Содержание
SpaceX расплавила еще один ракетный двигатель в рамках агрессивной кампании по запуску
SpaceX продолжает доводить свои двигатели Raptor 2 до экстремальных уровней, пока космический корабль готовится к орбитальному испытательному полету
В рамках кампании по испытаниям платформы ракеты-носителя Starship корпорация Space Exploration Technologies (SpaceX) расплавила еще один ракетный двигатель на своем предприятии в МакГрегоре, штат Техас. Starship SpaceX использует ракетные двигатели Raptor 2, которые являются более мощными, чем двигатели Merlin 1D, используемые компанией на ее ракете Falcon 9. SpaceX тестирует свои двигатели в МакГрегоре, прежде чем отправить их на место запуска ракеты. Испытание, снятое видеожурналистами, — не первый случай, когда SpaceX довела двигатель до предела, поскольку фирма известна тем, что тестирует свое оборудование на экстремальных уровнях, чтобы понять его производительность.
В двигателях SpaceX Raptor 2 используются медные компоненты для некоторых внутренних конструкций, особенно для тех, которые связаны со сгоранием метана и жидкого кислорода под высоким давлением.
Поскольку медь при плавлении становится зеленой, зеленый дым, исходящий из двигателя Raptor, является точным индикатором того, был ли двигатель неисправен случайно или преднамеренно.
Один из таких случаев произошел еще в январе этого года, когда ютубер Адам Кукер снял одну из первых прямых видеотрансляций расплавления двигателя Raptor 2 во время тестового запуска. Этот запуск проходил ночью и на горизонтальном испытательном стенде на объектах SpaceX в МакГрегоре. Это произошло в то время, когда компания еще не доставила ракетный ускоритель Starship на свои объекты в Бока-Чика, и вокруг него ходили неподтвержденные слухи о том, что SpaceX борется с камерой внутреннего сгорания двигателя, пытаясь увеличить давление.
Теперь Кукер, которого с тех пор забрала NASA Spaceflight, снова вернулся с другим двигателем Raptor 2, который был испытан за пределами его возможностей.
На этот раз Raptor 2 был протестирован на вертикальном испытательном стенде ранее на этой неделе, и дополнительные кадры из NASASpacefight показывают, что это была напряженная неделя для SpaceX, когда она тестировала свои двигатели Raptor 2 и ракету-носитель Falcon 9.
Как и в случае с январскими испытаниями, этому двигателю тоже не повезло: на изображениях виден страшный шлейф зеленого пламени внизу, что указывает на то, что его камера сгорания или другие компоненты не выдержали испытаний. Тем не менее, пламя может быть не так уж и плохо, поскольку SpaceX успешно испытала те же двигатели на своих прототипах Starship Super Heavy Booster 7 и Ship 24, и более вероятно, что SpaceX просто выдвинула тестовый прототип за пределы своих возможностей, чтобы понять, какие точки напряжения присутствуют в системе и будут ли они представлять угрозу для будущих миссий.
рекомендации
SpaceX будет использовать 33 двигателя для запуска ракеты Starship, и сейчас ракета-носитель Booster 7 с этими двигателями находится на орбитальной пусковой установке в Техасе для проведения дополнительных испытаний. С тех пор компания испытала много своих двигателей, а также провела аналогичные испытания прототипа разгонного блока Ship 24.
Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.
Как проблемы с двигателем Raptor могут довести Илона Маска до банкротства
Это лишь одна из иллюстраций для большой книги под названием «Жизнь без выходных и Дней благодарения». Проблема с теплозащитными плитками заключается в том, что они отваливаются. Как пишут западные СМИ — в большом количестве, «много». Красным помечены те, с которыми всё очень плохо, зелёным — которые с небольшими повреждениями. Невольно вспоминается, что у «Бурана», например, после его единственного фантастического полёта отпало всего шесть штук.
SN20’s heat tile situation today:#Spacexnews #spacex #starbase #starship pic.twitter.com/epffbcNwZ6
— Nic Ansuini (@NicAnsuini) August 11, 2021
Ситуация такова, что с обсыпавшейся теплозащитой кораблю будет больно при повторном вхождении в земную атмосферу перед посадкой. Даже если он и сядет «живой», то накладывается следующая проблема: амбициозные планы SpaceX предусматривают, что через час после посадки надо снова взлетать.
Косметический ремонт за час не сделаешь. «Звёздному кораблю» нужна броня. А её пока нет. И это одна из причин, по которой к предстоящему первому запуску на орбиту относятся едва ли не как к очередному неизбежному жертвоприношению. Для подготовленного Starship — S20 (20-й прототип) — даже создали нечто вроде чёрного ящика, чтобы в весьма вероятном пиковом случае по сохранившимся записям разбираться, что именно и как случилось.
А это поднимает другой принципиально важный вопрос. Как говорится, запомните этот твит: в конце июля 2021 года Илон Маск с радостью сообщил, что в SpaceX сделали ровно сотый Raptor. Мощный двигатель для самой большой ракеты.
100th build of a Raptor engine complete pic.twitter.com/ymoJmV820Z
— SpaceX (@SpaceX) July 26, 2021
Он работает по тому же принципу, по которому ещё в 1967 году под руководством Валентина Глушко для советской лунной программы построили двигатель РД-270: замкнутый цикл, полная газификация.
Замкнутый цикл — это значит, всё топливо и окислитель в конце концов попадают в главную камеру сгорания. К примеру, у ракет Falcon двигатель Merlin — открытого цикла: часть горючего используется для подпитки турбонасосов, а потом выбрасывается наружу. Полная газификация — топливо и окислитель полностью нагреваются до газообразного состояния и уже в таком виде отправляются в главную камеру. Интересно, что в самом начале этого превращения оба компонента находятся в сжиженном, криогенном состоянии, притом близко к точке замерзания. За счёт этого вещества, так сказать, помещается больше. Кстати, топливо у «Раптора» — метан, и это тоже повод для гордости SpaceX, потому как это экологично.
Но дело не в метане и не в закрытом цикле, а в мощности: тяга около 200 тонн, удельный импульс 330 секунд. Удельный импульс обозначает, сколько тяги даёт двигатель при расходе определённого количества топлива. То есть надо, чтобы потреблял он меньше, а движения давал больше. Допустим, у того же Merlin так: 86 тонн (на уровне моря, в вакууме побольше), 282 секунды удельный импульс.
И на Falcon 9 их девять штук.
Беглый сравнительный обзор советских двигателей опять-таки подтверждает, что показатели Raptor ничем невиданным не являются, и всё же на сегодняшний момент он один из самых крутых в мире.
А теперь внимание. Итак, у SpaceX сейчас их около сотни или немного больше. Так вот, для одного Starship надо 33 штуки на первую ступень (Super Heavy) и шесть штук на сам корабль. Кстати, на корабле три из этих шести движков модернизированы именно под полёты в космическом вакууме, с большущим соплом. Raptor Vacuum (справа).
The first Raptor Vacuum engine (RVac) for Starship has shipped from SpaceX’s rocket factory in Hawthorne, California to our development facility in McGregor, Texas pic.twitter.com/xp2luf6XaI
— SpaceX (@SpaceX) September 5, 2020
«Рапторы» заявлены как многоразовые, причём очень многоразовые — в идеале на тысячу запусков. Но пока что в идеале — не разбиться бы вдребезги.
— Маск, очевидно, догадывается, что запуски будут с авариями.
Если на один запуск около 40 двигателей, если у него сейчас сто с лишним есть и есть все основания считать, что гладко это не пойдёт, то на каждую аварию почти 40 двигателей надо выкидывать, — пояснил в интервью Лайфу директор Института космической политики Иван Моисеев.
И есть ещё один нюанс. SpaceX создала спутники Starlink следующего поколения: больше, тяжелее, с расширенными функциями и с двигателями, которые позволяют маневрировать на орбите и уклоняться от столкновения с чем бы то ни было. И снова без «Старшипа» никуда. Даже если взять те спутники, которые есть сейчас, всё очевидно: в Falcon 9 помещается 60, в Starship — 400. Так что сейчас для всей SpaceX Raptor — двигатель прогресса.
Летом 2021 года компания объявила, что будет строить второй завод по производству Raptor на базе уже существующего испытательного полигона в Южном Техасе. Сообщалось, что строить там будут новые двигатели — Raptor 2. Заявленный план — увеличить тягу до 230 тонн.
Кстати, один из пользователей «Твиттера» недавно написал, мол, скорей бы уже вышел Raptor 2, а то уже надоело «крысиное гнездо» (очевидно, он имеет в виду малоприятное на вид переплетение металлических труб над соплами). И Илон на это ответил:
Верно, хотя с закрытыми панелями он будет выглядеть чистым. Raptor 2 имеет значительные улучшения во всех отношениях, но необходим полный пересмотр конструкции двигателя, который действительно может сделать жизнь мультипланетной. Он не будет называться Raptor
Илон Маск
Глава SpaceX
12 million pounds of thrust at liftoff pic.twitter.com/4ArkgU4Vff
— Elon Musk (@elonmusk) November 17, 2021
Очевидны две вещи: Маск стремится сделать двигатели всё эффективнее и эффективнее и их ему нужно всё больше и больше. И на этом фоне практически одновременно SpaceX покидают сразу три топ-менеджера. Один из них — Уилл Хелтсли — был вице-президентом по двигателестроению. По данным CNBC, его отстранили за отсутствие прогресса с Raptor.
А после всего этого посреди заслуженного уик-энда сотрудникам SpaceX приходит такое письмо.
— К сожалению, кризис в производстве Raptor намного серьёзнее, чем казалось несколько недель назад. Когда мы вникли в проблемы после ухода прежнего руководства, они, к сожалению, оказались куда более сложными, чем казалось. Это невозможно приукрасить.
Я собирался отдохнуть в эти выходные, это были бы мои первые свободные выходные за долгое время, но вместо этого я буду на производственной линии Raptor всю ночь и весь уик-энд.
Если у вас нет критически важных семейных дел или причин, по которым вы физически не можете вернуться в Хоторн, нам понадобятся все руки на палубе, чтобы оправиться от того, что, откровенно говоря, является бедствием.
Последствия для SpaceX в случае, если мы не получим достаточно надёжных Raptor, заключаются в том, что мы не сможем запускать Starship, а это значит, мы не сможем запускать спутники Starlink V2 (у Falcon нет ни нужного объёма, ни грузоподъёмности для спутников V2).
Спутники V1 сами по себе финансово слабы, в то время как V2 силён.
Кроме того, мы наращиваем производство терминалов до нескольких миллионов единиц в год, что потребует огромных средств, предполагая, что спутник V2 будет на орбите для удовлетворения спроса на пропускную способность. В противном случае эти терминалы окажутся бесполезными.
Всё сводится к тому, что мы столкнёмся с реальным риском банкротства, если не достигнем периодичности запусков Starship хотя бы на уровне одного раза каждые две недели в следующем году.
Спасибо,
Илон.
Конечно, миллиардер любит выдать иногда что-нибудь эдакое в «Твиттере», шутка насчёт банкротства, помнится, была, но в данном случае глава SpaceX продолжает этот разговор вполне серьёзно.
Если серьёзная глобальная рецессия иссушит доступность/ликвидность капитала в то время, как SpaceX теряет миллиарды на Starlink и Starship, то банкротство хотя и маловероятно, но возможно. GM (General Motors.
— Прим. Лайфа) и Chrysler обанкротились во время прошлой рецессии. «Выживают только параноики» (Гроув)
Илон Маск
Глава SpaceX
И как на сей раз это понимать? Компания, которая обеспечила Америке «батут» на орбиту, на пороге великой депрессии из-за мирового спада производства или это всё-таки очередной грамотный ход?
— Тут нельзя говорить о банкротстве, потому что все работы по Starship Маск делает на свои деньги. Сколько он выделит, столько он и потратит. А банкротство — это когда он кому-то обещал, но не может заплатить. А в данном случае такого нет, он никому ничего не обещал. Это, видимо, способ подогнать работников, потому что он хочет всё это раскрутить, а работа тормозится по разным причинам. Вообще, Маск — человек эмоциональный, и всё это базируется на его письме. Письмо достаточно короткое, и обращено оно к сотрудникам, что «давайте быстрее работать». Объективно он хочет много испытывать, запускать по две штуки в месяц, а это очень много, для этого стольких нагрузок нет.
В принципе, он хочет их нагружать спутниками Starlink, но для этого у него есть и Falcon 9 в избытке, дешёвые ракеты, и Falcon Heavy он сейчас начинает запускать массово, то есть здесь тоже никаких таких оснований для паники нет, — прокомментировал руководитель Института космической политики.
И в заключение разрешите привести высказывание одного из зарубежных пользователей Clubhouse, которые тоже, разумеется, принялись обсуждать животрепещущий вопрос. Он выражал уверенность, что никакое банкротство Маску не грозит, и в числе прочего сказал следующее: «Я доверяю ему больше, чем правительству США. Я верю в него больше, чем в американский доллар».
«Илон Маск — улучшенная реинкарнация Сергея Королёва»: Внук легендарного конструктора — о встрече с главой SpaceX
Адель Романенкова
- Статьи
- Илон Маск
- spacex
- двигатели
- starlink
- Космонавтика
- Наука и Технологии
Комментариев: 0
Для комментирования авторизуйтесь!
Ракетный двигатель SpaceX Raptor — Джон Таргонски
Полнопоточный жидкостный ракетный двигатель с ступенчатым сгоранием мощностью 440 000 фунтов силы, который будет питать космический корабль / сверхтяжелый корабль SpaceX следующего поколения.
Резюме
В качестве члена группы разработки турбомашин мне посчастливилось работать над программами ракетных двигателей, которые были близки к завершению и находились в начальной стадии разработки, с двигателями Merlin и Raptor. Для разработки ракетного двигателя Raptor я разработал оборудование, которое помогло бы в разработке помпы. В дополнение к инженерной работе я получил нематериальный опыт благодаря участию в управлении техническими программами отдела двигательных установок, участвуя в совещаниях и наблюдая за ходом разработки двигателей с одной из лучших в мире команд по силовым установкам. (коллега Трэвис Мецгер справа)
В связи с ограничениями ITAR и соглашением о неразглашении я не могу предоставить детали или показать работы по проекту
Инженер по разработке турбомашин
Проектирование насосного оборудования для помощи в разработке двигателя Raptor
Модификации установки для испытания расхода насосной воды
Используется программное обеспечение:
CAD Generation & GD & T в Semiens NX
ANSYS Статический структуру, Blade-Gen, и CFX
- 11111113 3D, Blade-Gen, и CFX
11113 3D 3D.
1 Гидродинамика Конструкция статора
Конструкция масштабируемого спирального индуктора
Я разработал масштабную копию индуктора НАСА, который интегрировался в аппаратное обеспечение Raptor и работал в испытательном стенде SpaceX Pump Water Flow Test Facility. Цель этого масштабированного индуктора заключалась в том, чтобы работать с теми же коэффициентами потока, что и НАСА и аэрокосмическая корпорация, и сравнивать результаты с их результатами. Если результаты совпадут с их результатами, это подтвердит функциональность испытательного стенда и сделает вывод, что все предыдущие испытания насосов Merlin & Raptor были удовлетворительными. Моя роль заключалась в том, что я создал трехмерную геометрию масштабированного индуктора, чтобы иметь постоянный радиальный зазор относительно радиуса наконечника. Индуктор также имеет геометрию отверстия для интеграции с топливным турбонасосом Raptor и новую конструктивную особенность, облегчающую сборку и разборку.
Я также создал чертежи в соответствии с размерами и размерами и выполнил анализ допусков, чтобы обеспечить правильную посадку.
Предварительный гидродинамический проект статора
* НЕ фактическая работа SpaceX, просто общая настройка для справки
Для того, чтобы масштабированный индуктор, о котором я упоминал выше, работал с желаемыми коэффициентами расхода, ему требовалось дополнительное повышение давления для завершения цикла на испытательном стенде. Чтобы достичь этого, было решено включить мой масштабированный индуктор в оборудование насоса Raptor. Для обеспечения плавного перехода от задней кромки масштабированного индуктора к передней кромке насоса Raptor потребовался специальный статор. Используя ANSYS Blade-Gen для создания лопастей, NUMECA Autogrid для создания 3D-сетки и ANSYS CFX, я выполнил CFD-моделирование нескольких рядов лопастей для повторения различных геометрических форм лопастей.
После пары итераций я создал предварительную гидросистему без видимого разделения/рециркуляции потока и с желаемым углом наклона крыльчатки.
Модификации установки для испытания расхода воды в насосе
Кавитация общего индуктора
Я успешно получил модификацию установки SpaceX для испытания потока воды в насосах, чтобы обеспечить оптический доступ для изучения кавитации индукторов Raptor Ch5 и LOX. На этапе проектирования я выполнял такие обязанности, как: выбор прозрачного материала, создание САПР, «ручные расчеты», статический структурный анализ в ANSYS и чертежи в соответствии со стандартами геометрических размеров и допусков. Вскоре после представления обзоров проекта я приступил к работе инженером-строителем и связался как с внутренним, так и с внешним поставщиком, чтобы гарантировать, что оборудование будет изготовлено вовремя и в рамках бюджета. Затем последовала интеграция оборудования на испытательный стенд насоса, закупка и установка освещения и выбор высокоскоростных камер.
В заключение я представил SpaceX первое в истории видео о индукторной кавитации.
Статический огонь Raptor Engine
Звук включен!
3 февраля 2019 года компания SpaceX успешно провела пуск своего летного двигателя Raptor.
SpaceX готовит Starship, Super Heavy к еще одной неделе испытаний Raptor
SpaceX продолжает круглосуточно работать над подготовкой своих последних прототипов Starship и Super Heavy к еще одной неделе испытаний, которые, вероятно, сосредоточены на запуске двигателей Raptor, установленных на каждом из них. средство передвижения.
Компания SpaceX, известная как Booster 7 и Ship 24, медленно тестирует оба прототипа в течение примерно четырех месяцев, начиная с апреля и мая соответственно. Только в начале августа компания осторожно начала попытки зажечь свои двигатели Raptor в рамках процесса, известного как статические огневые испытания — безусловно, самой сложной и важной части подготовки обоих автомобилей к полету.
Благодаря прогрессу, достигнутому в 2021 году, SpaceX уже имеет значительный опыт испытаний более раннего прототипа звездолета орбитального класса на земле, но процесс испытаний корабля 24 все еще свеж и незнаком по ряду причин. Для Booster 7 задачи еще сложнее.
Кто готов к статической стрельбе завтра? Запланировано закрытие дороги/пляжа, и было доставлено уведомление о избыточном давлении. 🔥🚀🔥@NASASpaceflight pic.twitter.com/2Wf5YtU4E9
— Мэри (@BocaChicaGal) 6 сентября 2022 г.
Помимо значительных изменений конструкции, внесенных в Starship и Super Heavy за последний год, поскольку SpaceX продолжает совершенствовать ракету, компания также разработала существенно иную версию своего двигателя Raptor. По сравнению с Raptor V1, Raptor V2 выглядит почти как новый двигатель и может развивать тягу примерно на 25% больше (230 тонн против 185 тонн). SpaceX также изменила работу двигателя, особенно во время запуска и остановки, что еще больше ослабило ценность прошлого опыта испытаний двигателей Raptor V1 и V1.
5 на корабле 20 и ускорителях 3 и 4.
Другими словами, при тестировании двигателей Корабля 24 и ракеты-носителя 7 SpaceX, по сути, начинает с нуля. Многие аспекты испытаний — подготовка топлива, тепловые характеристики, заправка, дезаправка, некоторые испытательные стенды — скорее всего, в основном не изменились, но почти на каждый аспект ракеты влияют ее двигатели.
Raptor V1.5 против V2. Combined, Booster 7 и Ship 24 оснащены 39 двигателями Raptor V2.
До того, как SpaceX начала тестировать двигатели Raptor V2 на прототипах звездолетов и ракет-носителей, было неясно, сделают ли изменения между V1.5 и V2 недействительными многие предыдущие испытания. После начала статических огневых испытаний ракеты-носителя 7 и корабля 24 стало ясно, что многое из этой предыдущей работы необходимо переделать. Также ясно, что, несмотря на некоторые упрощения в конструкции Raptor V2, работать с двигателем на Starship и Super Heavy гораздо сложнее.
С середины июля SpaceX завершила около 15-20 тестов «запуска» между кораблем 24 и ракетой-носителем 7 — больше таких тестов, чем любой другой прототип в истории Starbase.
В ходе испытаний на заправку газ под высоким давлением проходит через насосы Raptor, чтобы раскрутить их, ничего не воспламеняясь. Непонятно, почему проводится так много таких испытаний, что получает от этого SpaceX или почему компания, похоже, полностью прекратила проведение тестов с предварительным сжиганием (более реалистичное вращение с частичным сгоранием).
Несмотря на это, через восемь недель после начала испытаний двигателей ракета-носитель 7 выполнила только три статических пожара (два с одним двигателем, один максимум с тремя или четырьмя двигателями), а Корабль 24 выполнил только один статический пожар с двумя двигателями. . Прежде чем любой из транспортных средств можно будет считать готовым к полету, день, который может никогда не наступить, каждому, вероятно, придется провести несколько успешных статических стрельб со всеми своими двигателями Raptor (6 на S24 и 33 на B7).
Если темпы испытаний ракеты-носителя 7 не изменятся, транспортное средство может пройти несколько месяцев до полной попытки статического запуска с 33 двигателями — возможно, самого важного и неопределенного испытания, стоящего между SpaceX и первой попыткой орбитального запуска Starship. Путь корабля 24 к летной готовности должен быть проще, но, похоже, он испытывает почти такие же трудности.
По словам генерального директора Илона Маска, «предпринимаются интенсивные усилия», чтобы гарантировать, что двигатели Super Heavy B7 Raptor будут хорошо сдержаны во время аномалий, чтобы отказ одного двигателя не повредил или не уничтожил ракету-носитель, другие двигатели или запуск. подушка. Это, безусловно, может усложнить процесс тестирования Booster 7, и вполне вероятно, что SpaceX предпринимает некоторые из тех же действий для защиты корабля 249.0003
RVAC #65 pic.twitter.com/PCBvW1Sz8p
— Аэрофотосъемка RGV (@RGVaerialphotos) 2 сентября 2022 г.
