Vulcain (ракетный двигатель)

Развитие ЖРД «Vulcain» было начато в рамках европейского сотрудничества по созданию РН «Ариан 5» в 1988 году.^[1] Первое использование в составе ракеты-носителя произошло в 1996 году в ходе неудачного полета РН «Ариан 5», в котором двигатель отработал без замечаний и не являлся причиной аварии, первое использование в успешном полете произошло в 1997 году. В 2002 году появилась модификация ЖРД «Vulcain 2» с увеличенной на 20 % тягой,^[2] первый полет которого был неудачным по причине проблем с ЖРД.^[3] Причиной аварии, по заключению следственной комиссии, были нагрузки в полете, превысившие ожидаемые значения.^[4] Результатом стало изменение конструкции сопла, усиление структуры и улучшение ситуации с температурным режимом, увеличение охлаждающего потока водорода и применение теплового изолятора на обращенной к пламени стороне охлаждающих трубок с целью сокращения тепловой нагрузки. Первый успешный полет частично переконструированного ЖРД «Vulcain 2» произошел в 2005 году в ходе старта 521.

ЖРД «Vulcain» является криогенным двигателем открытого цикла на компонентах водород и кислород, камера сгорания использует концепцию «внутристенных каналов» (англ. tube wall), в которой поступление топлива и окислителя осуществляется по множеству трубок, изогнутых по форме камеры сгорания. Для охлаждения нижней части сопла используются генераторный газ.^[4] ЖРД «Vulcain» предназначены для использования на первой ступени РН «Ариан 5» EPC (фр. Étage Principal Cryotechnique, Основная криогенная ступень) и обеспечивают 8 % от общей тяги при старте.^[5] Оставшаяся часть тяги обеспечивается твердотопливными ускорителями. Продолжительность работы ЖРД составляет 600 секунд в обеих конфигурациях, высота составляет три метра, диаметр - 1,76 метра и вес составляет 1 686 кг. Тяга ЖРД «Vulcain 2» составляет 137 тс.^[6]. Кислородный насос вращается со скоростью 13 600 об/мин (3 МВт), водородный - 34 000 об/мин (12 МВт). Во время работы двигателя через него проходит в общем 235 кг/с, из которых 41,2 кг/с приходится на водород. Переобогащение топливной смеси водородом производится для улучшения удельного импульса ЖРД «Vulcain».

Основной поставщик комплектующих - Snecma Moteurs (Франция), которая также поставляет турбонасос для жидкого водорода. Насос для жидкого кислорода поставляется Avio (Италия), газовые турбины для снабжения энергией насосов и сопла разработаны Volvo (Швеция).^[5]

Несмотря на то, что различные предложения по модернизации двигателя имели место, достаточно продолжительное время не существовало программы развития последней версии двигателя.^[7] Появление программы модернизации ЖРД скорее всего связано с завершением пакета поставки 30 РН «Ариан 5 ECA» в мае 2004 года.^[8][9] 17 июня 2006 года Volvo Aero анонсировала на весну 2008 года проведение испытаний варианта двигателя с соплом, которое выполнено по «слоеной» (англ. sandwich) технологии.^[10] Перспективный двигатель «Vulcain 2» будет снабжен сопловой насадкой для увеличения его эффективности в верхних слоях атмосферы.^[11]