научная статья на свободную тему. статья научная. Ключевые слова История развития
 Скачать 17.04 Kb.
|
|
Ключевые слова: История развития raptor Новый двигатель Raptor от SpaceX-это двигатель с полным циклом сгорания, работающий на метане, и его очень сложно разработать. Ни один двигатель, подобный этому, никогда раньше не летал.Ракеты - это в основном просто топливо с какой-то оболочкой вокруг него, чтобы удерживать его на месте, и на спине у них есть штука, которая может очень быстро выбрасывать указанное топливо. И чтобы еще больше упростить это, чем быстрее вы сможете выбросить это топливо, тем лучше. Raptor предназначен для питания новых многоразовых транспортных средств, которые строит SpaceX, космического корабля Starship и сверхтяжелой ракеты. В совокупности эти огромные машины предназначены для доставки до 100 человек в космос, возможно, на Луну и Марс, а предварительный запуск людей вокруг Луны запланирован на 2023 год. Движок разрабатывался большую часть десятилетия, пройдя ряд итераций. По своей сути он похож на другие двигатели, сжигающие химическое топливо для создания тяги. Но его использование жидкого кислорода и метана – нечто в значительной степени беспрецедентное в ракетной промышленности – и его инновационный дизайн означают, что он может стать козырем SpaceX, когда дело дойдет до исследования Солнечной системы. Существующий двигатель SpaceX называется Merlin, который используется на его действующих ракетах Falcon 9 и Falcon Heavy, но Raptor предвещает значительное улучшение. Во - первых, он имеет вдвое большую тягу, чем его предшественник, благодаря гораздо более высокому давлению, 380 000 фунтов тяги на уровне моря против 190 000 фунтов, несмотря на аналогичный размер. SpaceX Raptor-это ракетный двигатель криогенного ступенчатого сгорания, предназначенный для питания высокопроизводительных нижней и верхней ступеней для Системы межпланетного транспорта. У него более чем в три раза больше тяги двигателей Merlin 1D SpaceX, приводящих в движение ракеты Falcon 9 и тяжелые ракеты Falcon, и он находится в шаге от топлива на основе керосина. Raptor потребляет комбинацию жидкого метана и жидкого кислорода в цикле поэтапного сгорания с Полным потоком. Raptor впервые обсуждался SpaceX в 2009 году, когда небольшая команда инженеров SpaceX, работала над новым двигателем верхней ступени, работающим на LOX/LH2. В то же время SpaceX следовала по маршруту, по которому увеличенный двигатель Merlin, называемый Merlin 2, будет приводить в действие первую ступень будущих ракет Falcon, продолжая использовать топливо LOX/RP-1, но переключаясь на высокопроизводительный замкнутый цикл вместо открытого цикла, используемого в серии Merlin 1. Согласно проекту 2010 года, двигатель разгонного блока Raptor должен был обеспечивать вакуумную тягу в 667 Килоньютонн, разработанную для использования на разгонном блоке тяжелого транспортного средства Falcon X или Falcon XX. К началу 2012 года концепция Raptor была радикально изменена в соответствии с изменением направления в SpaceX-отказ от комбинации ракет – носителей RP-1/LOX для своей будущей ракеты-носителя и выбор в пользу двигателей, работающих на метане, по причинам, изложенным выше, включая возможное производство метана с использованием ресурсов на Марсе плюс преимущества более высокой производительности и лучшей среды двигателя для повторного использования. В конце 2012 года SpaceX признала новое направление в двигательной технике и подтвердила, что Raptor теперь является названием семейства двигателей для питания как больших ускорителей, так и верхних ступеней, оптимизированных для работы в вакууме. Программа испытаний Raptor была анонсирована в октябре 2013 года, когда SpaceX планирует использовать Космический центр Стенниса НАСА в Миссисипи для тестирования компонентов, прежде чем перенести полномасштабные испытания двигателя на завод по разработке и испытаниям ракет компании в Макгрегоре, штат Техас. Оснащение испытательного стенда E2 в Стеннисе для обработки жидкого метана было завершено к апрелю 2014 года, а испытания форсунок и форсунок Raptor начались в следующем месяце. Стенд E2 рассчитан только на двигатели мощностью до 440 килоньютонн, что позволяет проводить испытания форсунок и форсунок Raptor, но не интегрированной системы двигателя. Это было в 2013 году, когда были опубликованы первые данные о производительности Raptor, что положило начало длительному периоду путаницы, потому что представители SpaceX дали сильно различающиеся показатели производительности в течение следующих полутора лет. Первоначальное число, указанное для оценки тяги Raptor, составляло 2940 Килоньютонн, но в презентации в начале 2014 года была показана гораздо более мощная конструкция двигателя с тягой более 4400 кН. В середине 2014 года это число было дополнительно увеличено до целевого показателя уровня моря почти в семь меганевтонов. Объяснение различным целям тяги было дано руководителем разработки Raptor Джеффом Торнбургом, который заявил, что Raptor-это масштабируемая конструкция двигателя. Вполне вероятно, что SpaceX разрабатывала проекты сверхвысоких версий Raptor при прохождении итераций проектирования Колониального транспортера Марса, переименованного в 2016 году в Межпланетную транспортную систему. В январе 2015 года Илон Маск уточнил производительность Raptor до более низкой цели в 2300 кН, что подняло вопрос о количестве двигателей, которые потребуются для будущей ракеты – носителя SpaceX, чтобы отправить 100 метрических тонн полезной нагрузки на поверхность Марса-цель, которая оставалась неизменной, несмотря на изменение показателей производительности Raptor. Испытания Стенниса в 2014 году успешно продемонстрировали форсунки двигателя и испытания на предсжиге кислорода, проведенные в 2015 году. В общей сложности 76 горячих пожаров были осуществлены в ходе кампании в период с апреля по август 2015 года за совокупное время тестирования в несколько сотен секунд. Операции в Стеннисе завершились в 2015 году, хотя SpaceX может вернуться на объект для будущих испытаний вариаций Raptor. Первый прототип Raptor прибыл на объект SpaceX в Техасе в августе 2016 года, как заметили наблюдатели, которые внимательно следят за деятельностью на базе. SpaceX подтвердила, что Макгрегору был доставлен Raptor, хотя возникли некоторые вопросы о том, был ли двигатель уменьшенной или полномасштабной версией и будет ли при первоначальных испытаниях двигатель работать при более низких давлениях. Первый испытательный запуск Raptor был проведен 25 сентября 2016 года в вечерние часы по местному времени. Это испытание было идеально приурочено к выступлению Маска на Международном астронавтическом конгрессе два дня спустя, где он должен был представить подробную дорожную карту для планов SpaceX по исследованию и заселению Марса. И, несмотря на всю сложность, SpaceX развивает этот движок быстрыми темпами. Учитывая то, сколько изменений SpaceX сделала с их двигателем Merlin за десять лет, и то, что компания находится на начальных этапах развития Raptor, можно предположить, что он будет только лучше и лучше.В общем, движок Raptor – король в своём королевстве. Это фантастический двигатель для достижения целей SpaceX. |