SpaceX создала самый тяговооруженный в мире двигатель. Раптор ракетный двигатель


Двигатель Raptor, или как Маск собрался космос покорять — Naked Science

Самый громкий проект

 

Любой ракетный двигатель является частью некой программы, преследующей, в свою очередь, вполне определенные цели. Так, знаменитый советский РД-170 разработали специально для сверхтяжелой ракеты «Энергия», а американский RS-25 — для «Спейс шаттла». Все это было частью космического противостояния сверхдержав.

 

По аналогии с уже упомянутыми изделиями «Раптор» тоже создается для вполне определенных задач. Иногда двигатель упоминают в контексте созданной SpaceX ракеты Falcon 9, имеющей многоразовую первую ступень. Это неспроста. В 2016 году компания заключила с ВВС США контракт на сумму 33,6 млн долларов на разработку прототипа варианта двигателя «Раптор», который предназначен для применения на верхней ступени ракет Falcon 9 и перспективной Falcon Heavy. Вообще же, на этих ракетах применили современные двигатели Merlin 1D+ и Merlin 1D+ Vacuum, созданные, кстати, тоже в недрах SpaceX. Так что «Фэлконы» могут летать и без «Раптора», спокойно выполняя стоящие перед ними задачи.

 

Концепция «Раптора» родом из другой оперы. Он является частью масштабного проекта Маска под названием Interplanetary Transport System. Это, без сомнения, самая амбициозная программа в истории компании SpaceX. В рамках нее хотят создать гигантскую многоразовую ракету-носитель с диаметром корпуса 12 метров и выводимый ею на орбиту огромный пилотируемый космический корабль с диаметром корпуса 17 метров. Третья важная составляющая — внешне похожий на сам корабль космический аппарат-заправщик. Предполагается, что вместимость пилотируемого космического корабля составит примерно 100 человек. Для сравнения, максимальный экипаж «Спейс шаттла» составлял восемь человек. А отечественный «Союз» вмещает до трех человек, причем чувствуют они себя на борту, мягко скажем, тесновато.

 

Космический корабль системы Interplanetary Transport System. Изображение / ©wikimedia

 

50-метровый корабль Маска будет выглядеть гигантом на фоне вообще всех космических кораблей, существовавших когда-либо. На нем хотят установить целых девять маршевых двигателей Raptor. Но это еще цветочки, ведь на самой ракете-носителе планируют установить 42 (!) «Раптора». Ни одна ракета в истории, будь то американская «Сатурн-5» или советская Н-1, даже близко не сравнится по возможностям с творением Маска.

 

Запуск Interplanetary Transport System. Изображение / ©wikimedia

 

Концепция ITS — часть еще более масштабного проекта Илона Маска, направленного на колонизацию Марса. При этом разработанный космический транспорт компания SpaceX хочет использовать и для полетов к другим планетам Солнечной системы.

 

Почему Raptor?

 

И тут возникает вполне закономерный вопрос: почему же Маск выбрал инструментом для выполнения столь сложных задач именно «Раптор»? Первым любопытным решением стал выбор топлива. Двигатель работает на жидком метане и жидком кислороде, а не на керосине RP-1 и жидком кислороде, как в случае с ракетой Falcon 9. Это дает сразу несколько преимуществ. Пара жидкий метан/жидкий кислород имеет достаточно высокую плотность, что не потребует существенного увеличения баков при необходимости дополнительного запаса топлива. Ранее инженеры SpaceX также рассматривали вариант, при котором бы использовался не метан, а жидкий водород. Но последний более агрессивен по отношению к используемым в ракетостроении материалам, поэтому от этой идеи отказались.

 

По сравнению с парой RP-1/жидкий кислород, применение на двигателе «Раптор» выбранной пары позволит снизить количество образующейся в двигателях сажи, что уменьшит затраты на предстартовую подготовку ракеты и в целом повысит надежность двигателей. Наконец, метан является доступным и относительно дешевым топливом, которое можно добывать прямо на Марсе, что критично важно в рамках проекта колонизации Марса, который предложил Маск.

 

Двигатель "Раптор" / ©aboutspacejornal

 

У двигателя Raptor будет еще одно важное преимущество, не считая удачно выбранной «метановой» схемы. «Раптор» станет первым в мире запускаемым в полномасштабное производство жидкостным ракетным двигателем с полнопоточным закрытым циклом — самым эффективным закрытым циклом.

 

Закрытый цикл применили, в частности, на двигателях «Спейс шаттла» RS-25, а также в ряде отечественных двигателей, в частности РД-180. Но использованный на «Рапторе» полнопоточный закрытый цикл вплоть до настоящего времени виделся инженерам чем-то вроде «недостижимого идеала». Во всяком случае, если говорить о серийных изделиях.

 

RS-25 / ©spaceflightinsider

 

Этот вопрос стоит рассмотреть более детально. У ракетного двигателя с замкнутой схемой один из компонентов газифицируется в газогенераторе путем сжигания при невысокой температуре с небольшой частью другого компонента. Получаемый в итоге горячий газ используется в качестве рабочего тела турбины турбонасосного агрегата. Сработавший на турбине генераторный газ в конечном итоге попадает в камеру сгорания двигателя, куда также подается оставшаяся часть неиспользованного компонента топлива. В камере сгорания завершается сжигание компонентов и создается реактивная тяга.

 

Жидкостный ракетный двигатель закрытого цикла / ©wikipedia

 

В случае с полнопоточным ступенчатым циклом сгорания происходит газификация всего топлива в двух газогенераторах. В одном из них незначительная часть горючего сжигается с практически полным расходом окислителя, а в другом — почти полный расход горючего сжигается с оставшейся частью окислителя.

 

Жидкостный ракетный двигатель закрытого цикла с полной газификацией компонентов имеет более высокий, в сравнении с другими схемами, удельный импульс, обладает большей надежностью и лучшими показателями пожароопасности.

 

Собственно, ничего «суперреволюционного» в этой концепции нет. Выбранную схему применяли на советском двигателе РД-270, который создали еще в 60-е. Правда, он в качестве топлива использовал токсичный и весьма нелюбимый экологами гептил. Проект этого двигателя закрыли вместе со сворачиванием проекта советской «лунной» ракеты УР-700, для которой он, собственно, и предназначался.

 

Наконец, самое главное, о чем нельзя не упомянуть в свете намерений Маска. Неизвестно, как сложится судьба Interplanetary Transport System: все-таки в этом случае SpaceX замахнулась на что-то почти невероятное. Но вот создание Raptor — вполне реальная цель для уже доказавшей свои способности компании.

 

Interplanetary Transport System / ©spaceflightinsider

 

В пользу этого говорят и первые успешные огневые испытания двигателя, проведенные осенью прошлого года. Увы, детально характеристики «Раптора» на тот момент озвучены не были. Очевидно, впереди нас ожидает ознакомление со многими интересными деталями новинки. Остается только набраться терпения и ждать.

 

Испытание двигателя "Raptor" / ©youtube

naked-science.ru

Raptor (ракетный двигатель) — WiKi

SpaceX Raptor (Раптор) — криогенный[2] метановый ракетный двигатель, разрабатываемый компанией SpaceX. Он предназначен для установки на нижние и верхние ступени будущих сверхтяжелых ракет-носителей SpaceX, служащих для межпланетных перелётов. Двигатель работает на жидком метане[3] и жидком кислороде (LOX),[4] а не на керосине RP-1 и жидком кислороде, как в предыдущих ракетах компании Falcon 9, и их двигателях Merlin-1C и 1D. Ранние концепции для Раптора использовали в качестве топлива жидкий водород (Lh3), а не метан.[5]

Raptor (Раптор) Тип Топливо
Окислитель Страна Использование Применение Производство Конструктор Массогабаритныехарактеристики Диаметр Рабочие характеристики Тяга
ЖРД «Raptor» SpaceX на испытаниях.
ЖРД
жидкий метан
жидкий кислород
США
Interplanetary Transport System (планируется)
SpaceX, США
Атмосферная версия 1,3 м[1]

Вакуумная 2,4 м

3МН

Разработка двигателя с 2009 по 2015 год финансировалась исключительно за счет частных инвестиций самой компанией SpaceX, не получая денег от правительства США.[6][7] В январе 2016 года SpaceX заключила с ВВС США соглашение на сумму $33,6 млн долларов для разработки прототипа нового варианта двигателя Раптор, предназначенного для использования на верхней ступени на ракетах Falcon 9 и Falcon Heavy. Часть финансирования этого проекта в размере $67,3 млн взяла на себя SpaceX.[8][9]

Точные технические характеристики двигателя на момент первых стендовых огневых испытаний (сентябрь 2016 года) оставались неизвестными[10].

На момент августа 2016 года, собранный двигатель Raptor, изготовленный на заводе SpaceX в городе Хоторн в Калифорнии, был перевезен в Техас на испытательный стенд в городе Мак-Грегор для испытаний[11]. Экземпляр имеет тягу в 1 меганьютон, и является первым метановым ЖРД закрытого цикла с полной газификацией компонентов, дошедшим до стадии испытаний[12].

25 сентября 2016 Илон Маск сообщил об успешных первых запусках двигателя на испытательном стенде[13][14].

Двигатель Раптор будет работать на жидком метане и жидком кислороде, используя эффективную схему с полнопоточным закрытым циклом,[15] (с дожиганием предварительно газифицированных окислительного и топливного компонентов), вместо открытого цикла, ранее использовавшегося на двигателях Мерлин.[15] Закрытый цикл использовался на главных двигателях Шаттла (SSME),[16] и в нескольких российских ракетных двигателях (например, в РД-180), однако полнопоточный закрытый цикл до настоящего времени являлся для ракетно-космической отрасли, в некотором роде, недостижимым «граалем» жидкостных ракетных двигателей, оставаясь уделом тестовых демонстраторов практически полувековой давности (РД-270) или закрытой разработкой под частным (в настоящее время) финансированием и неизвестным коммерческим и практическим исходом, такой как «Интегрированный демонстратор силовой насадки (англ. integrated powerhead demonstrator)».

Подобная замкнутая схема с полной газификацией компонентов, помимо общего увеличения УИ ЖРД (либо облегчения конструкции или увеличения её надёжности и срока службы), также положительно сказывается на его общей надёжности, — устраняя потенциальные точки отказа, имеющие место в ЖРД с частичной газификацией компонентов топлива, или используя такие преимущества схемы, как отсутствие нужды нагнетать и сжигать в КС жидкие компоненты, что сводит на нет риск кавитации компонентов жидкостного топлива и повышает надёжность системы (также актуально и для многоступенчатого ТНА ЖРД Раптор, поскольку используемые в ракетах компании переохлаждённые компоненты топлива, аналогичное состояние которых заявлено и для будущих РН на двигателях Раптор, менее склонны к кавитации, чем у «менее холодных» компонентов, используемых всей прочей ракетно-космической отраслью мира).[17][18]

Вакуумная версия

Как и с двигателем Мерлин, планируется разработка вакуумной версии ракетного двигателя Раптор, с удельным импульсом в 380 секунд,[19] использующей сопло большего размера, чем у атмосферной версии — чтобы увеличить степень расширения сгоревших газов.

ru-wiki.org

SpaceX Raptor — криогенный метановый ракетный двигатель, разработанный компанией SpaceX

Категория "Колонка Администратора"  в сообществе "Политика, экономика, общество (без банов)"   

  Двигатель предназначен для установки на нижние и верхние ступени будущих сверхтяжелых ракет-носителей SpaceX, служащих для межпланетных перелётов. Двигатель работает на жидком метане и жидком кислороде (LOX), а не на керосине RP-1 и жидком кислороде, как в предыдущих ракетах компании Falcon 9, и их двигателях Merlin-1C и 1D. Ранние концепции для Раптора использовали в качестве топлива жидкий водород (Lh3), а не метан.  Разработка двигателя с 2009 по 2015 год финансировалась исключительно за счет частных инвестиций самой компанией SpaceX, не получая денег от правительства США. В январе 2016 года SpaceX заключила с ВВС США соглашение на сумму $33,6 млн долларов для разработки прототипа нового варианта двигателя Раптор, предназначенного для использования на верхней ступени на ракетах Falcon 9 и Falcon Heavy. Часть финансирования этого проекта в размере 67,3 млн взяла на себя SpaceX.  Точные технические характеристики двигателя на момент первых стендовых огневых испытаний (сентябрь 2016 года) оставались неизвестными.  На август 2016 года полноразмерный двигатель Raptor, изготовленный на SpaceX Hawthorne в Калифорнии, был перевезен в Техас на стенд McGregor для испытаний.  25 сентября 2016 Элон Маск сообщил об успешных первых запусках двигателя на испытательном стенде.  Двигатель Раптор будет работать на жидком метане и жидком кислороде, используя более эффективный закрытый цикл, вместо открытого цикла, ранее использовавшегося на двигателях Мерлин. Закрытый цикл использовался на главных двигателях шаттла (SSME), и в нескольких российских ракетных двигателях (например, в РД-180).  Как и с двигателем Мерлин, планируется разработка вакуумной версии ракетного двигателя Раптор, с удельным импульсом в 380 секунд, использующей сопло большего размера, чтобы увеличить степень расширения сгоревших газов.  Тяга двигателя "Raptor" — 3000 kH (РД-180, которые закупают у нас США — 4200 kH).

maxpark.com

Космос: Наука и техника: Lenta.ru

Глава американской компании SpaceX Илон Маск поделился последними достижениями в разработке полностью многоразовой ракеты BFR (Big Falcon Rocket), в частности созданием самого тяговооруженного в мире двигателя Raptor. Статья инженера опубликована в журнале New Space, сообщает Business Insider.

Бизнесмен заявил об успешном испытании двигателя Raptor, работающего на жидких метане и кислороде. По словам Маска, силовой агрегат для BFR получит самую большую тяговооруженность (отношение развиваемой двигателем тяги к его весу) среди всех двигателей, когда-либо действовавших в мире. Всего в ходе 42 основных испытаний Raptor проработал 1200 секунд, включая непрерывную работу дольше 100 секунд, тогда как для посадки на Марс требуется 40 секунд.

«У нас должен быть чрезвычайно эффективный двигатель; двигатель Raptor будет обладать наивысшей тяговооруженностью, мы надеемся, среди всех когда-либо произведенных двигателей любых типов», — полагает Маск.

В представленной работе Маск рассказал об успешном испытании гигантского бака, созданного из разработанного SpaceX углеродного волокна. Конструкция, в диаметре достигающая 12 метров, предназначена для хранения 1200 тонн жидкого кислорода (окислителя для метана) и обеспечивает приемлемую для BFR легкость.

В новой редакции проекта корабль BFR получил в нижней части боковое крыло дельтаобразной формы, предназначенное для регулировки угла тангажа (между продольной осью корабля и горизонтальной плоскостью). Такая особенность делает корабль BFR пригодным для посадки в любую точку Солнечной системы.

В своей публикации Маск отметил, что в 2018 году SpaceX планирует провести 30 пусков, а к 1 марта 2018 года компания осуществила 16 успешных посадок первых ступеней тяжелой ракеты-носителя Falcon 9.

Материалы по теме

00:04 — 5 февраля

Сверхтяжелая ракета-носитель Falcon Heavy
Каждому свое

Россия просит помощи у США, а SpaceX запускает ракету на Марс

Впервые проект BFR Маск представил в сентябре 2017 года, выступая на мероприятии IAC2017 (International Astronautical Congress).

Испытания корабля BFR должны начаться в 2019 году. Первые миссии SpaceX на Марс запланированы на 2022 и 2024 годы, однако сроки могут сдвинуться. В ходе первой миссии на Марс должно быть доставлено два корабля BFR с оборудованием для сбора воды и углекислого газа из атмосферы Красной планеты и последующего его превращения при помощи солнечной энергии в метан и кислород (топливо для BFR). Вторая миссия, включающая в себя четыре корабля BFR, должна стать грузовой и пилотируемой.

В настоящее время SpaceX располагает тяжелой (Falcon 9) и сверхтяжелой (Falcon Heavy) ракетами, на которых установлены двигатели Merlin 1D, работающие на топливной паре керосин-кислород. Данный агрегат имеет самую высокую тяговооруженность (более 180) среди всех ракетных двигателей.

Больше важных новостей в Telegram-канале «Лента дня». Подписывайся!

lenta.ru

Raptor (ракетный двигатель) — Википедия

Raptor (Раптор) Тип Топливо Окислитель Страна Использование Применение Производство Конструктор Массогабаритныехарактеристики Диаметр Рабочие характеристики Тяга
ЖРД «Raptor» SpaceX на испытаниях.
ЖРД
сжиженный природный газ[1]
жидкий кислород[1]
США
BFR (планируется)
SpaceX, США
Атмосферная версия 1,3 м[2]

Вакуумная 2,4 м

1700 кН[1]

SpaceX Raptor (Раптор) — криогенный[3] метановый ракетный двигатель, разрабатываемый компанией SpaceX. Он предназначен для установки на нижние и верхние ступени будущих сверхтяжелых ракет-носителей SpaceX, служащих для межпланетных перелётов. Двигатель работает на жидком метане[4] и жидком кислороде (LOX),[5] а не на керосине RP-1 и жидком кислороде, как в предыдущих ракетах компании Falcon 9, и их двигателях Merlin-1C и 1D. Ранние концепции для Раптора использовали в качестве топлива жидкий водород (Lh3), а не метан.[6]

Разработка двигателя с 2009 по 2015 год финансировалась исключительно за счет частных инвестиций самой компанией SpaceX, не получая денег от правительства США.[7][8] В январе 2016 года SpaceX заключила с ВВС США соглашение на сумму $33,6 млн долларов для разработки прототипа нового варианта двигателя Раптор, предназначенного для использования на верхней ступени на ракетах Falcon 9 и Falcon Heavy. Часть финансирования этого проекта в размере $67,3 млн взяла на себя SpaceX.[9][10]

Точные технические характеристики двигателя на момент первых стендовых огневых испытаний (сентябрь 2016 года) оставались неизвестными[11].

История

На момент августа 2016 года, собранный двигатель Raptor, изготовленный на заводе SpaceX в городе Хоторн в Калифорнии, был перевезен в Техас на испытательный стенд в городе Мак-Грегор для испытаний[12]. Экземпляр имеет тягу в 1 меганьютон, и является первым метановым ЖРД закрытого цикла с полной газификацией компонентов, дошедшим до стадии испытаний[13].

25 сентября 2016 Илон Маск сообщил об успешных первых запусках двигателя на испытательном стенде[14][15].

Видео по теме

Конструкция

Двигатель Раптор будет работать на жидком метане и жидком кислороде, используя эффективную схему с полнопоточным закрытым циклом,[16] (с дожиганием предварительно газифицированных окислительного и топливного компонентов), вместо открытого цикла, ранее использовавшегося на двигателях Мерлин.[16] Закрытый цикл использовался на главных двигателях Шаттла (SSME),[17] и в нескольких российских ракетных двигателях (например, в РД-180), однако полнопоточный закрытый цикл до настоящего времени являлся для ракетно-космической отрасли, в некотором роде, недостижимым «граалем» жидкостных ракетных двигателей, оставаясь уделом тестовых демонстраторов практически полувековой давности (РД-270) или закрытой разработкой под частным (в настоящее время) финансированием и неизвестным коммерческим и практическим исходом, такой как «Интегрированный демонстратор силовой насадки (англ. integrated powerhead demonstrator)».

Подобная замкнутая схема с полной газификацией компонентов, помимо общего увеличения УИ ЖРД (либо облегчения конструкции или увеличения её надёжности и срока службы), также положительно сказывается на его общей надёжности, — устраняя потенциальные точки отказа, имеющие место в ЖРД с частичной газификацией компонентов топлива, или используя такие преимущества схемы, как отсутствие нужды нагнетать и сжигать в КС жидкие компоненты, что сводит на нет риск кавитации компонентов жидкостного топлива и повышает надёжность системы (также актуально и для многоступенчатого ТНА ЖРД Раптор, поскольку используемые в ракетах компании переохлаждённые компоненты топлива, аналогичное состояние которых заявлено и для будущих РН на двигателях Раптор, менее склонны к кавитации, чем у «менее холодных» компонентов, используемых всей прочей ракетно-космической отраслью мира).[18][19]

Вакуумная версия

Как и с двигателем Мерлин, планируется разработка вакуумной версии ракетного двигателя Раптор, с удельным импульсом в 380 секунд,[20] использующей сопло большего размера, чем у атмосферной версии — чтобы увеличить степень расширения сгоревших газов.

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 The Annual Compendium of Commercial Space Transportation: 2018 (англ.). Federal Aviation Administration. Проверено 7 августа 2018.
  2. ↑ SpaceX. Making Life Multiplanetary (29 сентября 2017). Проверено 2 октября 2017.
  3. ↑ Elon Musk comments on Falcon 9 explosion - Huge Blow for SpaceX (2015.7.7) - YouTube
  4. ↑ SpaceX Prepared Testimony by Jeffrey Thornburg
  5. ↑ Todd, David. Musk goes for methane-burning reusable rockets as step to colonise Mars (20 ноября 2012). Архивировано 11 июня 2016 года. Проверено 4 ноября 2015. «"We are going to do methane." Musk announced as he described his future plans for reusable launch vehicles including those designed to take astronauts to Mars within 15 years, "The energy cost of methane is the lowest and it has a slight Isp (Specific Impulse) advantage over Kerosene," said Musk adding, "And it does not have the pain in the ass factor that hydrogen has".».
  6. ↑ Markusic, Tom (2010-07-28). "SpaceX Propulsion" in 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference.: 12–15. Проверено 2015-10-28. 
  7. ↑ Gwynne Shotwell. STATEMENT OF GWYNNE SHOTWELL, PRESIDENT & CHIEF OPERATING OFFICER, SPACE EXPLORATION TECHNOLOGIES CORP. (SPACEX). Congressional testimony 14–15. US House of Representatives, COMMITTEE ON ARMED SERVICES SUBCOMMITTEE ON STRATEGIC FORCES (17 March 2015). — «SpaceX has already begun self-funded development and testing on our next-generation Raptor engine. ... Raptor development ... will not require external development funds related to this engine.». Проверено 11 января 2016.
  8. ↑ NASA-SpaceX testing partnership going strong. Lagniappe, John C. Stennis Space Center. NASA (September 2015). — «this project is strictly private industry development for commercial use». Проверено 10 января 2016.
  9. ↑ Contracts: Air Force. U.S. Department of Defense Contracts press release (13 January 2016). Проверено 15 января 2016.
  10. ↑ Orbital ATK, SpaceX Win Air Force Propulsion Contracts, SpaceNews (13 January 2016). Проверено 15 января 2016.
  11. ↑ SpaceX впервые испытала двигатель для межпланетных полетов. nplus1.ru. Проверено 28 сентября 2016.
  12. ↑ SpaceX has shipped its Mars engine to Texas for tests, Ars Technica (10 August 2016). Проверено 17 августа 2016.
  13. ↑ ITS Propulsion – The evolution of the SpaceX Raptor engine | NASASpaceFlight.com (англ.). www.nasaspaceflight.com. Проверено 19 августа 2017.
  14. ↑ Elon Musk on Twitter: "SpaceX propulsion just achieved first firing of the Raptor interplanetary transport engine. Проверено 25 сентября 2016.
  15. ↑ SpaceX испытала ракетный двигатель Raptor для доставки людей на Марс, РИА Новости (26.09.2016). Проверено 26 сентября 2016.
  16. ↑ 1 2 Todd, David. SpaceX’s Mars rocket to be methane-fuelled (22 ноября 2012). Проверено 5 декабря 2012. «Musk said Lox and methane would be SpaceX’s propellants of choice on a mission to Mars, which has long been his stated goal. SpaceX’s initial work will be to build a Lox/methane rocket for a future upper stage, codenamed Raptor. The design of this engine would be a departure from the “open cycle” gas generator system that the current Merlin 1 engine series uses. Instead, the new rocket engine would use a much more efficient “staged combustion” cycle that many Russian rocket engines use.».
  17. ↑ Space Shuttle Main Engines. NASA. Проверено 6 марта 2013.
  18. ↑ Belluscio, Alejandro G. "SpaceX advances drive for Mars rocket via Raptor power". NASAspaceflight.com (7 марта 2014).
  19. ↑ Belluscio, Alejandro G. "ITS Propulsion – The evolution of the SpaceX Raptor engine". NASASpaceFlight.com (3 октября 2016).
  20. ↑ AR1 vs. Raptor: New rocket program will likely pit kerosene against methane, Aviation Week & Space Technology. Проверено 7 июля 2014. «SpaceX is developing the Raptor as a reusable engine for a heavy-lift Mars vehicle, the first stage of which will feature 705 metric tons of thrust, making it 'slightly larger than the Apollo F-1 engine,' Tom Mueller, SpaceX vice president of propulsion development, said during a space propulsion conference last month in Cologne, Germany. The vacuum version is targeting 840 metric tons of thrust with 380 sec. of specific impulse. The company is testing subscale components using the E-2 test stand at NASA's Stennis Space Center in Mississippi, says Stennis spokeswoman Rebecca Strecker. ... Mueller said many people ask why the company switch to methane for its Mars rocket. With reusability in mind, SpaceX's cost studies revealed that 'by far the most cost-effective propellant to use is methane,' he said, which would be easier than hydrogen to manufacture on Mars.».

Ссылки

wikipedia.green

Raptor (ракетный двигатель) — Википедия

Raptor (Раптор) Тип Топливо Окислитель Страна Использование Применение Производство Конструктор Массогабаритныехарактеристики Диаметр Рабочие характеристики Тяга
ЖРД «Raptor» SpaceX на испытаниях.
ЖРД
сжиженный природный газ[1]
жидкий кислород[1]
США
BFR (планируется)
SpaceX, США
Атмосферная версия 1,3 м[2]

Вакуумная 2,4 м

1700 кН[1]

SpaceX Raptor (Раптор) — криогенный[3] метановый ракетный двигатель, разрабатываемый компанией SpaceX. Он предназначен для установки на нижние и верхние ступени будущих сверхтяжелых ракет-носителей SpaceX, служащих для межпланетных перелётов. Двигатель работает на жидком метане[4] и жидком кислороде (LOX),[5] а не на керосине RP-1 и жидком кислороде, как в предыдущих ракетах компании Falcon 9, и их двигателях Merlin-1C и 1D. Ранние концепции для Раптора использовали в качестве топлива жидкий водород (Lh3), а не метан.[6]

Разработка двигателя с 2009 по 2015 год финансировалась исключительно за счет частных инвестиций самой компанией SpaceX, не получая денег от правительства США.[7][8] В январе 2016 года SpaceX заключила с ВВС США соглашение на сумму $33,6 млн долларов для разработки прототипа нового варианта двигателя Раптор, предназначенного для использования на верхней ступени на ракетах Falcon 9 и Falcon Heavy. Часть финансирования этого проекта в размере $67,3 млн взяла на себя SpaceX.[9][10]

Точные технические характеристики двигателя на момент первых стендовых огневых испытаний (сентябрь 2016 года) оставались неизвестными[11].

История

На момент августа 2016 года, собранный двигатель Raptor, изготовленный на заводе SpaceX в городе Хоторн в Калифорнии, был перевезен в Техас на испытательный стенд в городе Мак-Грегор для испытаний[12]. Экземпляр имеет тягу в 1 меганьютон, и является первым метановым ЖРД закрытого цикла с полной газификацией компонентов, дошедшим до стадии испытаний[13].

25 сентября 2016 Илон Маск сообщил об успешных первых запусках двигателя на испытательном стенде[14][15].

Видео по теме

Конструкция

Двигатель Раптор будет работать на жидком метане и жидком кислороде, используя эффективную схему с полнопоточным закрытым циклом,[16] (с дожиганием предварительно газифицированных окислительного и топливного компонентов), вместо открытого цикла, ранее использовавшегося на двигателях Мерлин.[16] Закрытый цикл использовался на главных двигателях Шаттла (SSME),[17] и в нескольких российских ракетных двигателях (например, в РД-180), однако полнопоточный закрытый цикл до настоящего времени являлся для ракетно-космической отрасли, в некотором роде, недостижимым «граалем» жидкостных ракетных двигателей, оставаясь уделом тестовых демонстраторов практически полувековой давности (РД-270) или закрытой разработкой под частным (в настоящее время) финансированием и неизвестным коммерческим и практическим исходом, такой как «Интегрированный демонстратор силовой насадки (англ. integrated powerhead demonstrator)».

Подобная замкнутая схема с полной газификацией компонентов, помимо общего увеличения УИ ЖРД (либо облегчения конструкции или увеличения её надёжности и срока службы), также положительно сказывается на его общей надёжности, — устраняя потенциальные точки отказа, имеющие место в ЖРД с частичной газификацией компонентов топлива, или используя такие преимущества схемы, как отсутствие нужды нагнетать и сжигать в КС жидкие компоненты, что сводит на нет риск кавитации компонентов жидкостного топлива и повышает надёжность системы (также актуально и для многоступенчатого ТНА ЖРД Раптор, поскольку используемые в ракетах компании переохлаждённые компоненты топлива, аналогичное состояние которых заявлено и для будущих РН на двигателях Раптор, менее склонны к кавитации, чем у «менее холодных» компонентов, используемых всей прочей ракетно-космической отраслью мира).[18][19]

Вакуумная версия

Как и с двигателем Мерлин, планируется разработка вакуумной версии ракетного двигателя Раптор, с удельным импульсом в 380 секунд,[20] использующей сопло большего размера, чем у атмосферной версии — чтобы увеличить степень расширения сгоревших газов.

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 The Annual Compendium of Commercial Space Transportation: 2018 (англ.). Federal Aviation Administration. Проверено 7 августа 2018.
  2. ↑ SpaceX. Making Life Multiplanetary (29 сентября 2017). Проверено 2 октября 2017.
  3. ↑ Elon Musk comments on Falcon 9 explosion - Huge Blow for SpaceX (2015.7.7) - YouTube
  4. ↑ SpaceX Prepared Testimony by Jeffrey Thornburg
  5. ↑ Todd, David. Musk goes for methane-burning reusable rockets as step to colonise Mars (20 ноября 2012). Архивировано 11 июня 2016 года. Проверено 4 ноября 2015. «"We are going to do methane." Musk announced as he described his future plans for reusable launch vehicles including those designed to take astronauts to Mars within 15 years, "The energy cost of methane is the lowest and it has a slight Isp (Specific Impulse) advantage over Kerosene," said Musk adding, "And it does not have the pain in the ass factor that hydrogen has".».
  6. ↑ Markusic, Tom (2010-07-28). "SpaceX Propulsion" in 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference.: 12–15. Проверено 2015-10-28. 
  7. ↑ Gwynne Shotwell. STATEMENT OF GWYNNE SHOTWELL, PRESIDENT & CHIEF OPERATING OFFICER, SPACE EXPLORATION TECHNOLOGIES CORP. (SPACEX). Congressional testimony 14–15. US House of Representatives, COMMITTEE ON ARMED SERVICES SUBCOMMITTEE ON STRATEGIC FORCES (17 March 2015). — «SpaceX has already begun self-funded development and testing on our next-generation Raptor engine. ... Raptor development ... will not require external development funds related to this engine.». Проверено 11 января 2016.
  8. ↑ NASA-SpaceX testing partnership going strong. Lagniappe, John C. Stennis Space Center. NASA (September 2015). — «this project is strictly private industry development for commercial use». Проверено 10 января 2016.
  9. ↑ Contracts: Air Force. U.S. Department of Defense Contracts press release (13 January 2016). Проверено 15 января 2016.
  10. ↑ Orbital ATK, SpaceX Win Air Force Propulsion Contracts, SpaceNews (13 January 2016). Проверено 15 января 2016.
  11. ↑ SpaceX впервые испытала двигатель для межпланетных полетов. nplus1.ru. Проверено 28 сентября 2016.
  12. ↑ SpaceX has shipped its Mars engine to Texas for tests, Ars Technica (10 August 2016). Проверено 17 августа 2016.
  13. ↑ ITS Propulsion – The evolution of the SpaceX Raptor engine | NASASpaceFlight.com (англ.). www.nasaspaceflight.com. Проверено 19 августа 2017.
  14. ↑ Elon Musk on Twitter: "SpaceX propulsion just achieved first firing of the Raptor interplanetary transport engine. Проверено 25 сентября 2016.
  15. ↑ SpaceX испытала ракетный двигатель Raptor для доставки людей на Марс, РИА Новости (26.09.2016). Проверено 26 сентября 2016.
  16. ↑ 1 2 Todd, David. SpaceX’s Mars rocket to be methane-fuelled (22 ноября 2012). Проверено 5 декабря 2012. «Musk said Lox and methane would be SpaceX’s propellants of choice on a mission to Mars, which has long been his stated goal. SpaceX’s initial work will be to build a Lox/methane rocket for a future upper stage, codenamed Raptor. The design of this engine would be a departure from the “open cycle” gas generator system that the current Merlin 1 engine series uses. Instead, the new rocket engine would use a much more efficient “staged combustion” cycle that many Russian rocket engines use.».
  17. ↑ Space Shuttle Main Engines. NASA. Проверено 6 марта 2013.
  18. ↑ Belluscio, Alejandro G. "SpaceX advances drive for Mars rocket via Raptor power". NASAspaceflight.com (7 марта 2014).
  19. ↑ Belluscio, Alejandro G. "ITS Propulsion – The evolution of the SpaceX Raptor engine". NASASpaceFlight.com (3 октября 2016).
  20. ↑ AR1 vs. Raptor: New rocket program will likely pit kerosene against methane, Aviation Week & Space Technology. Проверено 7 июля 2014. «SpaceX is developing the Raptor as a reusable engine for a heavy-lift Mars vehicle, the first stage of which will feature 705 metric tons of thrust, making it 'slightly larger than the Apollo F-1 engine,' Tom Mueller, SpaceX vice president of propulsion development, said during a space propulsion conference last month in Cologne, Germany. The vacuum version is targeting 840 metric tons of thrust with 380 sec. of specific impulse. The company is testing subscale components using the E-2 test stand at NASA's Stennis Space Center in Mississippi, says Stennis spokeswoman Rebecca Strecker. ... Mueller said many people ask why the company switch to methane for its Mars rocket. With reusability in mind, SpaceX's cost studies revealed that 'by far the most cost-effective propellant to use is methane,' he said, which would be easier than hydrogen to manufacture on Mars.».

Ссылки

www.wikipedia.green

raptor (ракетный двигатель) Википедия

Raptor (Раптор) Тип Топливо Окислитель Страна Использование Применение Производство Конструктор Массогабаритныехарактеристики Диаметр Рабочие характеристики Тяга
ЖРД «Raptor» SpaceX на испытаниях.
ЖРД
сжиженный природный газ[1]
жидкий кислород[1]
США
BFR (планируется)
SpaceX, США
Атмосферная версия 1,3 м[2]

Вакуумная 2,4 м

1700 кН[1]

SpaceX Raptor (Раптор) — криогенный[3] метановый ракетный двигатель, разрабатываемый компанией SpaceX. Он предназначен для установки на нижние и верхние ступени будущих сверхтяжелых ракет-носителей SpaceX, служащих для межпланетных перелётов. Двигатель работает на жидком метане[4] и жидком кислороде (LOX),[5] а не на керосине RP-1 и жидком кислороде, как в предыдущих ракетах компании Falcon 9, и их двигателях Merlin-1C и 1D. Ранние концепции для Раптора использовали в качестве топлива жидкий водород (Lh3), а не метан.[6]

Разработка двигателя с 2009 по 2015 год финансировалась исключительно за счет частных инвестиций самой компанией SpaceX, не получая денег от правительства США.[7][8] В январе 2016 года SpaceX заключила с ВВС США соглашение на сумму $33,6 млн долларов для разработки прототипа нового варианта двигателя Раптор, предназначенного для использования на верхней ступени на ракетах Falcon 9 и Falcon Heavy. Часть финансирования этого проекта в размере $67,3 млн взяла на себя SpaceX.[9][10]

Точные технические характеристики двигателя на момент первых стендовых огневых испытаний (сентябрь 2016 года) оставались неизвестными[11].

История

На момент августа 2016 года, собранный двигатель Raptor, изготовленный на заводе SpaceX в городе Хоторн в Калифорнии, был перевезен в Техас на испытательный стенд в городе Мак-Грегор для испытаний[12]. Экземпляр имеет тягу в 1 меганьютон, и является первым метановым ЖРД закрытого цикла с полной газификацией компонентов, дошедшим до стадии испытаний[13].

25 сентября 2016 Илон Маск сообщил об успешных первых запусках двигателя на испытательном стенде[14][15].

Конструкция

Двигатель Раптор будет работать на жидком метане и жидком кислороде, используя эффективную схему с полнопоточным закрытым циклом,[16] (с дожиганием предварительно газифицированных окислительного и топливного компонентов), вместо открытого цикла, ранее использовавшегося на двигателях Мерлин.[16] Закрытый цикл использовался на главных двигателях Шаттла (SSME),[17] и в нескольких российских ракетных двигателях (например, в РД-180), однако полнопоточный закрытый цикл до настоящего времени являлся для ракетно-космической отрасли, в некотором роде, недостижимым «граалем» жидкостных ракетных двигателей, оставаясь уделом тестовых демонстраторов практически полувековой давности (РД-270) или закрытой разработкой под частным (в настоящее время) финансированием и неизвестным коммерческим и практическим исходом, такой как «Интегрированный демонстратор силовой насадки (англ. integrated powerhead demonstrator)».

Подобная замкнутая схема с полной газификацией компонентов, помимо общего увеличения УИ ЖРД (либо облегчения конструкции или увеличения её надёжности и срока службы), также положительно сказывается на его общей надёжности, — устраняя потенциальные точки отказа, имеющие место в ЖРД с частичной газификацией компонентов топлива, или используя такие преимущества схемы, как отсутствие нужды нагнетать и сжигать в КС жидкие компоненты, что сводит на нет риск кавитации компонентов жидкостного топлива и повышает надёжность системы (также актуально и для многоступенчатого ТНА ЖРД Раптор, поскольку используемые в ракетах компании переохлаждённые компоненты топлива, аналогичное состояние которых заявлено и для будущих РН на двигателях Раптор, менее склонны к кавитации, чем у «менее холодных» компонентов, используемых всей прочей ракетно-космической отраслью мира).[18][19]

Вакуумная версия

Как и с двигателем Мерлин, планируется разработка вакуумной версии ракетного двигателя Раптор, с удельным импульсом в 380 секунд,[20] использующей сопло большего размера, чем у атмосферной версии — чтобы увеличить степень расширения сгоревших газов.

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 The Annual Compendium of Commercial Space Transportation: 2018 (англ.). Federal Aviation Administration. Проверено 7 августа 2018.
  2. ↑ SpaceX. Making Life Multiplanetary (29 сентября 2017). Проверено 2 октября 2017.
  3. ↑ Elon Musk comments on Falcon 9 explosion - Huge Blow for SpaceX (2015.7.7) - YouTube
  4. ↑ SpaceX Prepared Testimony by Jeffrey Thornburg
  5. ↑ Todd, David. Musk goes for methane-burning reusable rockets as step to colonise Mars (20 ноября 2012). Архивировано 11 июня 2016 года. Проверено 4 ноября 2015. «"We are going to do methane." Musk announced as he described his future plans for reusable launch vehicles including those designed to take astronauts to Mars within 15 years, "The energy cost of methane is the lowest and it has a slight Isp (Specific Impulse) advantage over Kerosene," said Musk adding, "And it does not have the pain in the ass factor that hydrogen has".».
  6. ↑ Markusic, Tom (2010-07-28). "SpaceX Propulsion" in 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference.: 12–15. Проверено 2015-10-28. 
  7. ↑ Gwynne Shotwell. STATEMENT OF GWYNNE SHOTWELL, PRESIDENT & CHIEF OPERATING OFFICER, SPACE EXPLORATION TECHNOLOGIES CORP. (SPACEX). Congressional testimony 14–15. US House of Representatives, COMMITTEE ON ARMED SERVICES SUBCOMMITTEE ON STRATEGIC FORCES (17 March 2015). — «SpaceX has already begun self-funded development and testing on our next-generation Raptor engine. ... Raptor development ... will not require external development funds related to this engine.». Проверено 11 января 2016.
  8. ↑ NASA-SpaceX testing partnership going strong. Lagniappe, John C. Stennis Space Center. NASA (September 2015). — «this project is strictly private industry development for commercial use». Проверено 10 января 2016.
  9. ↑ Contracts: Air Force. U.S. Department of Defense Contracts press release (13 January 2016). Проверено 15 января 2016.
  10. ↑ Orbital ATK, SpaceX Win Air Force Propulsion Contracts, SpaceNews (13 January 2016). Проверено 15 января 2016.
  11. ↑ SpaceX впервые испытала двигатель для межпланетных полетов. nplus1.ru. Проверено 28 сентября 2016.
  12. ↑ SpaceX has shipped its Mars engine to Texas for tests, Ars Technica (10 August 2016). Проверено 17 августа 2016.
  13. ↑ ITS Propulsion – The evolution of the SpaceX Raptor engine | NASASpaceFlight.com (англ.). www.nasaspaceflight.com. Проверено 19 августа 2017.
  14. ↑ Elon Musk on Twitter: "SpaceX propulsion just achieved first firing of the Raptor interplanetary transport engine. Проверено 25 сентября 2016.
  15. ↑ SpaceX испытала ракетный двигатель Raptor для доставки людей на Марс, РИА Новости (26.09.2016). Проверено 26 сентября 2016.
  16. ↑ 1 2 Todd, David. SpaceX’s Mars rocket to be methane-fuelled (22 ноября 2012). Проверено 5 декабря 2012. «Musk said Lox and methane would be SpaceX’s propellants of choice on a mission to Mars, which has long been his stated goal. SpaceX’s initial work will be to build a Lox/methane rocket for a future upper stage, codenamed Raptor. The design of this engine would be a departure from the “open cycle” gas generator system that the current Merlin 1 engine series uses. Instead, the new rocket engine would use a much more efficient “staged combustion” cycle that many Russian rocket engines use.».
  17. ↑ Space Shuttle Main Engines. NASA. Проверено 6 марта 2013.
  18. ↑ Belluscio, Alejandro G. "SpaceX advances drive for Mars rocket via Raptor power". NASAspaceflight.com (7 марта 2014).
  19. ↑ Belluscio, Alejandro G. "ITS Propulsion – The evolution of the SpaceX Raptor engine". NASASpaceFlight.com (3 октября 2016).
  20. ↑ AR1 vs. Raptor: New rocket program will likely pit kerosene against methane, Aviation Week & Space Technology. Проверено 7 июля 2014. «SpaceX is developing the Raptor as a reusable engine for a heavy-lift Mars vehicle, the first stage of which will feature 705 metric tons of thrust, making it 'slightly larger than the Apollo F-1 engine,' Tom Mueller, SpaceX vice president of propulsion development, said during a space propulsion conference last month in Cologne, Germany. The vacuum version is targeting 840 metric tons of thrust with 380 sec. of specific impulse. The company is testing subscale components using the E-2 test stand at NASA's Stennis Space Center in Mississippi, says Stennis spokeswoman Rebecca Strecker. ... Mueller said many people ask why the company switch to methane for its Mars rocket. With reusability in mind, SpaceX's cost studies revealed that 'by far the most cost-effective propellant to use is methane,' he said, which would be easier than hydrogen to manufacture on Mars.».

Ссылки

wikiredia.ru


Читайте также
  • Гиперскоростная звезда – более 1.000.000 миль в час
    Гиперскоростная звезда – более 1.000.000 миль в час
  • Астрономы обнаружили самую большую спиральную галактику
    Астрономы обнаружили самую большую спиральную галактику
  • Млечный путь содержит десятки миллиардов планет, схожих с Землей
    Млечный путь содержит десятки миллиардов планет, схожих с Землей
  • Млечный путь разорвал своего спутника на четыре отдельных хвоста
    Млечный путь разорвал своего спутника на четыре отдельных хвоста
  • Найден источник водородных газов для нашей Галактики
    Найден источник водородных газов для нашей Галактики