Метеорологические и геофизические ракеты - новое топливо, и новые двигатели Сокращения. РН – ракетоноситель ПН – полезная нагрузка РДТТ – реактивный двигатель на твердом топливе ЖРД – жидкостной реактивный двигатель ЛА – летательный аппарат БПЛА – беспилотный летательный аппарат УИ – удельный импульс В область исследований поверхности Земли ракетными зондами входят: 1.  Температуру поверхности земли и водоемов 2.  Температуру на верхней границе облаков 3.  Давление на верхней границе облаков 4.  Балл облачности 5.  Индекс осадков 6.  Нормализованный индекс растительного покрова 7.  Мониторинг общего содержания озона и ультрафиолетовой освещенности 8.  Мониторинг загрязнения окружающей среды, радиационный и химический. 9. Мониторинг безопасности ЛЭП, газо- и нефтепроводов. 10. Климатические наблюдения. 11.Отслеживать состояние верхних слоев атмосферы и ионосферы на высоких широтах, физических процессов, протекающих в этих областях 12. Мониторинг состояния верхней атмосферы на регулярной основе 13. Уточнение локального прогноза погоды (осадки, адвекция, туманы, гололед, низкая облачность, сдвиги ветра, фронтальные зоны); 14. Контроль и прогноз загрязнения атмосферного воздуха, экологический мониторинг; 15. Высотный мониторинг климата городов (температурный и ветровой режим); 16. Оперативное обслуживание аэропортов, строительных организаций, организаций МЧС, предприятий, загрязняющих атмосферу; 17. Распространение радиоволн, оптического и лазерного излучения; 18. Ветроэнергетика и ветровые нагрузки. Также, в последнее время разрабатываются перспективные схемы запусков БПЛА системами РСЗО, а также баллистическими и гиперзвуковыми ракетами дальнего действия. http://nvo.ng.ru/concepts/2017-02-03/1_935_future.html 

  Это актуально для быстрого получения информации о чрезвычайных происшествиях, опасных природных явлениях, аварий и катастроф, для борьбы с преступностью и терроризмом. Это особенно важно для России с ее огромными, малопроходимыми пространствами. РН способен доставить БПЛА в нужную точку мониторинга в считанные минуты. С другой стороны, у малогабаритных БПЛА маленькие скорости (порядка 150 км/ч), и достаточно ограниченный диапазон действия, до 300 км. Кроме того, высотные запуски ракетных зондов могут быть бесценными  для изучения возможностей использования их для исследования поверхности Марса, где давление атмосферы соответствует таковой на высоте 30 км от поверхности Земли. До сих пор разрабатываемые НАСА в течение многих  лет «марсианские» аэростаты, самолеты на гидразине и магнии, и даже дроны-вертолеты не прошли удовлетворительных испытаний. Ракетные зонды дальнего действия  достаточно простая и эффективная альтернатива этим проектам! Наземные запуски  РН, использующих ЖРД, отличают следующие недостатки: 1. Высокие гравитационные потери. Они связаны не только с тем, что ЛА нужно поднять на некую высоту, но и с тем, что пока он «висит в воздухе», расходуется энергия топлива на создание подъемной силы, которая должна уравновесить земное притяжение.  2. Высокая стоимость одноразовых ЖРД, которая обычно составляет от 30 до 50% от стоимости РН. При этом, производство малогабаритных ЖРД будет очень дорогим для производства «малобюджетных» высотных ракет, геофизических и метеорологических. Существующие РН, например метеорологические ракеты как  МН-100 (НПО «Тайфун»), слишком дороги для массового производства и громоздки для оперативной перевозки. И они конечно мало подходят для доставки исследовательских блоков и БПЛА малой массы, менее 50 кг. Масса ПН ракеты МН-100 (50-150 кг) избыточна для исследования атмосферных явлений и дистанционного зондирования поверхности Земли, а также ее эксплуатация требует отдельного стационарного полигона. Её альтернатива, компактная ракета «Мера» калибром 54 мм  (КБП им. А.Г. Шипунова) имеет стартовую массу  67 кг, выводит ПН в 3 кг на высоту 100 км. Имеет разгон со слишком большой перегрузкой 220g. Очень сложна в эксплуатации, имеет несменный блок аппаратуры, масса ПН маловата для комплексных исследований!   Обе ракеты достаточно дороги, «Мера» стоит около 6 млн. руб., МН-100 около 30 млн. руб. Очевидно, что для широкого использования ракетных зондов нужно производство большого количества крайне дешевых одноразовых РН на твердом топливе – РДТТ.  РДТТ дешевле и проще в производстве и обслуживании, в отличие от ЖРД. Ракеты на РДТТ  должны быть крайне простыми и надежными, то есть одноступенчатыми. Как  указывается в програмных тезисах И.А.Соболева, эксперта по исследованию атмосферы метеорологическими ракетами, они должны быть дешевыми, и производится по очень простой технологии, из легкодоступных материалов. И такая технология была найдена! Модифицированное “карамельное топливо” оказалось вполне конкурентноспособным, как  для применения в детских моделях ракет, так и в серьезных двигателях тягой 3-30 кГс. После длительных исследований было выяснено, что простая замена обычного для таких “детских топлив”нитрата калия на перхлорат калия при добавлении специального катализатора дает  стабильно работающее топливо с высокой скоростью горения, до 20 мм/с (20 атм), и с высокой скоростью истечения (Ve) реактивной струи: 1200 м/с для простых “дырочных сопел”, и 1800 м/с для сопла Лаваля. Это серьезный конкурент даже промышленным НЦ порохам. Оно правда уступает смесевым топливам на основе перхлората аммония с Ve = 2200 м/с, но зато экологически чистое, так как не дает при горении ядовитую соляную кислоту. При его горении выделятся вода, углекислый газ и хлорид калия (аналог бытовой соли). Кроме того, для его стабильного горения не нужны высокие температура и давление, которые устраняют вредные пульсации перхлоратных топлив (их “характерная болезнь”). В нашем патентованом топливе вопрос решен введением оригинального катализатора, который надежно давит пульсации даже в диапазоне от 1 до 5 атм. То есть, новое топливо горит всегда надежно и предсказуемо во всех диапазонах давлений, и не нуждается в специальных металлизированных добавках, типа алюминия или магния, а также в специальной пороховой шашке-газогенераторе. Оно малогигроскопично и стабильно при хранении, его пастообразная модификация позволяет избежать появления трещин в топливной шашке даже при резком скачке в камере сгорания. Высокая скорость горения позволяет делать РДТТ торцевого горения, что намного упрощает технологию изготовления двигателя. При изготовлении сложных канальных РДТТ известны даже случаи, когда  были взрывы и пожары при извлечении из топливной шашки формирующего стержня. Здесь он не нужен! Разработана также принципиально  новая технология получения (термовакуумное прессование) этого топлива из простых компонентов, прямо на месте запуска. Теперь можно заправлять ракету топливом на стартовом столе, как и обычные ракетоносители с ЖРД на космодроме. Это позволяет избежать проблем с перевозкой РДТТ ракет как опасного груза, что требует отдельной лицензии. Новое топливо надежно загорается от источников тепла при  температуре 200С, что исключает неприятную вероятность отказов при запуске. И ему не нужны специальные высокотемпературные тефлон-магниевые воспламенители, как для топлив на основе перхлората аммония. Все эти достоинства позволяют считать, что найден подходящий недорогой состав для производства небольших, но мощных двигателей. Которые могут быть сделаны даже в полевых условиях лицензированными специалистами, и использованы для запуска небольших метеорологических ракет. Как говорил генеральный конструктор В.П.Глушко :                                                                                             “двигатель – главное, привяжи его к забору – и забор полетит куда надо!” “Есть топливо - будет  и двигатель!” отвечаем мы.

experimental rockets    -   exclusive rockets