«Энергия» - «Буран»

     Использование в одном двигателе комбинации двух горючих - углеводородного, обладающего высокой плотностью, и водорода, обеспечивающего высокие значения удельного импульса, расширяют возможности ракет-носителей. При этом редкие теплофизические характеристики водорода дают возможность использовать его эффективно в качестве охладителя и рабочего тела для привода насосов.

     Двигатель РД-704 - модификация РД-701. Двигатель РД-704, в отличие от РД-701, однокамерный, а в остальном используются все агрегаты, предназначенные для базового двигателя, кроме турбонасосного агрегата.

     Работы по созданию трёхкомпонентного двигателя ведутся и в Воронеже - в КБХА. В основе разработок - опыт создания двигателей своего направления. Отличие состоит в составе рабочего тела турбин. КБ "Энергомаш" приняло схему подачи рабочего тела с избытком окислителя, КБХА - с избытком горючего.

     Главной особенностью варианта, разрабатываемого в Воронеже, является использование водородного двигателя РД-0120 с минимальными переделками. Наиболее крупная доработка связана с заменой существующего газогенератора на трёхкомпонентный и введение системы подачи керосина в газогенератор. Для двигателей разработки "Энергомаш", создающего трёхкомпонентную систему на базе кислородно-керосиновых двигателей, необходимо введение системы подачи водорода, переделка камеры сгорания под три компонента и для охлаждения её водородом.

     Принципиально двигатель РД-0120 позволяет осуществить в течение небольшого срока модификацию в двигатель-демонстратор для проведения первых испытаний с целью подтверждения возможности создания трёхкомпонентного двигателя путём замены газогенератора с подачей в него керосина высокого давления от наземного огневого стенда. На последующем этапе этот двигатель-демонстратор модифицируется, заменив стендовую систему питания керосином с использованием ранее разработанных других двигателей с незначительной переделкой. Это позволит конструкторскому бюро решить большую часть задач и проблем с минимальными затратами и перейти к разработке оптимального варианта трёхкомпонентного двигателя на базе РД-0120 с модификацией газогенератора и турбонасосного агрегата.

     Можно отметить, что для многоразовых двигателей с большим ресурсом схема двигателя с окислительным газогенератором более критична из-за сравнительно высокого риска возгорания в "горячем" тракте. Предварительные проектно-расчётные исследования показали высокие энергетические возможности двигателя с газогенератором, работающим с избытком горючего. Известно, что энергетические возможности генераторного газа с избытком горючего выше примерно в 1,3 раза, чем у трёхкомпонентного двигателя с газогенератором, работающим с избытком окислителя.

     Для обеспечения многократности порядка 25 и большого ресурса до 10 тыс. с, температура генераторного газа не должна превышать 800 К. При такой температуре генераторного газа давление в камере для двигателя с окислительным генератором реализуется на 50 атмосфер меньше, чем в двигателе с восстановительным генератором.

     КБХА проводит работы по созданию и отработке трёхкомпонентного восстановительного газогенератора и готовит испытание двигателя-демонстратора для подтверждения концепции КБ в создании трёхкомпонентного двигателя. Удельные характеристики этого двигателя не ниже характеристик двухкомпонентных.

     В 1983 г., когда была начата эксплуатация "Спейс Шаттла", уже были предложены конструктивные улучшения и модификации этой многоразовой транспортной системы, связанные с возрастающим количеством запусков космических объектов. Отмечалось, что использование комбинации двух горючих - углеводородного, обладающего высокой плотностью, и водорода, обеспечивающего высокие значения удельного импульса, расширяют возможности ракет-носителей. Были проведены изыскания американских учёных Д.Мартина, В.Келуори, Р.Конрада, А.Вилхайта, которые показали, что сухая масса и габариты ракеты-носителя с комбинированной двигательной установкой, в которой могут использоваться два горючих, меньше, чем ракеты, выполненные по классической схеме. Утверждалось, что уменьшение массы одноступенчатых ракет-носителей достигает 15%, двухступенчатых 11%. Снижение сухой массы приносит немало преимуществ, поэтому вариант универсализации двигателей по отношению к горючему становится заманчивым.

     При рассмотрении схемы трёхкомпонентных двигателей отмечалось, что редкие теплофизические характеристики водорода дают возможность использовать его эффективно в качестве охладителя и рабочего тела для привода насосов. Было предложено несколько схем трёхкомпонентных двигателей. Одна из них, с водородным газогенератором, разрабатывалась на базе использования с минимальными изменениями традиционных двухкомпонентных двигателей, имела преимущества, связанные с применением уже разработанных трактов горячих газов с избытком кислорода. Двигатель этой схемы с общим газогенератором и турбонасосным агрегатом работает только на одном режиме и используется совместно с ССМЕ.