Завершена серия испытаний на РД1-300М

27 сентября 2016

Мы завершили серию испытаний системы управления на дозвуковом «летающем стенде» с двигателями РД1-300М на «карамельном» топливе. На стенде устанавливалось четыре таких двигателя с импульсом каждого в 300Нс, в полете они запускались попарно.

Двенадцатый полет летающего стенда был неудачным — после запуска произошел прогар двигателя и сработал термопредохранитель аккумуляторов, что привело к отключению системы управления. Полет стал неуправляемым, парашют не вышел и ракета жестко приземлилась.

Прогар двигателя РД1-300М.

Тринадцатый полет в целом прошел хорошо, но из-за сильного ветра ракету наклонило — сказывается отсутствие в законе управления интегральной компоненты, который позволяет компенсировать накопление ошибок.

Старт тринадцатого летающего стенда

По причине малой надежности РД1-300М было решено перейти к короткой серии испытаний на одном большом двигателе РД1-1500. Суммарный импульс такого двигателя несколько превосходит импульс четырех РД1-300М и составляет 1500 Нс, что позволит проверить работу системы управления в течение более длительного промежутка времени и, что особенно важно, на более высокой скорости, т.к. в момент ее максимума в одном из прошлых полетов наблюдались автоколебания.


Сравнение размеров и профиль тяги РД1-1500.

Однако этот двигатель — лишь промежуточный этап до перехода на наш новый двигатель «Марс-3» со следующими характеристиками:

  • Тяга — 18 кГс.
  • Время горения — 8 сек.
  • Масса топлива — 1200 грамм.
  • Суммарный импульс — 1440 Нс.
  • Топливо — Перхлорат калия + сорбит с глюкозой.

Дополнительная задача — выбор сопла для нового двигателя. На данный момент рассматривается три варианта – графитовые (основной вариант), титановые и стальные (экспериментальные).

Поскольку расчетная температура газов, выходящих из двигателя, составляет порядка 1700-1800 С, есть беспокойство о том, что стальное сопло выдержит ее в течение 8 секунд. Кроме того, стальной вариант самый тяжелый — 744 грамма, в то время как графитовой весит 178 грамм, а титановое — 426.

Однако его неоспоримое преимущество — стоимость. По результатам испытаний будет найдено приемлемое соотношение цены и качества при условии необходимости многократного применения.

В результате численного моделирования полета ракеты со стартовой массой в 4,2 кг конечная скорость составила 216 м/с, а высота полета — 960 м.

Высота и скорость.

Кроме того, необходимо отметить, что одна из ключевых особенностей данного двигателя заключается в высокой повторяемости характеристик, что является критически важным для проведения более подробного математического моделирования полета наших «летающих стендов» с целью снижения количества натурных испытаний и более точного определения коэффициентов закона управления.

В настоящее время мы проводим активные работы по проектированию и изготовлению новой экспериментальной ракеты, основная задача которой — отработка системы управления на длительном сверхзвуковом полете. На нее также будут установлены новые двигатели. Для системы управления будет использоваться контроллер 86Duino ZERO.

Материал корпуса — углеродное волокно, укрепленное дюралюминиевыми шпангоутами. Головной обтекатель — композитный, он сочетает в себе металлические и карбоновые части, что позволяет достичь легкости конструкции в сочетании с хорошей прочностью. Обтекатель имеет параболическую форму и будет произведен на станке с компьютерным управлением, так как точность его изготовления для сверхзвукового полета имеет очень большое значение из-за сильного аэродинамического сопротивления при скоростях выше 0.9 Маха.

Четыре нижних обтекателя закрывают рулевые машинки и приводы системы управления, их планируется изготовить из металла при помощи 3D-принтера, но в первых полетах они будут пластиковыми. Общая форма позаимствована у боковых блоков «Союза».

В центральной части ракеты располагается отсек системы управления, который целиком вытачивается из алюминиевой болванки. Под отсеком СУ находится двигательный блок и следует заметить, что текущий РДТТ занимает его менее чем на 50%, что открывает дополнительные возможности для форсирования двигателя. В конструкции также предусмотрен узел стыковки с бустером предыдущей модификации сверхзвукового стенда. В совокупности, два обозначенных обстоятельства позволят достичь большей конечной скорости, увеличить продолжительность полета на сверхзвуке и, соответственно, вывести ракету на значительную высоту.