомпонентное топливо, но сильный окислитель и именно это вещество как никакое другое показало противоречивость требований, предъявляемых к ракетному топливу. Топливо должно хранить большое количество энергии и одновременно быть стабильным как тротил.
Пероксид водорода успешно применялся для работы газогенераторов первых немецких баллистических ракет – V-2 (она же А-4), созданных Вернером фон Брауном. Он же до сих пор работает в двигателях РД-107/РД-108 ракет-носителей «Союз», самого массового семейства ракет в истории. Именно двигательной установке на перекиси водорода доверяют управление спускаемым аппаратом космического корабля «Союз» на самом ответственном этапе полета, при возвращении на Землю. Перекись стала первым в истории «зеленым» (экологически безопасным) топливом. И именно перекись вспоминают каждый год 18 марта в Плесецке и 12 августа на всем российском подводном флоте.

Принцип действия

Двигатели на перекиси водорода 1000094206.jpg
Ракетный двигатель с каталитическим разложением топлива

Ракетные двигатели на перекиси водорода относятся к каталитическим жидкостным ракетным двигателям малой тяги. Рабочим телом является высококонцентрированный (92,0…95,5 %) пероксид водорода (High Test Peroxide, HTP). Принцип работы двигателей основан на экзотермическом разложении рабочего тела на катализаторе. Реакция протекает в соответствии с уравнением:
2H2O2 = 2H2O + O2 + 10854 кДж/моль
Продукты разложения (водяной пар и кислород) нагреваются до температур 700…850 °С и, истекая из сопла двигателя, создают реактивную тягу. Максимально возможная скорость истечения продуктов реакции из перекисного двигателя составляет 1800 м/с (при концентрации топлива 97%).
Конструктивно двигатель представляет собой цилиндрический реактор с присоединенным к нему реактивным соплом. Внутри реактора расположен каталитический пакет – набор слоев зерен катализатора, на которых происходит разложение ВПВ. На входе в двигатель установлен электромагнитный клапан, открывающий доступ пероксида в реактор.
Однокомпонентные жидкостные ракетные двигатели проще двухкомпонентных по конструкции, дешевле и надежнее, но уступают им по удельным и динамическим параметрам. Однокомпонентные двигатели имеют нижний уровень тяги 0,09 Н, а двухкомпонентные − 5 Н. Число включений и время работы у них примерно те же, что и у двухкомпонентных двигателей малой тяги.

Двигательная установка

Двигатели на перекиси водорода 1000094195.jpg
Схема двигательной установки с однокомпонентными двигателями

Однокомпонентное ракетное топливо (перекись водорода, гидразин, «зеленое» топливо – без разницы) хранится в жидком агрегатном состоянии. Поэтому в составе двигательной установки обязательно появляется система вытеснения топлива к двигателям, для чего используются сжатые газы. В простейшем случае применяются блоки хранения и подачи топлива, где топливо и вытеснительный газ разделены эластичной перегородкой (или, как вариант, сильфоном). По мере выработки топлива перегородка перекладывается под действием расширяющегося газа. Ввиду увеличения объема газовой полости, давление газа уменьшается, и также уменьшается давление топлива на входе в двигатель и его тяга.
Если снижение тяги двигателя в ходе эксплуатации нежелательно, то газ хранят в отдельном баллоне и подают в бак с топливом через редуктор, поддерживающий постоянное давление.
Особенностью двигательных установок на перекиси водорода является обязательное наличие предохранительных клапанов на топливной полости бака или магистралях. Они необходимы для сброса давления кислорода, возникающего из-за медленного разложения перекиси при её хранении.

Компонент [3]

Двигатели на перекиси водорода 1000094202.jpg
Невозможно удержаться от такой иллюстрации

Пероксид водорода (H2O2) – самый простой представитель семейства пероксидов. Он представляет собой бесцветную жидкость без запаха, обладающую вязкостью воды. Пероксид обладает высокой плотностью (1,44 г/см2), что положительно сказывается на массовых характеристиках конструкции двигательной установки, малой вязкостью и высокой температурой замерзания (271,3 К). В зависимости от концентрации пероксида водорода меняется не только его температура замерзания, но и температура кипения и плотность. С уменьшением концентрации из-за разбавления водой величина удельного импульса тяги снижается. Замерзая, растворы пероксида водорода сжимаются и поэтому не разрывают емкостей, в которых они находятся.
Пероксид водорода может неограниченно растворяться в воде, и поэтому он обычно производится в качестве водных растворов. Активными и взрывоопасными являются концентрированные растворы. Пероксид водорода слабо токсичен.
Вследствие непрочности молекулярных связей пероксид водорода очень склонен к разложению, при нормальной температуре под действием света происходит его медленное разложение с потерей 1-2 % объема в год. Разложение ускоряется с повышением температуры. Разложение концентрированного пероксида водорода начинается сразу после завершения его изготовления. Данное свойство считается основным недостатком пероксида водорода, для его парирования используют стабилизирующие добавки, с которыми вещество можно длительно хранить. Джон Д. Кларк в своей книге [3] рассказывал об интересном опыте, когда, приложив ухо к емкости с перекисью, можно было услышать повторяющийся звук, с которым пузырь кислорода поднимается на поверхность. В первом пункте российского ГОСТа [5] дано определение ВПВ: он содержит в качестве стабилизаторов пирофосфорно-кислый натрий и оловянно-кислый натрий, а в качестве ингибитора коррозии – азотнокислый аммоний.
Пероксид водорода разлагает металлы (медь, инконель, свинец, магниевые сплавы, нержавеющие сплавы), органические материалы и др. Кларк остроумно заметил, что произвольно взятая субстанция с вероятностью более 50 % окажется катализатором разложения пероксида.
Разложение пероксида водорода на пар и газообразный кислород является экзотермической реакцией, а преобразование жидкостной воды в газообразную — эндотермической. Чем больше концентрация пероксида водорода, тем выше температура продуктов разложения. В ракетных двигателях разложение ВПВ производится при помощи катализатора - вещества, которое увеличивает скорость реакции. В присутствии катализатора разложение идет с очень большой скоростью и может ускориться за счет локального тепловыделения. На практике нашли применение катализаторы, включающие в себя оксид марганца (MnO2) или серебро (Ag). За рубежом применяется серебряная сетка, в России — гранула перманганата калия KMnO4. Перманганат калия не является катализатором как таковым: при реакции с высококонцентрированной перекисью водорода он разлагается и создает оксид марганца, который и работает в качестве катализатора. При реакции количество KMnO4 уменьшается из-за разложения, а MnO2 — из-за плавления при температуре выше 808 К. Не смотря на то, что при реакции теряются перманганат калия и оксид марганца, из-за чего ограничен его ресурс, данный катализатор широко применяется в космической технике.
Для хранения пероксида водорода лучшим конструкционным материалом является алюминий высокой чистоты (марки АД0, АД1). Алюминиевые емкости перед наполнением [5] должны быть хорошо очищены, промыты в течение нескольких часов раствором едкого натра, затем 3-5 % раствором азотной кислоты с отмывкой дистиллированной водой. Завершает подготовку выдержка в емкости пероксида водорода с концентрацией 25-30 % в течение суток с промывкой дистиллированной водой и сушкой. Баки хранилищ и космических аппаратов должны иметь дренажные устройства для отвода паров пероксида водорода.
Ввиду низкой прочности и высокой стоимости алюминия в тех местах системы хранения и подачи, где перекись водорода контактирует с материалом кратковременно, часто применяется нержавеющая сталь 12Х18Н10Т.
Коррозионная активность ВПВ достаточно высока, и в силу каталитической нестабильности нужно учитывать не только коррозионную активность самой жидкости, но и, главным образом, действие на неё продуктов коррозии. Коррозионная активность ВПВ заметно снижается добавкой ингибиторов, лучшим из которых является нитрат аммония.
Для уплотнений рекомендуется использовать полихлорвинил, винипласт и фторопласт. С ВПВ категорически запрещается применение резьбовых соединений труб, т. к. в резьбе даже при специальной очистке всегда остается некоторое количество технологической грязи, которое может привести к каталитическому разложению пероксида и взрыву.

Двигатели на перекиси водорода 1000094217.jpg
Разложение пероксида водорода


Инциденты
Карандаш ломается, холодно, темно
Капитан Колесников пишет нам письмо…

«ДДТ»


Двигатели на перекиси водорода 1000094207.jpg
Атомная подводная лодка К-141 «Курск»

С высококонцентрированной перекисью водорода связаны две катастрофы, одна – в области ракетной техники, вторая – с подводным оружием.
18 марта 1980 года на космодроме Плесецк произошел
пожар и взрыв ракеты-носителя «Восток-2М» во время заправки окислителем, перекисью водорода и жидким азотом. Тогда погибли 48 человек, пострадало 87. Комиссия, расследовавшая катастрофу, сначала сделала вывод о том, что пожар был вызван «воспламенением пропитанной кислородом ткани из-за несанкционированных действий одного из номеров боевого расчета» (очевидцы сообщали о течи жидкого кислорода в месте подключения заправочной магистрали к баку и планах устранить её, обмотав стык мокрой тканью). Но 23 июля 1981 почти произошла аналогичная катастрофа, тогда перекись водорода начала разлагаться ещё в наземных магистралях. Выяснилось, что завод-производитель фильтров перекиси водорода произвел замену припоя, новый припой содержал свинец, который и вызывал разложение перекиси.
12 августа 2000 года в Баренцевом море произошла
катастрофа АПЛ «Курск», которая унесла жизни 118 подводников (всех, кто находился на борту корабля). Расследование пришло к выводу, что причиной катастрофы стало разложение и взрыв перекиси водорода, заправленной в практическую торпеду типа 65-76. По официальной версии течь возникла из-за производственного дефекта: на Алма-Атинском машиностроительном заводе им. С.М. Кирова был некачественно выполнен сварной шов бака окислителя. От этого возникла течь, взаимодействие пролитой перекиси с грязью внутри торпеды и взрыв. По альтернативной версии вице-адмирала В.Д. Рязанцева причиной стало пополнение воздушного резервуара торпеды необезжиренным воздухом высокого давления, а также недостаточный контроль членами экипажа подводной лодки положения воздушного куркового крана торпеды при загрузке её в торпедный аппарат. Курковый кран оказался закрыт не полностью, воздух стал поступать в пусковой баллон окислителя, где масло, содержавшееся в воздухе, инициировало разложение пероксида.

История

Двигатели на перекиси водорода 1000094209.jpg
V-2, первая баллистическая ракета

Всё началось сто лет назад, когда немецкий инженер Гельмут Вальтер запатентовал двигатель для подводных лодок и торпед, работающий на перекиси водорода. Перекись разлагалась на катализаторе, получавшаяся смесь из водяного пара и газообразного кислорода (парогаз) работала на турбине, а последняя приводила в движение гребные винты объекта, на котором была установлена. Двигатель не зависел от кислорода воздуха, это позволяло строить подводные лодки с единым двигателем для надводного и подводного хода. История создания перекисных торпед очень хорошо изложена по ссылке, там же описано устройство отечественной торпеды 53-57 (предшественницы торпеды 65-76, погубившей «Курск»).
В 1931 году в Германии под руководством капитана Вальтера Дорнбергера [1] была развернута работа по созданию баллистических ракет на жидком топливе. Итогом работы стало создание ракеты V-2 (она же Фау-2), применявшейся в ходе Второй мировой войны для обстрелов Англии. Жидкий кислород (окислитель) и этиловый спирт (горючее) подавались в камеру двигателя ракеты под давлением 24-25 кгс/см2 при помощи турбонасосного агрегата (ТНА), имевшего мощность 496 кВт (675 л.с.) при скорости вращения 5000 об/мин. Для привода двухступенчатой турбины использовался парогаз, поступавший из парогазогенератора под давлением 21 кгс/см2 с расходом 1,68 кг в секунду.

Двигатели на перекиси водорода 1000094210.jpg
Схема двигателя V-2. Нам интересны позиции 1 – бак с перекисью водорода, 2 – бачок с перманганатом натрия (катализатор для разложения перекиси), 4 – парогазогенератор; 5 - турбина

Парогазогенератор состоял из бака, содержащего перекись водорода, бачка с раствором перманганата натрия и реактора. С помощью сжатого воздуха, хранившегося в отдельных баллонах 3, перекись водорода и катализатор подавались в реактор. Там происходило бурное разложение перекиси, образовавшийся парогаз, имевший температуру 500° по трубопроводу подавался на турбину ТНА. Вес парогазогенератора составлял 148 кг. Всего было изготовлено и запущено 1359 ракет Фау-2.
После окончания Великой Отечественной войны многие технические решения Фау-2 были творчески переосмыслены советскими разработчиками ракетных двигателей, в частности, при создании под руководством С.П. Королева и В.П. Глушко баллистических ракет: сначала ракеты средней дальности Р-1, а затем – межконтинентальной баллистической ракеты Р-7. На базе последней было создано семейство ракет-носителей «Союз», которые активно эксплуатируются и сегодня, выполнено более 2000 пусков.

Двигатели на перекиси водорода 1000094208.jpg
Ракета-носитель «Союз-2» в полете

На первой и второй ступенях ракет семейства «Союз» используются ракетные двигатели РД-107 и РД-108 [2]. Двигатели РД-107 имеют две рулевые камеры, они применяются в составе боковых блоков ракеты. На центральном блоке установлен РД-108 с четырьмя рулевыми камерами. Для подачи компонентов ракетного топлива (жидкий кислород и керосин) в камеры двигателя используется ТНА с мощностью 3827 кВт при 8300 об/мин.

Двигатели на перекиси водорода 1000094211.jpg
Схема ракетного двигателя РД-107. Позиция 29 – турбина, 32 - газогенератор

Для выработки рабочего тела для турбины ТНА предназначен газогенератор. В нем происходит каталитическое разложение 82%-ной перекиси водорода с образованием парогаза с давлением 53,5 кгс/см2 с расходом 8,8 кг в секунду.

Двигатели на перекиси водорода 1000094212.jpg
Газогенератор двигателя РД-107: 1 – труба; 2 – ребро; 3 – стакан; 4 – уплотнительная прокладка; 5 – крышка; 6 – стеклянный жгут; 7 – фланцы; 8 – болт; 9 – катализатор; 10 – корпус с теплозащитным кожухом; 11 - шнек

Катализатор – марки «Ж-30-С-О», смесь зерен неправильной формы размером от 6 до 10 мм. Зерна представляют собой спеченное из карбонильного порошкового железа, натриевой селитры и соды пористое окисленное железо. Половина зерен покрыта активным слоем – водным раствором перманганата калия и соды. Наличие двух пакетов катализатора позволяет увеличить поверхность контакта с ним перекиси при небольшом диаметре газогенератора и уменьшить перепад давления на катализаторе. Пероксид подается через жиклер в полость между пакетами. Не разложившаяся в пакетах перекись доразлагается в устанавливаемых для этой цели сетках и шнеках. Масса газогенератора с катализатором составляет 19,5 кг.
Перейдем от ракет-носителей к космическим аппаратам. Для управления ориентацией космического корабля «Восток», на котором совершил свой полёт Ю.А. Гагарин применялись газовые ракетные двигатели. А вот на американских кораблях «Меркурий» (на них были выполнены первый суборбитальный полёт астронавта Алана Шепарда 5 мая 1961 года и первый орбитальный полет астронавта Джона Гленна 20 февраля 1962 года) применялись двигатели ориентации, работавшие на перекиси водорода (всего 18 двигателей). В состав корабля входило две системы: автоматическая и ручная. Применялись двигатели с тягой 0,45; 2,7 и 11 кгс, работающие в импульсном режиме. Всего было выполнено шесть пилотируемых полетов на кораблях «Меркурий» из них четыре с выходом на орбиту. Последний полет был выполнен 15 мая 1963 года.

Двигатели на перекиси водорода 1000094196.jpg
Космический корабль «Меркурий»

Технология, подтвердившая свою зрелость в пилотируемых полетах, закономерно была использована и разработчиками автоматических космических аппаратов. В частности, фирма Hughes применила двигатели на перекиси водорода в составе космической платформы HS-301 и созданных на её базе спутниках типа Syncom. Космический аппарат Syncom 1 был запущен 14 февраля 1963 года на геопереходную орбиту, на геосинхронную аппарат должен был перейти при помощи собственного твердотопливного апогейного двигателя. Спутник был стабилизирован вращением, поэтому имел вид покрытого фотоэлементами цилиндра диаметром 71 и высотой 64 см (с учетом сопла апогейного двигателя). Аппарат имел массу всего 68 кг, и в его составе было целых две двигательных установки: при помощи двигателей на холодном азоте аппарат управлял ориентацией в пространстве, а при помощи перекисных двигателей корректировал параметры орбиты. В состав каждой из установок входило по два бака с рабочим телом и по паре двигателей: один был установлен по оси вращения, второй – в перпендикулярном направлении. В качестве полезной нагрузки аппарат нес два транспондера (приемопередатчика), из которых один был в холодном резерве. Спутник был потерян на этапе работы апогейного двигателя.

Двигатели на перекиси водорода 1000094199.jpg
Космический аппарат Syncom 1

Двигатели на перекиси водорода 1000094198.jpg
Схема расположения бортового оборудования

Не смотря на неудачу фирма Hughes продолжила штурм геостационарной орбиты. 26 июля 1963 года был запущен однотипный спутник Syncom 2, который стал первым на геосинхронной орбите (её период также равен одним суткам, но наклонение было равно 33°). А 19 августа 1964 года был запущен космический аппарат Syncom 3, который стал первым геостационарным спутником-ретранслятором в мире. Причем в составе этого аппарата была только двигательная установка на перекиси водорода. Спутники Syncom 2 и Syncom 3 эксплуатировались до 1966 года, окончательно были отключены в апреле 1969 г.

Двигатели на перекиси водорода 1000094204.jpg
Космический аппарат ATS1

6 декабря 1966 года на геосинхронную орбиту с наклонением 3,6° был запущен космический аппарат ATS 1 (Applications Technology Satellite), который стал первым в истории (квази)геостационарным метеоспутником. Аппарат массой 352 кг был построен фирмой Hughes на платформе HS-306, он также стабилизировался вращением и тоже был оборудован двигательной установкой на перекиси водорода. 11.12.1966 (через пять дней после запуска) спутник передал первый в истории снимок видимого диска Земли. Космический аппарат проработал на орбите 18 лет.

Двигатели на перекиси водорода 1000094197.jpg
Первый снимок ATS1

В 1964 году компания Shell завершила создание катализатора S-405, который обеспечивал надежное разложение гидразина – однокомпонентного топлива с удельным импульсом, на 40 % больше, чем у перекиси водорода. Качественное повышение характеристик привело к быстрому вытеснению перекиси с рынка двигательных установок автоматических спутников. Но благодаря своей слабой токсичности пероксид с апреля 1967 года по настоящее время применяется в двигательных установках спускаемых аппаратов отечественных пилотируемых кораблей «Союз».

Двигатели управления спуском транспортного пилотируемого корабля «Союз»
Perfect from beginning.


Двигатели на перекиси водорода 1000094215.jpg
Двигатель тягой 7,5 кгс: 1 – электромагнитный клапан; 2 – штуцер подвода рабочего тела; 3 – электрический разъем клапана; 4 – реактор; 5 – камера двигателя; 6 -сопло

Возвращение с околоземной орбиты спускаемого аппарата корабля «Союз» является управляемым и совершается по полубаллистической (скользящей) траектории, что обеспечивает точность приземления и снижение перегрузок.
Система исполнительных органов спуска включает в себя восемь реактивных двигателей. В каждой плоскости спускаемого аппарата (крен, рыскание, тангаж) установлено по два двигателя, обеспечивающих повороты. Ещё два резервных двигателя установлены в плоскости крена. Управление подъёмной аэродинамической силой и как следствие траекторией спуска осуществляется путем поворота по крену, при этом двигатели рыскания и тангажа обеспечивают стабилизацию положения аппарата. При невозможности автоматического управления спуском выполняется закрутка спускаемого аппарата вокруг продольной оси при помощи двигателей крена, и реализуется спуск по баллистической траектории (без использования подъемной силы). Поэтому двигатели крена резервированы.

Двигатели на перекиси водорода 1000094216.jpg
Расположение двигателей на спускаемом аппарате корабля «Союз»: К1, К2 – основные двигатели крена; К1Д, К2Д – резервные двигатели крена; Т1, Т2 – двигатели тангажа; Р1, Р2 – двигатели рыскания

В системе исполнительных органов используются двигатели двух типоразмеров – с тягой 15,0 кгс (крен) и 7,5 кгс (тангаж и рыскание). Рабочим телом является пероксид водорода с концентрацией 92,0-95,5 %, который под давлением 16,0±0,22 подается в реактор двигателя при помощи электромагнитного клапана. Расход рабочего тела составляет 110 г/с для двигателей тягой 15 кгс и 52,8 г/с для двигателей с тягой 7,5 кгс. Удельный импульс тяги – 155 секунд. Гарантированный ресурс любого двигателя составляет 3500 включений, ресурс каталитического пакета по выработке рабочего тела – 45 кг для малых и 75 кг для больших двигателей.
Да, и корабль «Союз», и двигательная установка созданы ПАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва».

Двигатели на перекиси водорода 1000094214.jpg
Двигатели тангажа (а) и крена (б) [6]

В ходе летной эксплуатации двигателей быстро выяснилось, что в полете выработка ресурса двигателей не превышает 35 % по расходу топлива и 15 % по количеству срабатываний клапана. Разработчики провели программу расчетного и экспериментального обоснования возможности повторного применения двигателей [6], была разработана программа послеполетного обслуживания двигателей. Затем прошли летные испытания: в трех полетах повторно летали только резервные двигатели крена, ещё в трех – наоборот, все, кроме резервных двигателей крена, потом был совершен беспилотный полет корабля «Союз МС-14» с антропоморфным роботом Skybot F-850 (в миру - Фёдор), где все двигатели летали повторно. И начиная с «Союза МС-15» все двигатели стали использоваться повторно, всего до 01.06.2020 г. успешное повторное применение прошли 40 двигателей управления спуском. Можно уверенно сказать, что РКК «Энергия» обладает уникальным для российских предприятий практическим опытом многократного использования жидкостных ракетных двигателей.
Думаю, на выбор рабочего тела для спускаемого аппарата корабля «Союз» во многом повлиял подход к организации поиска и спасения космонавтов после посадки. Двигатели на перекиси безопасны для окружающего персонала, который в первые минуты после посадки уже работает со спускаемым аппаратом и открывает люк. Совершенно другая картина наблюдалась после посадки орбитального аппарата системы Space Shuttle, где сначала работники космодрома в изолирующих противогазах выполняют обезвреживание возможных загрязнений токсичным рабочим телом.


Двигатели на перекиси водорода 1000094200.jpgСпускаемый аппарат «Союза» после посадки. В выступающем из корпуса обтекателе размещены двигатели тангажа

Двигатели на перекиси водорода 1000094201.jpg
Космический корабль «Атлантис», тоже после посадки. Люди у шаттла дышат воздухом из аквалангов

Для спускаемого аппарата пилотируемого транспортного корабля нового поколения (ПТН НП) также планируется применение двигателей на перекиси водорода. Создание двигателей по-прежнему ведет ПАО «РКК «Энергия», а их испытания запланированы на стендах АО «НИИМаш»
(г. Нижняя Салда).

Современные зарубежные изделия [7]

Двигатели на перекиси водорода 1000094213.jpg
Двигатель космического аппарата Slingshot-1

Не смотря на доминирующее положение двигателей, работающих на гидразине, существуют перекисные двигатели, достигшие этапа летных испытаний.
30 июня 2021 года в составе миссии Transporter-2 на ракете-носителе Falcon 9 был запущен на орбиту неназванный космический аппарат с двигательной установкой Halcyon, созданной фирмой Benchmark Space Systems (США). Двигатель Felicette работает на высококонцентрированной перекиси водорода, имеет тягу 0,4…1,2 Н, удельный импульс 161 с и суммарный импульс не менее 10 кН·с. Мощность потребления двигательной установки не превышает 4 Вт, запас рабочего тела (по разным данным) 1,56 или 6,6 кг.

Двигатели на перекиси водорода 1000094205.jpg
Slingshot-1

На кубсате формата 12U Slingshot-1, запущенном 2 июля 2022 года, был испытан двигатель HyPer, созданный фирмой The Aerospace Corporation (США). Двигательная установка занимает объем не более 0,6U; развивает тягу 0,5…2 мН (теоретически – до 8 мН) и имеет экспериментально подтвержденный удельный импульс около 70 секунд (теоретически – до 200 с, но в это слабо верится). Мощность потребления двигательной установки – около 3 Вт. В двигателе применяется катализатор из платины. Бак для перекиси выполнен из алюминия. Для повышения безопасности двигательной установки она снабжена двумя предохранительными клапанами, установленными параллельно.

Это первая статья про однокомпонентные ракетные двигатели космических аппаратов. Впереди – рассказы про двигатели на гидразине (их очень много) и про двигатели на «зеленом» (экологически безопасном) топливе. И ещё отдельный рассказ про системы хранения и подачи в невесомости жидких компонентов ракетного топлива.

Литература
1. Н.А. Филин, М.К. Мкртчян «Малоизвестные факты истории создания турбонасосного агрегата в жидкостном ракетном двигателе» / «Вестник Московского авиационного института». – Т. 28. - № 3. – 2021. – С. 63-72. pdf
2. Д.Г. Кравченко, Ю.В. Анискевич, А.М. Лабанова «Устройство двигателя РД-107: учебное пособие» / Балт. гос. техн. ун-т. – СПб., 2018. – 27 с. pdf
3. Джон Д. Кларк «Зажигание! Неформальная история жидкого ракетного топлива» (пер. Д.С. Китаева). – Rutgers University, the State University of New Jersey. – 1972. pdf
4. В.К. Пономаренко «Ракетные топлива» / СПб.: Типография ВИККА им. А.Ф. Можайского. - 1995. - 619 с. pdf
5. ГОСТ Р 50632-93 Водорода пероксид высококонцентрированный. Технические условия. pdf
6. С.А. Кропотин, А.А. Смоленцев, А.С. Бобылев, А.А. Перов, М.Ю. Титов «Результаты повторного применения двигателей управления спуском транспортного пилотируемого корабля «Союз» / «Космическая техника и технологии» № 3 (34) 2021. – С. 37-47 pdf
7. State-of-the-Art Small Spacecraft Technology / S.V. Weston, C.D. Burkhand, J.M. Stupl, R.L. Ticknor at all., - NASA Ames Research Center, - February 2025 html

Оставить комментарий

Архив записей в блогах:
Вчера был такой чудесный день, что мы решили провести его на природе. Поехали в заповедник Нууксио, чтобы попробовать с Соней пройти по тропе, а на середине устроить пикник. В прошлом году она не без труда прошла около полутора километров,  а в этот раз мы решили замахнуться аж на ...
Важно ли вам, чтобы в ваш успех верили ваши родители? Прочитала одну историю в Интернете и хочу это обсудить. Героиня истории - молодая женщина, замужем, есть ребенок. Эта семейная пара затеяла собственный бизнес. Однако они сталкиваются с тем, что их родители не поддерживают. Родители ...
Вот мне интересен такой расклад: центр города, жилой дом. Водитель держит авто на стоянке. Тут надо отвезти деда-инвалида к врачу и идет за машиной. Подгодняет ее в входу, а тут набегает школота с наклейками и захуячивает машину. Окей, всем похуй. ...
Лидер секты "Белое братство" Мария Дэви Христос с новым именем Виктория Преоб РА женская возвращает в секту бывших сторонников, а также тысячами вербует новых. Настоящие имя женщины - Марина Цвигун. Сейчас она читает лекции, которые скорее напоминают проповеди, в Украинском доме, ...
Удобная бутылка для воды или спортивного напитка от Think – необходимый аксессуар для любого человека, а для спортсмена или туриста тем более. Купила в начале лета в период акции на раздел «Спорт» сразу в количестве 2-х штук в цвете синий металлик и более лаконичную стальную. ...