Долететь до звезд. Как воронежские инженеры создали электроракетный двигатель

Инженеры воронежского Конструкторского бюро химавтоматики (КБХА) и Московского авиационного института (МАИ) всего за три года создали ионный электроракетный двигатель. Устройство не уступает по характеристикам зарубежным аналогам и по своей конструкции сильно отличается от привычных ракетных двигателей. Преимущество силовой установки – длительный ресурс работы, а это уже серьезная заявка на полеты за пределы земной орбиты. Возможно, звезды станут к нам немного ближе. И вдвойне приятно, что это отечественная разработка и воронежское исполнение. Ко Дню космонавтики корреспонденты РИА «Воронеж» расспросили о создании двигателя нового поколения с нуля ведущего инженера воронежского КБХА Павла Дронова.

 

 

Зачем нужен ионный двигатель?

Электроракетный двигатель необходим для полетов в космос, поддержания и коррекции орбит спутника с учетом точности позиционирования. Без двигателя спутник не выполнит возложенные на него задачи, а человечество лишится сотовой связи, интернета и навигации.

Чем двигатель, созданный МАИ и КБХА, лучше остальных?

Спутник, конечно, может работать и с другим типом «движка». Но у воронежско-московского есть преимущества по ресурсам и экономии топлива. Кроме того, в КБХА такого раньше не делали. Людям у станка, например, токарям, пришлось работать с нетипичными материалами: различными титановыми сплавами и молибденом. Их нужно обрабатывать по специальной технологии – критически важна высокая точность деталей. К тому же поджимали сроки: двигатель необходимо было создать за три года.

Кто работал над созданием электроракетного двигателя?

Задействовали несколько десятков человек. Работа началась в МАИ в 2009 году под руководством академика Гарри Попова совместно со специалистами из Германии. А в 2013 году, когда Минобрнауки запустило программу по взаимодействию вузов и предприятий, к ним присоединилось КБХА. До подключения воронежских специалистов двигателем занимались только в лабораторных условиях: определяли исходные данные, выбирали основные геометрические параметры. После объединения усилий КБХА стало отвечать за практическое воплощение.

Что привнесли в работу над двигателем воронежские инженеры?

Посмотрев на присланный из Москвы чертеж, воронежцы решили внести изменения в конструкцию двигателя, сделать ее более технологичной. Можно было пойти простым путем и просто перерисовать все детали, но молодая команда (в основном, конструкторы и технологи до 30 лет) решила, что нужно научиться как можно большему, работая над этим проектом. Это новая задача, а она требует гибкости ума.

Что у двигателя внутри?

Высокая точность деталей требуется неспроста. Характер у восьмикилограммового двигателя сложный: небольшая погрешность – он уже капризничает. Одним из основных деталей являются электроды – эмиссионный и ускоряющий. Они и определяют характеристики двигателя. Электроды представляют собой две перфорированные пластины. Соосность отверстий и зазор между электродами должны быть строго выверены – уменьшение зазора даже на 0,1 мм приводит к тому, что двигатель во время испытания может «взбрыкнуть», при нагреве электроды замкнет.

 

 

Как проверяли двигатель?

Двигатель протестировали в вакуумной камере – в таких условиях он находится в космосе. Сначала может поискрить (реакция на механические частицы, например, пылинки), а потом в камере появляется тусклое зеленое свечение. Сам двигатель работает без звука, как и полагается в вакууме. Также исследователи проверили требуемые основные характеристики и условия работы двигателя. Он прошел виброиспытание – ученые смотрели, как он ведет себя при тряске. Это нужно, чтобы убедиться, что при эксплуатации конструкция не получит повреждения и не развалится. На климатическом испытании проверяли жизнеспособность при резких температурных изменениях (от +50 до -50 градусов) и перепадах влажности: не испортится ли двигатель при хранении через несколько лет.

Каковы перспективы разработок в этой области?

В отличие от жидкостных ракетных двигателей, разработкой которых специалисты КБХА занимаются более полувека, электроракетные двигатели в последние годы стали новым направлением работ на предприятии. Прежде ионные электроракетные двигатели в России были освоены в меньшей степени, чем другие типы электроракетных двигателей. Ионные двигатели имеют преимущество по ресурсу работы и экономичности, что позволит решать более амбициозные задачи в освоении дальнего космоса. Госкорпорация «Роскосмос» запланировала выделение федеральных средств на разработку высокочастотных ионных двигателей в рамках Федеральной космической программы РФ 2016-2025 годов.