ВЕЛИКИЕ СВЕРШЕНИЯ

Blue Origin вытесняет российские двигатели из американской космической программы

Американская космическая компания Blue Origin, принадлежащая миллиардеру и владельцу торговой сети Amazon Джеффри Безосу, вложила двести миллионов долларов в постройку завода по производству ракетных двигателей. Силовые установки с напечатанными на 3D-принтерах компонентами призваны заменить российские РД-180.

 

Осенью прошлого года компания United Launch Alliance, конгломерат Lockheed Martin и Boeing, остановила выбор на силовых установках BE-4 от Blue Origin. Метан-кислородные ракетные двигатели будут устанавливаться на новые ракеты-носители Vulcan Centaur. Фактически речь идет о замене ракет Delta IV и Atlas V с вытекающим отказом от устанавливаемых на последние двигателей производства НПО «Энергомаш».

 

Завод по производству ракетных силовых установок строится в Хантсвилле, штат Алабама. Предприятие расположится на восемнадцати гектарах и создаст триста-четыреста рабочих мест, при этом делается расчет на высокую степень автоматизации c применением промышленной робототехники. Как утверждает генеральный директор Blue Origin Роберт Смит, завод будет производить «дюжины двигателей в год» с широким использованием аддитивных технологий.

 

«В двигателях множество 3D-печатных деталей. Мы говорим об уникальных покрытиях и нетрадиционных производственных методиках. Один неочевидный момент — это то, что мы все делаем сами. Мы не интеграторы. Мы в буквальном смысле делаем все, что нам нужно. Мы разрабатываем не просто в соответствии с техническими требованиями, а с расчетом на 3D-печать. Все в этих двигателях так или иначе будет произведено из порошков и прутков на этом предприятии», — рассказывает Роберт Смит.

 

Параллельно с производством двигателей для ULA компания работает и над собственным семейством ракет-носителей и космических аппаратов в рамках проекта New Shepard. Опытные ракеты с 3D-печатными двигателями продемонстрировали на испытаниях способность совершать управляемую посадку аналогично первым ступеням ракет-носителей Falcon компании SpaceX. Ввод алабамского завода в эксплуатацию намечен на следующий год.

 

 

Испытания двигателя BE-4, сентябрь 2018-го

 

BE

Любопытная инфографика со сравнением характеристик двигателей BE-4, Raptor со средним коэффициентом расширения сопла и Merlin 1D

 

Ракетный двигатель BE-4 предназначен для установки на новых ракета-носителях New Glenn компании Blue Origin и ракета-носителях Vulcan компании United Launch Alliance.

 

 

Новый ракетный двигатель SpaceX побил рекорд российского РД-180 по уровню давления в камере сгорания

Новый ракетный двигатель Raptor американской компании SpaceX в ходе продолжающихся испытаний первого летного экземпляра достиг рекорных 268.9 бар давления в камере сгорания, что превышает текущий рекорд среди ракетных двигателей в 267 бар, поставленный в далеких 90-х двигателем РД-180.

Для испытаний по-прежнему не использовались переохлажденные компоненты ракетного топлива, с которыми в теории можно было бы достичь 300 бар. Во время штатной эксплуатации Рапторов на первой версии пилотируемого корабля Starship и ускорителя Super Heavy потребуется "лишь" 250 бар в камере сгорания.

 

 

РД-180 является жидкостным двигателем закрытого цикла с частичной газификацией (с дожиганием окислительного генераторного газа после турбины), оснащён двумя камерами сгорания и двумя соплами, а в качестве топлива использует керосин и жидкий кислород. Рабочее давление в камере сгорания двигателя может достигать 256 бар, рекордное давление - 267 бар.

 

Raptor представляет собой жидкостный ракетный двигатель закрытого цикла с полной газификацией компонентов топлива, работающий на жидких метане и кислороде. Разработка двигателя, предназначенного для новой ракеты SpaceX, ведется уже около 10 лет. Ранее компания Маска не раз испытывала прототипы будущего двигателя, а на прошлой неделе в SpaceX начали испытывать летный образец Raptor.

В SpaceX решили не ограничиваться на преимуществах метановой системы и пошли ещё дальше: «Raptor» — первый в мире запускаемый в полномасштабное производство ЖРД с наиболее эффективным закрытым циклом — так называемым «полнопоточным закрытым циклом» (то есть с дожиганием предварительно газифицированных и окислительного, и топливного компонентов). Кроме прироста удельного импульса замкнутая схема с полной газификацией компонентов подразумевает конструкцию двигателя с уменьшенным количеством потенциальных точек отказа по сравнению с ЖРД с частичной газификацией. Также схема с полной газификацией подразумевает отсутствие необходимости в нагнетании и сжигании в камере сгорания жидких компонентов, что сводит на нет риск возникновения кавитации компонентов жидкостного топлива и тем самым повышает надёжность системы.

 

За последний месяц SpaceX начал строительство и настройку Starhopper, тестовой установки, которая будет является уменьшеным прототипом пилотируемого корабля Starship. При том же диаметре в 9 метров, она примерно на 30-40% ниже и на ней будет установлено три новых двигателя Raptor. Starhopper будет отрабатывать новые двигатели, авионику, и предполагается что будет совершать небольшие прыжки уже в феврале/марте этого года.

 

Starship должен обеспечить как минимум 10-кратное снижение цены доставки грузов на низкую орбиту. Билет на Марс в перспективе должен стоить меньше $500 тыс., а возможно даже ниже $100 тыс. Илон Маск также отметил, что «это может показаться неправдоподобным, но я думаю, что есть путь сделать производство Starship/Super Heavy дешевле, чем Falcon 9».

 

Кроме того у Раптора есть ещё несколько важных отличий от РД-180:

 

1) Использование метана - доступного и дешевого топлива. Метан образует при сгорании гораздо меньше сажи, чем керосин - и поэтому метан наилучшим образом подходит для ракет с многоразовым использованием ступеней. Кроме того SpaceX планирует добывать метан и кислород на Марсе - что существенно повышает эффективность транспортной системы при создании поселения на красной планете.

Где в России подобные двигатели на метане? Вроде рулит всем Газпром - а ракет на метане нет, так это же позор! Протоны на ядовитом гептиле ещё летают! Двигатель BE-4 от Blue Origin  вообще на СПГ работает - где у нас такое?

 

2) РД-180 является жидкостным двигателем закрытого цикла с частичной газификацией, а «Raptor»  с полной газификацией! Кроме прироста удельного импульса замкнутая схема с полной газификацией компонентов подразумевает конструкцию двигателя с уменьшенным количеством потенциальных точек отказа по сравнению с ЖРД с частичной газификацией. Также схема с полной газификацией подразумевает отсутствие необходимости в нагнетании и сжигании в камере сгорания жидких компонентов, что сводит на нет риск возникновения кавитации компонентов жидкостного топлива и тем самым повышает надёжность системы.

К слову в СССР пытались создать двигатель  с полной газификацией - РД-270, но не осилили - не смогли!

 

3) В целях оптимизации запусков топливо и окислитель для ЖРД «Raptor» будут находиться в баках при температурах, близких к температуре замерзания, а не к температуре кипения. Переохлаждение метана и кислорода должно увеличить их плотности, что приведёт к уменьшению объёмов топливных баков и ракеты в целом. Кроме того, переохлаждённые топливо и окислитель менее склонны к кавитационным процессам в турбонасосных агрегатах, что также сказывается на надёжности системы самым положительным образом.

Опять же и в СССР пытались использовать переохлаждение - но дальше бумаги дело не пошло.

Умный Реюз - спасение многоразовых двигателей BE-4 на новой ракете Vulcan - с помощью парашютов

 

 

Изменено 8 марта, 2019 пользователем Elon Musk