Подготовлен проект ракеты на природном газе

 «Лин Индастриал» начал разработку ракеты-носителя «Анива», которая сможет выводить на низкую околоземную орбиту груз около 90 кг 6 Июль 2015, 16:48
                                                                                                                                      На юге Сахалина, у залива,
                                                                                                                                      Где Лютого заканчивает бег,
                                                                                                                                      Есть городок с названием Анива.
                                                                                                                                      Милей на Сахалине места нет!
                                                                                                                                                                                                         Е. Алексеев  

Сверхлегкая ракета «Анива»

Разработку ракеты-носителя «Анивы», которая сможет выводить на низкую околоземную орбиту груз около 90 кг, и использующую в качестве топлива сжиженный природный газ (СПГ), «Лин Индастриал» начал по просьбе КБХМ им. А.М.Исаева — знаменитого космического предприятия, чьи двигательные установки сейчас стоят на корабле «Союзе», Международной космической станции, ракетах GSLV Mk.I, «Союз» и «Протон», а также на многих других космических аппаратах и ракетах.
Ракето-носитель «Анива»

Зачем ракете работать на том же газе, что и кухонная плита?

Ракето-носитель «Анива»
В России многие государственные космические центры в 1990-х и 2000-х разрабатывали жидкостный ракетные двигатели (ЖРД) на СПГ и даже ракеты на основе таких ЖРД.
 
У СПГ, как у ракетного топлива, множество преимуществ как перед керосином, который сейчас в основном используется, так и перед жидким водородом, который является одним из самых эффективных горючих.
 
Во-первых, большинство современных ракет в качестве окислителя используют жидкий кислород, кипящий при температуре -183 градуса Цельсия, то есть в конструкции ракет и заправочного комплекса уже используется кривленное оборудование, а значит не будет принципиальных сложностей в замене бака керосина на бак СПГ при -160 градусах Цельсия.
 
Во-вторых, СПГ, хотя и уступает по эффективности жидкому водороду, но превосходит керосин. Удельный импульс (мера эффективности ЖРД — отношение создаваемого двигателем импульса к расходу топлива) топливной пары жидкий водород + жидкий кислород равняется 4462 м/с, СПГ + жидкий кислород — 3615 м/с, а керосин + жидкий кислород — 3510 м/с.
 
В-третьих, СПГ в 1,5-2 раза дешевле керосина и намного доступнее. Дело в том, что Россия покрыта обширной сетью газопроводов с природным газом. Достаточно отвести ветку к космодрому и построить небольшой комплекс по сжижению газа. Также в России построен завод по производству СПГ на Сахалине и два малотоннажных комплекса по сжижению в Санкт-Петербурге. Планируется постройка еще пяти заводов в разных точках РФ.
 
При этом для производства ракетного керосина нужны особые сорта нефти, добытые на строго определенных месторождениях, запасы которых в России истощаются. Что уж говорить о жидком водороде — он промышленно производился в республиках СССР, а в современной России осталось только производство жидкого водорода малыми партиями.
 
И, наконец, в-четвертых, в отличие от керосиновых в двигателях на СПГ отсутствует коксование, то есть, проще говоря, образование трудно удаляемого нагара. А, значит, такие двигатели удобнее использовать в многоразовых системах.
 
Однако Роскосмос регулярно отклоняет проекты ракет на СПГ, разработанные госпредприятиями, поскольку, по его мнению, переход российской космонавтики с керосина на СПГ может занять много времени.
 
В таких условиях государственное Конструкторское бюро химического машиностроения им. Исаева и частная компания «Лин Индастриал» решили объединить усилия и разработать дешевую и востребованную рынком ракету-носитель на СПГ.
 
Конструкция «Анивы»
 
Вклад КБХМ им. Исаева в проект «Анивы» — ЖРД С5.86.1000-0. У этой двигательной установки тяга в 8,95 тонн на уровне моря и пять камер — одна маршевая и четыре рулевые. Ее начали разрабатывать в 1994 году, а 29 сентября 2010 года состоялось успешное ресурсное огневое испытание. Двигатель проработал на стенде 19,5 минут.
 
«Анива» — двухступенчатая. На первой ступени расположен С5.86.1000-0 с маршевой и четырьмя рулевыми камерами. На второй используется ЖРД, представляющий собой одну рулевую камеру С5.86.1000-0 с высотным (удлиненным) соплом. Тяга двигателя второй ступени в вакууме — 500 кг.

 Двигательные установки РН «Анива»
 
Двигательная установка 1-й степени
Тип ДУ — С5.86.1000-0
Количество камер — 5 (в т.ч. 4 рулевых)
Тяга на уровне моря/в вакууме, тс — 8,95 / 10,19
Удельный импульс на уровне моря/в вакууме, с — 290 / 330
 
Двигательная установка 2-й степени
Тип ДУ — ЖРД на основе рулевой камеры С5.86.1000-0 с высотным соплом
Количество камер — 1
Тяга в вакууме, тс — 0,5095
Удельный импульс в вакууме, с — 350
 
Ракета (масса на старте вместе с топливом — 7,3 т, длина — 11,06 м, диаметр — 1,25 м) сможет выводить на орбиту около 90 кг полезной нагрузки.
 
Управление первой ступенью осуществляется рулевыми камерами, которые качаются в тангенциальной плоскости (плоскости, касательной к корпусу ракеты), а также решетчатыми рулями. Управление второй ступенью по крену осуществляется газовыми соплами (газ для них отбирается за турбонасосным агрегатом), а по тангажу и рысканью — качанием камеры ЖРД второй ступени. Разделение ступеней холодное, то есть сначала отделяется первая ступень, а потом включается двигатель второй ступени

Технические параметры «Анивы»

 Масса заправленной ракеты на старте, кг — 7300
Масса полезной нагрузки на низкой околоземной орбите, кг — 89,9
Масса головного обтекателя, кг — 18
Время отделения головного обтекателя, с — 190
 
1-я ступень
Масса заправленной ступени, кг — 5820
Конечная масса блока, кг — 759
Тяга у земли/в пустоте, тс — 8,95 / 10,18
Время работы ступени, с — 190
 
2-я ступень
Масса заправленной ступени, кг — 500
Конечная масса блока, кг — 106
Тяга в пустоте, тс — 0,51
Время работы ступени, с — 345

Перспективы

Текущий вариант «Анивы» — это самый первый прикидочный расчет, который был проведен «Лин Индастриал». Мы даем в данной статье только его выводы, которые в общих чертах демонстрирует отличные технические характеристики ракеты-носителя.

 
Перспективные направления увеличения грузоподъемности «Нивы»:
использование композитов в конструкции;
форсирование тяги ЖРД 1-й ступени;
применение алюминий-литиевый сплавов в конструкции баков.
 
Кроме того, интерес представляет создание трехступенчатого носителя на основе двигателя С5.86.1000-0. Например, ракета с четырьмя С5.86.1000-0 на первой ступени, одним С5.86.1000-0 с высотным соплом на второй и одним ЖРД на основе рулевой камеры – на третьей ступени способна вывести на низкую околоземную орбиту 710-715 кг.
 
Таким образом, у ракеты, названной в честь залива и города на Сахалине, где построен первый российский завод по производству у СПГ, есть большие перспективы постепенно развиться из сверхлегкой в легкую и тем самым закрыть значительную часть рынка запусков.
Ракето-носитель «Анива» выводит на орбиту микроспутник
Ракето-носитель «Анива» выводит на орбиту микроспутник