СуперДрако
 Пара ракетных двигателей SuperDraco на объекте SpaceX в Хоторне | |
| Страна происхождения | Соединенные Штаты |
|---|---|
| Производитель | SpaceX |
| Приложение | Старт аварийно-спасательной системы , маршевая посадка. [1] |
| Статус | Оперативный |
| Жидкотопливный двигатель | |
| Порох | НИЧЕГО [2] [3] / ММХ [2] [3] |
| Производительность | |
| Тяга, на уровне моря | 71 кН (16000 фунтов силы), [4] индивидуально 32 000 фунтов силы, двухмоторная группа [5] |
| в камере Давление | 6,9 МПа (1000 фунтов на квадратный дюйм) [1] |
| Удельный импульс , на уровне моря | 235 с (2,30 км/с) [6] |
| Время горения | 25 секунд [6] |
| Запас топлива | 1388 кг (3060 фунтов) [3] |
| Используется в | |
| SpaceX Dragon 2 — экипаж, DragonFly | |
SuperDraco — гиперголический ракетный двигатель, разработанный и изготовленный SpaceX . Он входит в SpaceX Draco семейство ракетных двигателей . Резервный массив из восьми двигателей SuperDraco обеспечивает отказоустойчивую двигательную установку для использования в качестве системы эвакуации при запуске SpaceX Dragon 2 с пассажирами , космической капсулы .
В ракетных двигателях SuperDraco используется хранимое (некриогенное) гиперголическое топливо , которое позволяет запускать двигатели через много месяцев после заправки и запуска. Они совмещают в себе функции как системы управления реакцией , так и главного маршевого двигателя . Гиперголическое топливо не требует внешнего источника воспламенения, что обеспечивает повышенную надежность космического корабля. [7]
Двигатели используются в полетах по транспортировке экипажа на низкую околоземную орбиту , а также, по проекту, будут использоваться для управления посадкой, спуском и посадкой корабля Red Dragon на Марс , который теперь отменен .
SuperDracos используются в SpaceX Dragon 2 для перевозки экипажа космической капсуле , а также в DragonFly , прототипе маловысотной многоразовой ракеты, которая использовалась для летных испытаний различных аспектов технологии двигательной посадки. Хотя двигатель способен развивать тягу 73 000 ньютонов (16 400 фунтов силы), во время испытаний DragonFly двигатели были дросселированы до 68 170 ньютонов (15 325 фунтов силы) для поддержания устойчивости автомобиля. [6]
История
[ редактировать ]1 февраля 2012 года SpaceX объявила, что завершила разработку новой, более мощной версии ракетного двигателя с хранимым топливом , получившего название SuperDraco . двигатель с высокой тягой Этот гиперголический — примерно в 200 раз более мощный, чем Draco RCS — обеспечивает возможность глубокого дросселирования. гиперголический двигатель [8] и, как и двигатель «Драко», он был разработан для обеспечения возможности многократного перезапуска и использования того же общего гиперголического топлива, что и «Драко». Его основной целью было создание системы прерывания запуска SpaceX (LAS) на космическом корабле Dragon. Согласно пресс-релизу НАСА, переходный процесс двигателя от зажигания до полной тяги составляет 100 мс. Ожидалось, что во время прерывания запуска восемь SuperDracos будут стрелять в течение 5 секунд на полной тяге. Разработка двигателя частично финансировалась программой НАСА CCDev 2 .
Имя: Драко происходит от греческого drakon – дракон. Дракон (созвездие) — созвездие (Дракон) в полярной области Северного полушария вблизи Цефея и Большой Медведицы.
Дизайн
[ редактировать ]В двигателях SuperDraco используется хранимая топливная смесь монометилгидразина. [2] топливо и четырехокись азота [2] окислитель . Их можно перезапускать много раз, а также они имеют возможность глубоко уменьшать тягу , обеспечивая точный контроль во время приземления капсулы Дракона. [9]
SuperDraco — третий по мощности двигатель, разработанный SpaceX. Это примерно в 200 раз. [10] такой же мощный, как двигатель Драко. Для сравнения, он более чем в два раза мощнее двигателя Kestrel , который использовался во SpaceX Falcon 1 ракеты-носителя второй ступени , примерно на 1/9 тяги двигателя Merlin 1D и, как ожидается, будет на 1/26 мощности двигателя SpaceX. Двигатель Раптор .
Помимо использования двигателей SuperDraco для механической посадки на Землю, Исследовательский центр Эймса НАСА изучал возможность создания марсианского спускаемого аппарата на базе Dragon для научных исследований до 2017 года. [11] Предварительный анализ, проведенный в 2011 году, показал, что окончательное замедление будет в пределах возможностей двигателя SuperDraco с ретро-двигателем. [11] [12]
SuperDraco спроектирован таким образом, чтобы обеспечить высокую степень дросселирования : от 100 до 20% полной тяги. [8] Он должен был использоваться для точно управляемой двигательной посадки космического корабля Dragon V2.
Тестирование двигателя
[ редактировать ]
Программа разработки двигателя SuperDraco включала обширную программу испытаний , продолжавшуюся несколько лет. По состоянию на декабрь 2012 г. [update]Двигатели SuperDraco для наземных испытаний были запущены в общей сложности 58 раз, общая продолжительность работы которых составила 117 секунд, и SpaceX выразила надежду, что результаты испытаний превзойдут первоначальные требования к двигателю. [13]
Вторая версия двигателя была разработана в 2013 году и изготовлена с использованием 3D-печати, а не традиционной техники литья . К июлю 2014 года камера сгорания двигателя, напечатанная на 3D-принтере, была запущена более 80 раз общей продолжительностью более 300 секунд, а также прошла полное квалификационное испытание. [8]
SuperDraco завершил квалификационные испытания в мае 2014 года, включая испытания «в различных условиях, включая многократные запуски, увеличенную продолжительность стрельбы и экстремально неноминальные расход и температуру пороха». [9]
К январю 2015 года SpaceX продемонстрировала полнофункциональную двигательную установку SuperDraco в МакГрегоре, штат Техас. Четыре таких блока двигателей, каждый из которых содержит по два двигателя SuperDraco, будут использоваться в пилотируемом космическом корабле Dragon 2. [14]
В апреле 2015 года SpaceX и НАСА установили сроки испытания двигателей SuperDraco Dragon 2 с помощью теста аварийного прерывания. В конечном итоге испытания произошли 6 мая 2015 года на испытательном стенде на базе ВВС SLC-40 на мысе Канаверал . [15] и имел успех. [16]
20 апреля 2019 года капсула SpaceX Crew Dragon, использовавшаяся на DM-1, была уничтожена во время испытания двигателей SuperDraco в Зоне приземления 1. [17]
Производство
[ редактировать ]5 сентября 2013 года Илон Маск опубликовал в Твиттере изображение камеры ракеты SuperDraco с регенеративным охлаждением, полученной из металлического 3D-принтера EOS, и указал, что она состоит из суперсплава Inconel . [18] Позже было показано, что именно такая технология производства двигателей уровня полета.
В мае 2014 года было объявлено, что летная версия двигателя SuperDraco является первой. [ нужны разъяснения ] полностью напечатанный на 3D-принтере ракетный двигатель, . В частности, камера сгорания двигателя напечатана из инконеля , сплава никеля и железа, с использованием процесса прямого лазерного спекания металла , и работает при давлении в камере 6900 килопаскалей (1000 фунтов на квадратный дюйм) при очень высокой температуре. [ нужны разъяснения ] Двигатели заключены в печатную защитную гондолу, предотвращающую распространение неисправностей в случае отказа двигателя. [1] [19] [20]
Возможность 3D-печати сложных деталей была ключом к достижению цели снижения массы двигателя. По словам Илона Маска: «Это очень сложный двигатель, и было очень сложно сформировать все каналы охлаждения, головку форсунки и механизм дросселирования. Возможность печатать очень высокопрочные современные сплавы… имела решающее значение для возможности создать движок SuperDraco таким, какой он есть». [21]
Процесс 3D-печати двигателя SuperDraco значительно сокращает время выполнения заказа по сравнению с традиционными литыми деталями и «обладает превосходной прочностью , пластичностью и сопротивлением разрушению при меньшей изменчивости свойств материалов ». [8]
По словам Илона Маска, снижение затрат за счет 3D-печати также является значительным, в частности потому, что SpaceX может напечатать камеру в виде песочных часов, вся стенка которой состоит из внутренних каналов охлаждения, что было бы невозможно без аддитивного производства. [22]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Бергин, Крис (30 мая 2014 г.). «SpaceX приоткрывает крышку космического корабля с экипажем Dragon V2» . NASAspaceflight.com . Проверено 30 мая 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «SpaceX демонстрирует систему спасения астронавтов для космического корабля Crew Dragon» . НАСА . 6 мая 2015 года . Проверено 7 мая 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 18 июля 2020 г. Проверено 24 сентября 2019 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ «SpaceX завершает квалификационные испытания двигателя SuperDraco» . 28 мая 2014 г.
- ^ «СуперДрако | Испытательный огонь» . Ютуб . 10 ноября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Джеймс, Майкл; Солтон, Александрия; Даунинг, Мика (12 ноября 2013 г.), Проект экологической экспертизы для выдачи компании SpaceX экспериментального разрешения на эксплуатацию корабля Dragon Fly на испытательном полигоне МакГрегора, штат Техас, май 2014 г. - Приложения (PDF) , Blue Ridge Research and Consulting, LCC , с. 12
- ^ Кларк, Джон (1972). Зажигание! Неофициальная история жидкого ракетного топлива . Издательство Университета Рутгерса. стр. 214–220. ISBN 978-0-8135-0725-5 .
- ^ Перейти обратно: а б с д «SpaceX запускает в космос 3D-печатную деталь и создает напечатанную камеру двигателя для пилотируемого космического полета» . SpaceX. 31 июля 2014 г. Проверено 1 августа 2014 г.
По сравнению с традиционно литыми деталями, напечатанная [деталь] имеет превосходную прочность, пластичность и устойчивость к разрушению при меньшей изменчивости свойств материалов. ... Камера имеет регенеративное охлаждение и напечатана из инконеля, высокоэффективного суперсплава. Печать камеры привела к сокращению времени выполнения заказа на порядок по сравнению с традиционной механической обработкой: путь от первоначальной концепции до первого горячего огня составил чуть более трех месяцев. Во время испытания горячим огнем... двигатель SuperDraco был запущен как в профиле эвакуации, так и в режиме горения при посадке, успешно дросселируя уровни тяги между 20% и 100%. На сегодняшний день из камеры было произведено более 80 выстрелов, при этом горячее пламя длилось более 300 секунд.
- ^ Перейти обратно: а б «Двигатель SuperDraco обеспечивает революционную систему аварийного спасения при запуске (испытание ракетного двигателя)» . Сатньюс Дейли . 27 мая 2014 г. Проверено 28 мая 2014 г.
- ^ «SpaceX тестирует прототип двигателя для системы спасения астронавтов» . НАСА . 01 февраля 2012 г. Проверено 1 февраля 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Красный Дракон» (PDF) , Возможность создания марсианского спускаемого аппарата на базе Дракона для научных исследований и исследований предшественников человека , 8m.net, 31 октября 2011 г., заархивировано из оригинала (PDF) 16 июня 2012 г. , получено в 2012 г. 05-14
- ^ «КОНСУЛЬТАТИВНЫЙ СОВЕТ НАСА (NAC) - Отчет научного комитета» (PDF) . Исследовательский центр Эймса, НАСА . 1 ноября 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 20 января 2013 г. Проверено 1 мая 2012 г.
- ^ Персонал (14 декабря 2012 г.). «Отчет НАСА о рентабельности инвестиций» (PDF) . Проверено 30 декабря 2015 г.
- ^ «Полная функциональность реактивных ранцев SuperDraco от Crew Dragon продемонстрирована в ходе испытаний горячим огнем в МакГрегоре, штат Техас» . vine.co. Вайн . Проверено 24 января 2015 г.
- ^ Кларк, Стивен (21 апреля 2015 г.). «Набор тестов на прерывание работы Драконьей лапы на начало мая» . Космический полет сейчас .
- ^ Бергер, Эрик (30 апреля 2016 г.). «Подруливающее устройство SuperDraco обеспечивает разгон до 100 миль в час за 1,2 секунды» . Арс Техника . Проверено 4 февраля 2017 г.
- ^ «Космический корабль SpaceX Crew Dragon был уничтожен в результате неудачного испытания, подтверждает компания» . www.cbsnews.com . Проверено 3 мая 2019 г.
- ^ @elonmusk (5 сентября 2013 г.). «Ракетная камера SpaceX SuperDraco из инконеля с рубашкой регенерационного охлаждения выходит из металлического 3D-принтера EOS» ( Твит ) – через Twitter .
- ^ Норрис, Гай (30 мая 2014 г.). «SpaceX представляет «Step Change» Dragon «V2 » . Авиационная неделя . Архивировано из оригинала 31 мая 2014 г. Проверено 30 мая 2014 г.
- ^ Крамер, Мириам (30 мая 2014 г.). «SpaceX представляет космический корабль Dragon V2, пилотируемое космическое такси для астронавтов — встречайте Dragon V2: пилотируемое космическое такси SpaceX для путешествий астронавтов» . space.com . Проверено 30 мая 2014 г.
- ^ Фауст, Джефф (30 мая 2014 г.). «SpaceX представляет свой «космический корабль XXI века » . Журнал НьюКосмос . Проверено 31 мая 2014 г.
- ^ Илон Маск, Майк Суффрадини (7 июля 2015 г.). Илон Маск комментирует взрыв Falcon 9 — огромный удар для SpaceX (2015.7.7) (видео). Архивировано из оригинала 06 сентября 2015 г. Проверено 30 декабря 2015 г.
Двигатели и моторы космических кораблей |
|---|
