У человека существует множество увлечений. Об одном из них мы бы хотели рассказать вам в данной статье. Это ракетное моделирование, а именно создание действующих копий ракет, которые отправляются в небо.
Ракетное моделирование, как спорт, было признано еще во времена Советского союза. В 1920 году пионеры ракетного моделирования использовали для своих моделей твердотопливные двигателя и разработки Циолковского, Цандера или Королева не могли служить основой для будущих ракет, так как они сами были в эмбриональном состоянии. В то время, запуская примитивные модели ракет, их создатели и не подозревали, что это занятие завоюет большую популярность в 1960 году. Это стало возможным благодаря образовавшейся идеологической почве: первый запуск советского спутника в космос, полет человека в космос и т.д.
На сегодняшний день в России дело с ракетным моделированием обстоит не совсем хорошо. Запустить ракету на высоту 100-150 метров можно, если смастерить ее самостоятельно или купить уже готовую модель. В нашей стране редко проводятся научные фестивали, где можно продемонстрировать свои разработки в ракетном моделировании и запустить свое детище в небо. В Америке же существует Национальное агентство по ракетному моделированию, которое ежегодно проводит до 50 фестивалей и спортивных соревнований, где каждый может продемонстрировать свои научные разработки. Хочу сказать, что некоторые модели ракет могут подняться на высоту до 100 км. Для того чтобы достичь подобного результата, необходимо создать модель ракеты длиной в несколько метров, с тремя ступенями и возможность транспортировать полезный вес (например видео или фотокамеру для съемки ближнего космического пространства).
Вы спросите, а зачем Вы это нам рассказываете? Да потому, что необходимо в России развивать ракетное моделирование, чем мы хуже американцев? Где наши Королевы и Циолковские? На сегодняшний день группа московских ракетостроителей во главе с руководителем А. Фастенковым решила не просто строить модели ракет, но и добиться от правительства полной легализации этого занятия. Также они хотят наладить производство двигателей для любительских ракет.
Что имеет ракетное моделирование сегодня?
Как рассказывает Антон Фастенков, моделировать ракеты он мечтал с самого детства, но в то время у него как-то не сложилось с этим и после окончания школы, он поступил на юридический факультет. Прошел определенный период времени, и Антон создал и оборудовал личную мастерскую для создания моделей ракет. К нему присоединились и другие энтузиасты – А. Юдин, С. Каличкин и А. Дерябин. Так началось серьезное создание первой ракеты.
Команда Фастенкова создала модель ракеты, которая имеет длину 2,2 метра и диаметр 10 см. Корпус данной модели выполнен из дюрали, обтекатель и хвостовые стабилизаторы изготовлены из стеклопластика. Двигатель ракеты работает на смеси твердого топлива и жидкого окислителя. В качестве горючего используется зачерненный парафин, а окислителем является насыщенная кислородом газовая смесь.
В современном ракетном моделировании используются три вида двигателей – твердотопливные, жидкостные и гибридные (смесь твердого топлива и жидкого окислителя). Любой из этих двигателей обладает своими плюсами и минусами. Например, в жидкостных ракетных двигателях можно регулировать силу тяги в широком диапазоне подачи горючих компонентов, но такой силовой агрегат требует серьёзного технического подхода в разработке и выборе горючего.
Тягу регулировать в твердотопливных двигателях также можно при изменении критического сечения, что требует механизации соплового блока. Такие двигатели имеют широкое распространение, так обладают простой конструкцией. В таких моделях топливный бак является камерой сгорания. Единственным недостатком этого вида ракетных двигателей является то, что при старте процесс горения необратим.
Гибридные двигатели очень редко применяются в мировой практике ракетного моделирования, но они нашли признание в России, так как все компоненты необходимо производить самостоятельно. Как мы видим на схеме ракеты Фастенкова, он состоит из трубы, двух заглушек, заправочного штуцера, дренажного клапана и сопла. Если в мастерской есть токарный и сверлильный станок, то такой двигатель можно создать за один день.
Группа Фастенкова самостоятельно сделала все элементы ракеты, кроме дюралевого корпуса и парашюта, который пришлось заказать в США.
Немного фактов.
Первый смешанный (гибридный) ракетный двигатель был сконструирован в СССР Сергеем Королевым в 1933 году. При первом пуске экспериментальной ракеты он смог поднять ее на высоту 400 метров, но в 1934 году высота полета составляла 1,5 км.
В наше время применение гибридных ракетных двигателей приостановлено, так как их заменили жидкие и твердотопливные ракетные двигатели. Но перспективы у гибридов имеются, так как твердое топливо упрощает конструкцию, а жидкое способствует регулировку силовой тяги. Также можно сказать, что твердое топливо играет несколько важных функций – изолирующую и охлаждающую.
Парафин в качестве топлива выбран не случайно, так как этот материал имеет низкую температуру плавления и для этого не требуется большая затрата энергии. Это позволяет уменьшить размеры камеры сгорания. По образованию тепла парафин приравнивается к жидкому керосину, который является официальным ракетным топливом. Оба компонента топлива для гибридного ракетного двигателя являются инертными, что исключает самовозгорание, что очень важно для любительского ракетного моделирования.
На сегодняшний день лидером по ракетному моделированию являются США. Их Национальная американская ассоциация ракетомоделистов (NAR) существует с 1956 года. Также эта организация издает свой журнал Sport Rocketry и организовывает около десятка фестивалей и соревнований в год, на которые съезжаются все американские «ракетостроители».
Недавно проходил большой фестиваль по ракетному моделированию в городе Сиэттле Narcon-2011, а в Калифорнии летом будет проходить следующий NSL-2011.
Но не стоит путать обычное ракетное моделирование с моделированием ракет большой мощности (High Power Rocketry).
Следует помнить, что ракеты повышенной мощности в США попадают под специальный кодекс 1127, простые маломощные модели ракет описаны в кодексе 1122. Вы наверное спросите, а какими техническими характеристиками должна обладать ракета повышенной мощности?
Все ракеты оснащенные двигателями класса Н и выше – суммарный импульс более 160 Нс или ракеты, имеющие несколько мощных двигателей – суммарный импульс более 320 Нс, относятся к категории ракет HPR. Также эти ракеты имеют тягу более 80 Н, а топливный бак емкостью более 62,5 граммов.
