SuperDraco - Википедия - SuperDraco

SuperDraco
Ракетные двигатели SuperDraco на заводе SpaceX в Хоторне (16789102495) .jpg
Пара ракетных двигателей SuperDraco на Объект SpaceX в Хоторне
Страна происхожденияСоединенные Штаты
ПроизводительSpaceX
ЗаявлениеЗапуск системы побега, механическая посадка[1]
Положение делОперативный
Жидкостный двигатель
ПропеллентNTO[2][3] / MMH[2][3]
Спектакль
Тяга (SL)71000 ньютонов (16000 фунтов-силы),[4] индивидуально
32,000 фунт-сила, двухмоторный кластер[5]
Давление в камере6900 килопаскалей (1000 фунтов на кв. Дюйм)[1]
язр (SL)235 с (2,30 км / с)[6]
Время горения25 секунд[6]
Топливная способность1388 кг (3060 фунтов)[3]
Используется в
SpaceX Dragon 2 - Экипаж, DragonFly

SuperDraco это гиперголический пропеллент жидкость ракетный двигатель спроектирован и построен SpaceX. Это часть SpaceX Draco семейство ракетных двигателей. Резервный массив из восьми двигателей SuperDraco обеспечивает отказоустойчивой движитель для использования в качестве система аварийного выхода для SpaceX Dragon 2 пассажирский космическая капсула.

В ракетных двигателях SuperDraco используется хранимый (некриогенный) гиперголический пропеллент что позволяет запускать двигатели через много месяцев после заправки и запуска. Они сочетают в себе функции как система управления реакцией и главный маршевый двигатель.

Двигатели используются на транспорт для экипажа рейсы в низкая околоземная орбита, а также планировалось использовать для управления входом, спуском и посадкой ныне отмененного Красный дракон к Марс.

SuperDracos используются на SpaceX Dragon 2 транспортировка экипажа космическая капсула и использовались на DragonFly, прототип маловысотной многоразовой ракеты, которая использовалась для летные испытания различные аспекты авиационно-десантной техники. Хотя двигатель способен развивать тягу 73000 ньютонов (16400 фунтов силы), во время испытаний DragonFly двигатели будут задушен до 68 170 ньютонов (15 325 фунтов-силы) для поддержания устойчивости автомобиля.[6]

История

1 февраля 2012 года SpaceX объявила, что завершила разработку новой, более мощной версии хранимое топливо ракетный двигатель, этот называется SuperDraco. Эта высокая тяга гиперголичный двигатель - примерно в 200 раз мощнее, чем Драко Гиперголический двигатель подруливающего устройства RCS - обеспечивает возможность глубокого дросселирования,[7] и, как и двигатель Draco, был разработан для обеспечения возможности многократного перезапуска и использования того же общего гиперголического топлива, что и Draco. Его основная цель - быть для SpaceX система прерывания запуска (LAS) на космическом корабле Dragon. Согласно пресс-релизу НАСА, у двигателя переходный режим от зажигания до полной тяги составляет 100 мс. Ожидается, что во время прерывания запуска восемь SuperDracos будут стрелять в течение 5 секунд на полной тяге. Разработка двигателя частично финансировалась НАСА. CCDev 2 программа.

Имя: Драко происходит от греческого drakn для дракона. Драко (созвездие) созвездие (Дракон) в полярной области Северного полушария возле Цефея и Большой Медведицы.

Дизайн

В двигателях SuperDraco используется хранимое топливо смесь монометилгидразин[2] топливо и тетроксид диазота[2] окислитель. Их можно перезапускать много раз, и они могут сильно уменьшить их тягу обеспечение точного контроля во время пропульсивная посадка капсулы Дракона.[8]

SuperDraco - третий по мощности двигатель, разработанный SpaceX. Это примерно в 200 раз[9] такой же мощный, как двигатель Драко. Для сравнения, он более чем в два раза мощнее, чем Пустельга двигатель, который использовался в SpaceX Сокол 1 ракета-носитель вторая стадия, около 1/9 тяги Мерлин 1D двигатель, и ожидается, что он будет на 1/26 от мощности SpaceX Raptor двигатель.

Помимо использования двигателей SuperDraco для высадки на Землю с двигателями, Исследовательский центр Эймса НАСА изучал возможность Марсианский посадочный модуль Dragon для научных исследований до 2017 г.[10] Предварительный анализ в 2011 году показал, что окончательное замедление будет в пределах возможностей двигателя SuperDraco с ретро-двигателем.[10][11]

SuperDraco разработан, чтобы дроссельный, от 100 до 20% полной тяги.[7] Это могло бы использоваться для контролируемой точности пропульсивные посадки космического корабля Dragon V2.

Тестирование двигателя

Мозаика для испытаний SuperDraco

Программа разработки двигателей SuperDraco включала обширную программа испытаний это длилось несколько лет. По состоянию на декабрь 2012 г., двигатели для наземных испытаний SuperDraco были запущены в общей сложности 58 раз с общей продолжительностью срабатывания 117 секунд, и SpaceX выразила надежду, что результаты испытаний превысят первоначальные требования для двигателя.[12]

Вторая версия двигателя была разработана в 2013 году, эта версия производилась с 3D печать а не традиционный техника литья. К июлю 2014 года камера сгорания двигателя, напечатанная на 3D-принтере, срабатывала более 80 раз общей продолжительностью более 300 секунд, и она также прошла полное квалификационное испытание.[7]

SuperDraco завершила квалификационные испытания в мае 2014 года, в том числе испытания «в различных условиях, включая многократные пуски, увеличенную продолжительность горения, а также экстремальные отклонения от номинального расхода топлива и температуры».[8]

К январю 2015 года SpaceX продемонстрировала полную функциональность модуля двигателя SuperDraco в МакГрегоре, штат Техас. Четыре из этих блоков двигателей, каждая из которых содержит два двигателя SuperDraco, будут использоваться в пилотируемом космическом корабле Dragon 2.[13]

В апреле 2015 года SpaceX и НАСА установили временные рамки для тестирования двигателей Dragon 2 SuperDraco с помощью теста на прерывание. В конечном итоге испытание проводилось 6 мая 2015 г. на испытательном стенде в г. Мыс Канаверал База ВВС SLC-40.[14] и был успешным.[15]

20 апреля 2019 года капсула SpaceX Crew Dragon, использовавшаяся на DM-1, была уничтожена во время испытания двигателей SuperDraco в зоне приземления 1.[16]

Производство

5 сентября 2013 года Илон Маск твитнул изображение камеры ракеты SuperDraco с регенеративным охлаждением, выходящей из металлического 3D-принтера EOS, и показывающее, что она состоит из Инконель суперсплав.[17] Позже было показано, что это технология производства двигателей для эшелонирования полета.

В мае 2014 года было объявлено, что летная версия двигателя SuperDraco является первым[требуется разъяснение ] от корки до корки 3D-печать ракетный двигатель. В частности, камера сгорания двигателя отпечатана из Инконель, сплав никеля и железа, с использованием процесса прямое лазерное спекание металлов, и работает на давление в камере 6900 килопаскалей (1000 фунтов на квадратный дюйм) при очень высокой температуре.[требуется разъяснение ] Двигатели заключены в защитную гондолу с нанесенным рисунком, чтобы предотвратить распространение неисправности в случае отказа двигателя.[1][18][19]

Возможность 3D-печати сложных деталей была ключом к достижению цели малой массы двигателя. По словам Илона Маска, «это очень сложный двигатель, и было очень трудно сформировать все каналы охлаждения, головку инжектора и дроссельный механизм. Возможность печатать очень высокопрочные современные сплавы ... имела решающее значение для этого. создать движок SuperDraco как есть ».[20]

Процесс 3D-печати для движка SuperDraco значительно сокращает время выполнения заказа по сравнению с традиционным В ролях частей, и "имеет превосходный сила, пластичность, и сопротивление разрушению, с меньшей изменчивостью свойства материалов."[7]

По словам Илона Маска, снижение затрат за счет 3D-печати также является значительным, в частности потому, что SpaceX может напечатать камеру с песочными часами, где вся стена состоит из внутренних охлаждающих каналов, что было бы невозможно без аддитивного производства.[21]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Бергин, Крис (30 мая 2014 г.). «SpaceX поднимает крышку на космическом корабле Dragon V2». NASAspaceflight.com. Получено 2014-05-30.
  2. ^ а б c d «SpaceX демонстрирует систему побега астронавта для космического корабля Crew Dragon». НАСА. 6 мая 2015. Получено 7 мая 2015.
  3. ^ а б c https://www.faa.gov/about/office_org/headgency_offices/ast/environmental/nepa_docs/review/launch/media/fonsi_dragon_pad_abort.pdf
  4. ^ «SpaceX завершила квалификационные испытания двигателя SuperDraco». 2014-05-28.
  5. ^ "SuperDraco | Test Fire". YouTube. 2015-11-10.
  6. ^ а б c Джеймс, Майкл; Солтон, Александрия; Даунинг, Мика (12 ноября 2013 г.), Проект экологической оценки для выдачи SpaceX экспериментального разрешения на эксплуатацию летательного аппарата Dragon Fly на испытательном полигоне МакГрегора, Техас, май 2014 г. - Приложения (PDF), Blue Ridge Research and Consulting, LCC, стр. 12
  7. ^ а б c d «SpaceX запускает 3D-печатную деталь в космос, создает камеру с печатным двигателем для космического полета экипажа». SpaceX. 2014-07-31. Получено 2014-08-01. По сравнению с традиционно литой деталью напечатанная [деталь] имеет превосходную прочность, пластичность и сопротивление разрушению при меньшем разбросе свойств материалов. ... Камера регенеративно охлаждается и напечатана из высокопрочного суперсплава Inconel. Печать камеры привела к сокращению времени выполнения заказа на порядок по сравнению с традиционной 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 покидания при запуске, так и в профиле горения при посадке, успешно снижая тягу от 20% до 100%. На сегодняшний день камера была обожжена более 80 раз, при этом горячий огонь продолжался более 300 секунд.
  8. ^ а б "Подруливающее устройство SuperDraco обеспечивает революционную систему спасения от старта (испытание ракетного двигателя)". Satnews Daily. 2014-05-27. Получено 2014-05-28.
  9. ^ «SpaceX Test Fires Engine Prototype Engine for Astronaut Escape System». НАСА. 2012-02-01. Получено 2012-02-01.
  10. ^ а б "Красный дракон" (PDF), Возможность создания марсианского посадочного модуля Dragon для научных исследований и исследований человека-предшественников, 8m.net, 31 октября 2011 г., получено 2012-05-14
  11. ^ "КОНСУЛЬТАТИВНЫЙ СОВЕТ НАСА (НАК) - Отчет научного комитета" (PDF). Исследовательский центр Эймса, НАСА. 1 ноября 2011. Архивировано с оригинал (PDF) на 2013-01-20. Получено 2012-05-01.
  12. ^ Персонал (2012-12-14). «Отчет НАСА об окупаемости инвестиций» (PDF). Получено 2015-12-30.
  13. ^ «Полная функциональность реактивных ранцев Crew Dragon SuperDraco продемонстрирована во время испытаний на огне в МакГрегоре, штат Техас». Vine.co. Лоза. Получено 24 января 2015.
  14. ^ Кларк, Стивен (21 апреля 2015 г.). «Набор для испытаний на прерывание Dragon Pad в начале мая». Космический полет сейчас.
  15. ^ Бергер, Эрик (2016-04-30). «Подруливающее устройство SuperDraco разгоняется с места до 100 миль в час за 1,2 секунды». Ars Technica. Получено 2017-02-04.
  16. ^ «Космический корабль SpaceX Crew Dragon был уничтожен в результате неудачного испытания, - подтверждает компания». www.cbsnews.com. Получено 2019-05-03.
  17. ^ https://twitter.com/elonmusk/status/375737311641628672?screen_name=elonmusk
  18. ^ Норрис, Гай (30.05.2014). "SpaceX представляет" Step Change "Dragon" V2'". Авиационная неделя. Получено 2014-05-30.
  19. ^ 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 поездок астронавтов". space.com. Получено 2014-05-30.
  20. ^ Фуст, Джефф (30 мая 2014 г.). SpaceX представляет свой космический корабль 21 века"". NewSpace Journal. Получено 2014-05-31.
  21. ^ Илон Маск, Майк Суффрадини (7 июля 2015 г.). Илон Маск комментирует взрыв Falcon 9 - Huge Blow для SpaceX (2015.7.7) (видео). Архивировано из оригинал на 2015-09-06. Получено 2015-12-30.