Германия заказала разработку клиновоздушных ракетных двигателей — они нужны для космических самолётов

[душман]

Сообщается, что власти Германии заключили контракт на разработку клиновоздушного ракетного двигателя (aerospike engine). Деньги получил аэрокосмический стартап Polaris Raumflugzeuge.Компания обязуется довести дело до изготовления полномасштабного прототипа двигателя и космического самолёта на его основе.

Заказ разместило Федеральное ведомство по оборудованию, информационным технологиям и технической поддержке бундесвера (BAAINBw). В некотором плане это вынужденная мера. Традиционные двигатели с дюзами в виде колокола почти исчерпали свои возможности. Значительным минусом таких двигателей считается то, что для каждой высоты нужен свой профиль сопла и своя обвязка. В противном случае двигатели резко теряют эффективность по причине разного атмосферного давления на уровне моря и высоко над ним вплоть до полного его отсутствия в вакууме.

Клиновоздушные ракетные двигатели лишены этого недостатка. Они одинаково эффективны на всех высотах и могут заменить все двигатели ракеты (ступени) одним. В конечном итоге это обещает экономить топливо и оставлять больше места под полезную нагрузку. Это идеальное решение для космических самолётов. Собственно, всерьёз клиновоздушные ракетные двигатели начали разрабатывать для многоразовых кораблей «Спейс шаттл», хотя проект и не был доведён до конца.

Конструкция клиновоздушных ракетных двигателей (КВРД) заметно сложнее обычных ЖРД с колоколообразным соплом. КВРД представляют собой клин из двух половинок рассечённого колокола. Фактически это две соприкасающихся дюзы, у каждой их которых нет половины. Роль недостающих половинок играет набегающий поток воздуха. За счёт этого, а также благодаря регулировке поступающего горючего клиновоздушный ракетный двигатель близок к оптимальной работе на любой высоте над уровнем моря и в вакууме, хотя по максимальному уровню тяги он будет уступать классическим двигателям с дюзами-колоколами на тех высотах, для которых они спроектированы.

В то же время у двигателей КВРД свои проблемы. Прежде всего, это большая площадь «клина» — стенки, оставшейся от обрезанной дюзы-колокола. Она подвергается сильнейшему нагреву и требует более чем интенсивного охлаждения. Управление таким двигателем тоже намного сложнее, поскольку точек впрыскивания топлива намного больше — целый ряд с каждой стороны вдоль стенки.

Компания Polaris Raumflugzeuge отметилась разработкой и созданием моделей космических самолётов. Она уже запускает 2–3 м прототипы и намерена в начале следующего года запустить 6,7-м демонстратор NOVA — последний перед запуском космического самолёта. Не исключено, что контракт с властями Германии подтолкнёт компанию к установке на этот демонстратор клиновоздушного ракетного двигателя. Если у них всё получится, это будет первый в мире демонстрационный полёт с КВРД.