Raptor («Раптор») | |
---|---|
ЖРД «Раптор» на испытаниях. | |
Тип | ЖРД |
Топливо | сжиженный природный газ[1] |
Окислитель | жидкий кислород[1] |
Страна |
|
Использование | |
Применение | BFR (планируется) |
Производство | |
Конструктор |
|
Варианты | Sea-Level / Vacuum |
Массогабаритные характеристики |
|
Диаметр | 1,3 м[2] / 2,4 м[2] |
Рабочие характеристики | |
Тяга | 1 700 кН[2] / 1 900 кН[2] |
Удельный импульс | 330 с[2] / 375 с[2] |
Давление в камере сгорания | 25 МПа[2] |
Степень расширения | 40[3] / 200[3] |
Raptor («Раптор») — жидкостный ракетный двигатель, разрабатываемый компанией SpaceX. Двигатель закрытого цикла с полной газификацией компонентов топлива, работающий на жидких метане[4] и кислороде[5], планируется применять на ракете-носителе BFR.
С 2009 по 2015 год разработка двигателя финансировалась за счёт инвестиций SpaceX, без привлечения финансирования со стороны правительства США.[6][7] В январе 2016 года SpaceX заключила контракт с ВВС США на сумму $33,7 млн на разработку прототипа двигателя Raptor для использования на верхних ступенях ракет Falcon 9 и Falcon Heavy.[8][9] ВВС США увеличило финансирование на $16,9 млн, $40,8 млн и $6,5 млн в июне, октябре и декабре 2017 года соответственно.[10][11][12]
18 июня 2009 года на симпозиуме «Innovations in Orbit: An Exploration of Commercial Crew and Cargo Transportation» Американского института аэронавтики и астронавтики[en] Макс Возофф[en] впервые публично упомянул проект ракетного двигателя Raptor. Проект подразумевал использование топливной пары кислород-водород.[13][14]
28 июля 2010 года на 46-й конференции «Joint Propulsion Conference» Американского института аэронавтики и астронавтики директор испытательного комплекса SpaceX в МакГрегоре[en] Том Маркьюзик[en] представил информацию о начальных этапах проектирования двух семейств двухступенчатых ракет-носителей и двух новых ракетных двигателей для них. Планировалось, что двигатель Merlin 2 с топливной парой керосин / жидкий кислород для первых ступеней Falcon X, Falcon XX будет способен развить тягу 1 700 000 фунт-сил[en] [7562 кН] на уровне моря и 1 920 000 фунт-сил [8540 кН] в пустоте, что сделало бы его самым мощным двигателем в своем классе.[15]. Двигатель Raptor, использующий жидкий водород и жидкий кислород, имеющий в пустоте тягу 150 000 фунт-сил [667 кН], удельный импульс 470 с, предназначался для верхних ступеней сверхтяжелых ракет-носителей.[16][17][14]
В октябре 2012 года SpaceX объявила о работе над ракетным двигателем, который будет в несколько раз мощнее, чем двигатели Merlin 1, и не будет использовать топливо RP-1. Двигатель предназначался для ракеты-носителя следующего поколения под кодовым именем MCT[en], способной выводить полезную нагрузку 150—200 т на низкую околоземную орбиту, что превышает возможности SLS от НАСА.[18][14]
16 ноября 2012 года, во время выступления в Королевском обществе аэронавтики[en] в Лондоне, Илон Маск впервые объявил о разработке двигателя Raptor, использующего в качестве топлива метан.[19][5][20][21][16][17]
В октябре 2013 года SpaceX анонсировала начало испытаний узлов метанового двигателя в Космическом центре имени Джона Стенниса.[22][23] Впервые объявлена номинальная тяга двигателя — 661 000 фунт-сил [2942 кН].[24][14]
19 февраля 2014 года вице-президент SpaceX по разработке двигателей Томас Мюллер, выступая на мероприятии «Exploring the Next Frontier: The Commercialization of Space is Lifting Off» в Санта-Барбаре, сообщил, что разрабатываемый двигатель Raptor будет способен развивать тягу в 1 000 000 фунт-сил [4448 кН]. Удельный импульс составит 321 с на уровне моря и 363 с в пустоте.[25][16][17][14]
9 июня 2014 года на конференции «Space Propulsion 2014» в Кёльне Томас Мюллер объявил, что SpaceX разрабатывает многоразовый двигатель Raptor для тяжелой ракеты, предназначенной для полёта на Марс. Планировалось, что тяга двигателя для первой ступени составит 705 тс [6914 кН], что сделало бы его чуть более мощным, чем двигатель программы «Аполлон» — F-1. Высотная версия двигателя — тяга 840 тс [8238 кН], удельный импульс 380 с. Пресс-секретарь центра Стенниса — Ребекка Стрекер сообщила, что компания испытывает узлы двигателя малого масштаба на стенде E-2 в Миссисипи.[26][27][28][14]
В конце 2014 года SpaceX завершила испытания главной форсунки. Летом 2015 года команда испытательного стенда E-2 завершила полномасштабное испытание кислородного газогенератора нового двигателя; с апреля по август было выполнено 76 огневых испытаний газогенератора с общей наработкой около 400 секунд.[7]
6 января 2015 года Илон Маск заявил, что целью является тяга двигателя чуть больше 230 тс [2 256 кН], что намного ниже заявленной ранее.[29][14]
13 января 2016 года ВВС США предоставили SpaceX контракт с финансированием в размере 33,6 млн долларов на разработку прототипа двигателя Raptor, предназначенного для на верхних ступеней ракет-носителей Falcon 9 и Falcon Heavy, который также предусматривает финансирование со стороны SpaceX в размере не менее 67,3 млн долларов. Ожидалось, что работа по контракту будет завершена в 2018 году.[8][9]
Илон Маск объявил, что двигатель Raptor впервые отправится в полёт как часть BFR[30].
26 сентября 2016 года Илон Маск опубликовал в Twitter две фотографии первого испытательного запуска двигателя Raptor в сборе на испытательном комплексе SpaceX в МакГрегоре.[31][32][33] Маск сообщил, что целевая производительность — удельный импульс в пустоте — 382 с, при коэффициенте расширения сопла 150, тяга в 3 000 кН, давление в камере сгорания 300 бар [30 МПа].[34][35][36] 27 сентября он пояснил, что коэффициент расширения 150 — для испытательного образца, пустотная версия будет иметь коэффициент расширения 200.[37] Подробности были обобщены в статье о двигателе Raptor, опубликованной на следующей неделе.[38]
27 сентября 2016 года на 67-м ежегодном Международном конгрессе астронавтики в Гвадалахаре Илон Маск представил подробности концепции ITS.[39] Были даны характеристики двигателя Raptor: давление в камере сгорания 300 бар [30 МПа]; возможность дросселирования тяги в диапазоне 20—100%; номинальная тяга 3 050 кН, удельный импульс 334 с, степень расширения 40; для пустотной версии — тяга 3500 кН, удельный импульс 382 с, степень расширения 200.[3][14]
9 июня 2017 года ВВС США изменили соглашение, увеличив сумму на 16,9 млн долларов, не уточнив цели финансирования.[11][12]
К сентябрю 2017 года испытательный двигатель, в котором был применён сплав, повышающий устойчивость элементов турбонасоса кислорода к окислению, работающий с давлением в камере сгорания в 200 бар и развивающий тягу в 1 000 кН, прошёл 42 стендовых огневых испытания с общей наработкой 1200 секунд.[2][40][14]
29 сентября 2017 года в рамках 68-го ежегодного Международного конгресса астронавтики в Аделаиде Илон Маск представил новую концепцию под кодовым названием BFR[30]. Характеристики двигателя Raptor изменились: давление в камере сгорания 250 бар [25 МПа]; тяга 1 700 кН, удельный импульс 330 с; для пустотной версии — тяга 1 900 кН, удельный импульс 375 с[2][40][14].
По состоянию на сентябрь 2017 года, Raptor прошёл 42 стендовых огневых испытания с общей наработкой 1200 секунд. Самое длительное испытание продолжалось 100 секунд. Испытательный образец двигателя работал с давлением в камере сгорания равным 20 МПа. Целевое давление составляет 25 МПа, SpaceX планирует достичь 30 МПа в последующих образцах.[2][40]
В октябре 2017 года он пояснил, что лётные испытания начнутся на полноразмерном корабле (верхней ступени BFR), выполняющем «короткие прыжки» высотой в несколько сотен километров[41].
19 октября 2017 года ВВС США предоставили SpaceX на разработку прототипа ракетного двигателя Raptor дополнительное финансирование в размере 40,8 млн долларов.[10][11][12]
22 декабря 2017 года ВВС США предоставили SpaceX на разработку прототипа ракетного двигателя Raptor дополнительное финансирование в размере 6,5 млн долларов.[12]
17 сентября 2018 года на презентации, в рамках которой был представлен первый космический турист BFR Юсаку Маэдзава, информация о ракете была обновлена[42]; озвучены характеристики двигателя Raptor: целевое значение давления в камере сгорания примерно 300 бар [30 МПа]; тяга около 200 тс [1 960 кН]; потенциально-возможный удельный импульс около 380 с.
4 февраля 2019 года было проведено первое огневое испытание лётного[уточнить] образца двигателя[43][44]. Испытание продолжалось 2 секунды при давлении 170 бар, достигнута тяга 116 тс [1137 кН], что составляет 60 % от номинального значения[45].
7 февраля 2019 года проведено очередное огневое испытание с использованием «теплых» компонентов топлива, после которого Илон Маск сообщил, что двигатель подтвердил проектную мощность[46], достигнув уровня тяги в 172 тс [1686 кН] при давлении в камере сгорания 257 бар [25,7 МПа]. Предполагается прирост тяги 10—20 % при использовании переохлаждённых компонентов топлива.[47]
Двигатель Raptor будет работать с использованием наиболее эффективной замкнутой схемы с полной газификацией компонентов, в отличие от другого двигателя SpaceX — Merlin, имеющего более простую систему газогенератора с открытым циклом[20][38]. Закрытый цикл использовался на главных двигателях «Шаттла» — RS-25[48] и в нескольких российских ракетных двигателях, например, в РД-170, РД-180, РД-191[38]. При использовании цикла с полной газификацией компонентов, где поток окислителя с небольшой частью топлива будет приводить в действие турбонасос кислорода, а поток топлива с небольшой частью окислителя будет приводить в действие турбонасос метана, оба потока — окислитель и топливо — будут полностью газифицированы в отдельных газогенераторах, прежде чем попадут в камеру сгорания. До 2016 года только два ракетных двигателя с полной газификацией достигли достаточного прогресса для проведения испытаний на стендах: советский проект РД-270 в 1960-х годах и демонстратор Integrated Powerhead Demonstrator[en] компании Aerojet Rocketdyne в середине 2000-х годов[17][38].
Двигатель использует переохлажденные компоненты топлива, что позволяет увеличить массу топлива в баках за счёт увеличения плотности, увеличивает удельный импульс, тягу, а также снижает риск кавитации в турбонасосах[38].
Воспламенение топлива при запуске всех двигателей Raptor, как на площадке, так и в полёте, будет осуществляться системой искрового зажигания, что устраняет необходимость в пирофорной смеси триэтилалюминия-триэтилборана, используемой для зажигания двигателей на Falcon 9 и Falcon Heavy[38].
Заявленные характеристики двигателя Raptor в процессе проектирования в течение 2012 — 2017 годов варьировались в широком диапазоне, от высокого значения целевой пустотной тяги в 8 200 кН[28] до более поздней, гораздо более низкой цели в 1 900 кН. С 2018 года ожидается, что рабочий двигатель будет иметь удельный импульс 380 с в пустоте и 330 с у земли[42][2].
Raptor (ракетный двигатель) на Викискладе |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .