Проект «Инноваторы» выходит при поддержке ООО «Омсктехуглерод», высокотехнологичного предприятия, имеющего свой научно-технический центр и понимающего важность продвижения молодых ученых, исследователей и разработчиков.
ва года назад ОмГТУ и еще 27 российских университетов вошли в консорциум «Созвездие Роскосмоса», стали лидерами развития космической отрасли в России. И сегодня вуз регулярно выигрывает гранты на космические разработки. Обозреватель еженедельника «Коммерческие Вести» Анастасия ИЛЬЧЕНКО побеседовала с кандидатом технических наук, старшим преподавателем кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ Владиславом УРБАНСКИМ и узнала о новой системе подготовки газа для многоразовых ракет-носителей.
– Владислав, расскажите о вашей разработке.
– Если простыми словами, то сегодня ситуация выглядит так. В топливных баках ракеты находится топливо, чаще всего кислород и керосин. Чтобы направить его в насосы и далее на двигатель, в бак подается газ наддува. Обычно это гелий. Тогда топливо равномерно идет в насос. Вообще газ хранится в баке с жидким кислородом, где температура минус 180 по Цельсию. Баллоны с гелием имеют такую же температуру. Чтобы сэкономить количество газа, гелий нагревают до +27 по Цельсию. Теплообменник, который нагревает газ, расположен внизу ракеты у двигателя, а патрубок ввода газа в верхней части баков – в нескольких метрах от него. Пока гелий идет к теплообменнику и возвращается к топливным бакам, он проходит длинный путь. Наша идея состоит в том, чтобы избавиться от этого длинного пути, значительно сэкономить газ наддува и создать возможность проводить автономные испытания теплообменников без зажигания двигателя.
– Речь идет именно о многоразовых ракетах-носителях?
– Да, они летят так же, как и одноразовые, но не падают на поверхность Земли, а садятся на так называемые ноги. Чтобы посадить многоразовую ступень, ее необходимо развернуть двигателем вниз, совершить усадку топлива к заборному устройству (к нижнему днищу топливного бака) и при помощи двигателя создать тормозной импульс. За счет него скорость ракеты у поверхности Земли снижается практически до нуля, в итоге ступень спокойно садится на ноги. Для разворота ступени, усадки топлива и управления многоразовой ступенью используется система обеспечения запуска и реактивная система управления. Таким образом, преимущества нашей разработки в том, что мы сократили массу конструкции – длину магистралей, массу рабочих запасов газа наддува гелия и рабочего тела для системы обеспечения запуска и реактивной системы управления. За счет короткого пути газ подается в баки без потери температуры, тем самым мы его экономим. Есть и другие факторы, позволяющие сократить запасы рабочего тела.
– Какова экономика вопроса?
– Мы, как ученые, можем сказать только о технической выгоде. Экономика вопроса в стадии оценки.
– Кто выступает заказчиком разработок?
– Мы работаем по госзаданию Министерства науки и высшего образования России. Мы представили предложения по разработке указанных систем для спасаемых (многоразовых) ракет в Федеральную космическую программу. Предварительно они приняты. Если все сложится удачно, то в 2026 году получим техническое задание от АО «ЦНИИмаш» (Центральный НИИ машиностроения, предприятие Роскосмоса). Следующий этап – опытно-конструкторские работы – могут реализовать только соответствующие предприятия Роскосмоса.
– Чем будете заниматься в этом году?
– Многоразовая отделяющаяся часть ступени ракеты должна садиться на поверхность Земли. На старте ракеты-носители заправляются полностью, и к концу полета отделяющаяся часть первой ступени ракеты возвращается не пустой, а с остатками топлива. При проливах этих остатков в районах падения могут с высокой вероятностью возникать пожары и взрывы, значит, остатки топлива нужно ликвидировать.
Нам предстоит разработать систему, которая будет сбрасывать жидкие остатки топлива отделяющейся части ступени ракеты, но при этом оставит необходимые рабочие запасы топлива для обеспечения тормозного импульса двигателя.
На 2025 год у нас осталось госзадание от Минобрнауки РФ, в которое входит несколько тем, в том числе ликвидация жидких остатков топлива из баков многоразовых ракет-носителей, осушка топливных баков на производстве и сжигание полимерных конструкций ступени ракеты-носителя на пассивном участке траектории ее полета. В настоящее время рассматриваем возможные случаи, когда необходимо ликвидировать остатки топлива в баках ракеты. Плюс они влияют на массу ступени, следовательно, – на точность посадки. Один из вариантов – сбрасывать их на неатмосферном участке.
– Давно занимаетесь данной темой?
– С 2019 года, когда начал обучаться в аспирантуре омского политеха. Я по данной теме писал кандидатскую диссертацию, которую защитил в 2024 году в Самарском научно-исследовательском университете им. Королева. Моя специализация – процессы тепло- и массообмена в баках ракет. А вообще работы по ликвидации жидких остатков топлива в баках неспасаемых ракет велись с 2010-х годов под руководством моего научного руководителя доктора технических наук, члена-корреспондента Сибирского отделения Международной академии наук высшей школы, советника Российской академии ракетных и артиллерийских наук, директора научно-образовательного центра «Космическая экология» профессора ОмГТУ Валерия Ивановича ТРУШЛЯКОВА. Тема постоянно развивается. Сначала велись работы для неспасаемых ступеней ракет (одноразовых), сейчас для спасаемых (многоразовых).
– Вы занимаетесь только этой темой или есть и другие?
– Есть схожие. Мы, например, разрабатывали систему для бокового блока ракеты типа «Союз-2», чтобы выбросить остатки пероксида водорода после его отделения. Пероксид водорода разлагается на кислород и пары воды с выделением большого количества тепла. У нас был грант Российского научного фонда для продвижения этой темы. По предварительным расчетам, все получается.
– Как вы понимаете, что ваша гипотеза подтвердится в реальных условиях?
– Каждый этап работы, будь то математическая или экспериментальная модель, проходит валидацию и верификацию полученных результатов. Экспериментально подтвердить расчеты мы не можем, на это нужны совсем другие возможности и деньги. При верификации проверяем, правильно ли создали математическую модель, соответствует ли она результатам, которых мы должны достичь. При валидации находим известные результаты в научных работах коллег и сверяем с нашими. Смотрим, совпадают ли они с теми, которые получали другие ученые при похожих условиях. Это сложный этап работы.
– Вы изначально хотели заниматься наукой?
– Когда я писал дипломную работу, то попал к Валерию Ивановичу ТРУШЛЯКОВУ. Тема была по ликвидации жидких остатков топлива на верхних ступенях ракет. У вуза в тот момент как раз был совместный грант с Республикой Казахстан, откуда я родом, и требовался человек, который бы выступил связующим звеном. Я справился с этой задачей, а по пути увлекся научной работой настолько, что в 2019 году поступил в аспирантуру ОмГТУ.
– Чем увлекаетесь в свободное время?
– У преподавателей и ученых в основном сидячая работа, поэтому регулярно занимаюсь спортом, хожу в тренажерный зал.
Биография
Владислав Александрович УРБАНСКИЙ, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ
Владислав УРБАНСКИЙ родился 22 июля 1995 года в городе Астане Республики Казахстан. В 2013 году поступил в Омский государственный технический университет на специальность «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов». В 2018 году окончил вуз и в 2019-м поступил в аспирантуру ОмГТУ. В 2024 году защитил диссертацию в Самарском научно-исследовательском университете им. Королева. С 2023 года работает старшим преподавателем кафедры «Авиа- и ракетостроение» ОмГТУ.
Женат.
Фото предоставлено пресс-службой ОмГТУ
Проект «Инноваторы» выходит при поддержке ООО «Омсктехуглерод».