Вход
Быстрая регистрация
Если вы у нас впервые: О проекте FAQ
1

Правда что у России скоро появятся ядерные космические двигатели?

Slavik42 [4.8K] более месяца назад
4

Ядерные ракетные двигатели создавались еще в 60х годах прошлого века в СССР и в Америке. У американцев они назывались "Нерва" и "Киви", как назывались у нас - не знаю. Были проведены даже полномасштабные стендовые испытания готовых образцов, но до реального использования дело не дошло. И главная причина оказалась в том, что ядерный двигатель по своим удельным характеристикам оказался хуже обычного ЖРД.

Ядерный двигатель - это фактически ядерный реактор с тепловыделяющими элементами, через который прокачивают водород, он в активной зоне разогревается до очень высоких температур и, вылетая через сопло, создает реактивную тягу. Но при этом нагреться выше температуры урановых стержней он не может. Если мне не изменяет память, максимально высокую температуру нагрева можно было достичь на нитридах урана, там температура топлива достигала 2000 градусов по Цельсию. При более высоких температурах топливо начинало трескаться. Значит, температура вытекающего из сопла водорода будет заметно ниже этого порога, может 1900 градусов. И ЖРД дают температуру выше, поэтому скорость истечения газов одинаковой молекулярной массы у них будет выше.

Далее, в ЖРД процесс тепловыделения идет по объему всей камеры сгорания (при условии, конечно, хорошего перемешивания топлива и окислителя). А в ЯРД тепло выделяется только с поверхности ТВЭЛов, а в зазоре между ними, где течет водород, тепло не выделяется. И тогда по удельной плотности тепловыделения ЯРД оказывается заметно хуже ЖРД. Значит, при одинаковых габаритах мощность у ЯРД будет ниже. Или при одинаковой мощности камеру ЯРД придется делать заметно больше, а это ведет к увеличению диаметра всей ракеты и увеличению аэродинамического сопротивления.

Единственное преимущество ЯРД перед ЖРД состояло в низкой плотности рабочего вещества. Согласно законам физики, чем ниже плотность рабочего вещества, тем больше получится скорость истечения и удельный импульс при одинаковой мощности. В ЯРД можно использовать водород. А в ЖРД при сгорании получаются Н2О, СО2 и прочие газы с плотностью заметно большей. Но одного этого преимущества оказалось недостаточно для преодоления всех минусов. Поэтому проекты ядерных двигателей и у нас, и в Америке закрыли.

Был еще два разных проекта: с жидким топливом на основе расплавленных урановых солей и с газообразным топливом на основе UF6. Согласно первому проекту, водород продавливался через кипящее жидкое топливо и нагревался до 3000 или даже 4000 градусов. Согласно второму проекту, разделение газообразных водорода и UF6 осуществлялось путем центробежной сепарации: при вращении более тяжелый UF6 отжимался к стенкам камеры, а более легкий водород истекал из камеры по центральному каналу (тут ограничений по температуре не было, нагревай хоть до миллиона, лишь бы камера выдержала). Но эксперименты показали, что в обоих случаях происходит сильный унос топлива вместе с водородом. Так что эти проекты тоже закрыли.

Наконец, последний проект. Его нельзя назвать чисто ядерным двигателем, потому что двигатель там электрореактивный или даже ионный, а вот энергию для двигателя дает ядерный реактор. Вот этот проект оказался самым перспективным из всех других. Но он тоже был отложен на дальнюю полку по той причине, что в те годы не могли изготовить достаточно мощный ядерный реактор малых размеров и малой массы. Сегодня это уже умеют делать. И мне кажется, что именно этот проект решили возобновить. Ионные двигатели у нас довели до очень хорошего уровня еще во времена СССР. Компактные ядерные реакторы тоже делать научились. Так что принципиальных запретов на такую технологию я не вижу.

система выбрала этот ответ лучшим
IGOR PROKHOROV [10.1K]
Порыскал по инету и нашел подтверждение написанного. Действительно, на ракете будет стоять ядерный реактор и электрореактивный двигатель (я думал, что будет ионный). Электрореактивный двигатель - это фактически электрическая дуга между двумя электродами, через которую пропускают водород. Такая система даёт сравнительно высокую тягу (высокую по сравнению с ионным, но все равно мизерную по сравнению с ЖРД), но малый импульс. Поэтому расход рабочего тела получается высоким, зато время перелета сокращается. В ионном двигателе ионы ускоряются магнитным полем и никакого нагрева тут нет. Следовательно, достигаются очень высокие скорости истечения и малый расход рабочего вещества. Но тяга оказывается слишком низкой, а время перелета высоким.  более месяца назад
комментировать
1

Такие двигатели есть, причем давно. Ведь самая идея ядерного двигателя - это идея середины прошлого века и разрабатывать эти двигатели начали несколько десятилетий назад, но желаемого совершенства пока нет. Необходимо понять, что именно хотят конструкторы разработать. Это должен быть мощный двигатель, способный перемещать сотни и тысячи тонн со скоростью несколько десятков километров в секунду, это должен быть надежный и безопасный двигатель, а не бомба, это...должно быть нашим будущим. Поэтому так "неспешно" идет процесс создания новой техники. Это никем не пройденный этап развития техники, здесь каждый "винтик" открытие. То, что будущие космические аппараты будут с ядерными двигателями нет никаких сомнений, а вот назначать даты можно только для проведения испытаний, остальное пока туманно.

0

Поживем увидим, но есть информация что испытания назначены на 2018 год. Остальное все пока из области предположений. Так что время покажет но разработки и наработки по таким двигателям у России есть

Знаете ответ?
Есть интересный вопрос? Задайте его нашему сообществу, у нас наверняка найдется ответ!
Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей!
Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги. Подробнее..
Быстрая регистрация
OpenID