SpaceX семейство метановых двигателей Raptor

[Дмитрий В.]

Ну и еще - ни разу не звучало, что используются переохлажденные компоненты

насколько я помню, о переохлажденных компонентах маск упоминал - когда говорил о том, какая тяга может быть достигнута на рапторе

В первой же публичной презентации МСТ в 2016 г.: DEEP-CRYO METHALOX.

Куда уж яснее.

[C-300-2]

ни разу не звучало, что используются переохлажденные компоненты

SUPER HEAVY
uses sub-cooled liquid methane and liquid oxygen (CH4/LOX) propellants.

ITS Propulsion – The evolution of the SpaceX Raptor engine
engines would use subcooled liquid methane and oxygen as propellant.

В первой же публичной презентации МСТ в 2016 г.: DEEP-CRYO METHALOX.

Куда уж яснее.

Ну то бишь гипотеза о снижении давления насыщенных паров за счёт использования переохлаждённых компонентов топлива и, как следствие, отказ от БНА обретает некие черты. 
Коллеги, а до какой температуры переохлаждают кислород?   А то было б интересно по Варгафтику прикинуть, какое там давление насыщенных паров в итоге выходит.

[vlad7308]

Ну и еще - ни разу не звучало, что используются переохлажденные компоненты

насколько я помню, о переохлажденных компонентах маск упоминал - когда говорил о том, какая тяга может быть достигнута на рапторе

В первой же публичной презентации МСТ в 2016 г.: DEEP-CRYO METHALOX.

Куда уж яснее.

я имел ввиду текущие дела. "Используются" у меня в настоящем времени.

А чего там презентовали в 2016 - вообще неважно. Там и диаметр 12м, и углепластик, и тп. Вообще все другое. Собственно, это были тогда веселые картинки, а не проект. А бумага все стерпит.

[Stimbergi]

я имел ввиду текущие дела. "Используются" у меня в настоящем времени.

Great video. Couple notes: Raptor designed for subcooled CH4/O2, so propellant density & thrust increase up to ~8%, as needed for mission. 380 Isp & up to 50% thrust/weight improvement over time. Merlin thrust/weight doubled from V1, but Raptor is closer to optimum.
26 мая 2019 г
https://twitter.com/elonmusk/status/1132386984444383233

[Stimbergi]

Маск говорил, что больше 120 тонн движок не дал.

https://3dnews.ru/1034540

А откуда 120 тонн?

[Apollo13]

А можно ссылку? Я наверно пропустил.

https://3dnews.ru/1034540

И где там про 120 тонн?

[Искандер]

Ммм в старшипе же наддув основными компонентами. Переохлажденные наверно нельзя или очень затруднительно в таком случае?

Типа газы наддува замёрзнут и давление уменьшится?..

Ну, это вполне гипотеза. Но. Но надо аккуратно считать тепловой баланс: есть же тепловой поток от стенок, греющий в т. ч. газ наддува (особенно на активном участке траектории).

именно это я имел ввиду, написав "очень затруднительно". Это предположение всего лишь.
Ну и еще - ни разу не звучало, что используются переохлажденные компоненты.

На этапе испытаний - да, не звучало. Но Маск планировал переохлажденные компоненты топлива.

[vlad7308]

Окей, уговорили
Raptor is designed for subcooled components.
(Кстати это имеет смысл только для пуска имхо. Всякие там дозаправки, долгие полеты и тп - там никаких subcooled components уже не будет ведь)
Можно предположить, что охлаждать будут почти до Тплавления (кстати, при НУ Тплавления метана -182,5С это почти Ткипения кислорода -183С). При такой Т давление насыщенных паров очень мало. Значит для поддержания давления наддува надо активно дуть в бак, с избытком, чтобы лишнее стравливать в дренаж, поддерживая таким образом постоянное давление, не зависящее от текущих условий. Так?
На старте можно дуть от наземной установки. В полете - от работающих двигателей забирать тепло. А при повторном включении на опорной орбите например? Для довыведения\ухода на межпланетные траектории, и тп.
Тогда получается, нужен отдельный газогенератор для наддува. Причем это в случае, если со структурной целостностью без наддува проблем в принципе нет, и наддув нужен только для запуска двигателей. В невесомости и после вывода - это скорее всего так есть. Но если наддув все таки нужен постоянно... то ещё хуже

[Apollo13]

Тогда получается, нужен отдельный газогенератор для наддува. Причем это в случае, если со структурной целостностью без наддува проблем в принципе нет, и наддув нужен только для запуска двигателей. В невесомости и после вывода - это скорее всего так есть. Но если наддув все таки нужен постоянно... то ещё хуже

Я так понимаю в итоге все это должно работать примерно как планировалось IVF у ULA

https://www.ulalaunch.com/docs/default-source/extended-duration/development-status-of-an-integrated-propulsion-and-power-system-for-long-duration-cryogenic-spaceflight-2012.pdf

https://www.ulalaunch.com/docs/default-source/upper-stages/aces-overview-25may2018-isdc.pdf

[C-300-2]

При такой Т давление насыщенных паров очень мало. Значит для поддержания давления наддува надо активно дуть в бак, с избытком

А зачем активно? Температуру газа наддува повыше - это позволит снизить расход газа.

Вон, на изделиях Южмаша вообще применён сверхгорячий газ наддува, и алюминиевый бак держит, и компоненты не испаряются...

А при повторном включении на опорной орбите например?

Я б применил извращённую схему 

Запуск от маленьких бачков, которые наддуваем гелием. А как двигун выйдет на режим, то наддувать основными компонентами бак и пополнить пусковые бачки.

П. С. А точно баки там основными компонентами наддуваются, а не гелием?
И хотелось бы повторить вопрос - до скольки по температуре переохлаждают кислород? 

[Salo]

Гелием и ЕМНИП на 10 градусов выше температуры плавления.

[Stimbergi]

Тогда получается, нужен отдельный газогенератор для наддува.

И он там будет.
Примерная схема:

Причем это в случае, если со структурной целостностью без наддува проблем в принципе нет, и наддув нужен только для запуска двигателей. В невесомости и после вывода - это скорее всего так есть. Но если наддув все таки нужен постоянно... то ещё хуже

Наддув постоянно не нужен - Старшип способен сохранять структурную целостность без наддува баков (конечно до начала заправки основных баков). Из презентации 2019 года - во время перелета к Марсу основные баки будут вентилироваться. Но это скорее всего будет отдельная версия Старшипа с увеличенными посадочными баками. Для остальных версий предполагается наличие остаточного жидкого метана и кислорода в основных баках - которые будут использоваться для дополнительного охлаждения и наддува основных баков во время повторного входа.

[Stimbergi]

П. С. А точно баки там основными компонентами наддуваются, а не гелием?

Точно. Наддув гелием стали временно применять для метанового посадочного бака - потому что во время маневра с переворотом жидкий метан сильно плескался, что приводило к падению давления наддува. Кислородный посадочный бак на макушке получается как бы зафиксирован во время переворота, а вот метановый описывает большой радиус. Но была и неофициальная версия, что остаточный метан в основном баке заливает верхнюю полусферу посадочного.
В любом случае начиная с SN11 от наддува гелием планировали полностью отказаться.

[C-300-2]

И он там будет.
Примерная схема:

Опачки! 

А откуда схема?
А то по ней выходит, что входное давление в Раптор ажно 35 атмосфер (ну, вычесть ещё гидравлические потери по трубопроводам/клапанам). Такое обеспечивается обычно бустерными насосными агрегатами.
О чём я выше в теме и писал - возможно, у них бустер один на выходе из бака.

[Stimbergi]

Опачки!
А откуда схема?

Это любительская схема с NSF. https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=49622.msg2171050#msg2171050
Но тот же принцип можно использовать и для наддува посадочных баков для Рапторов.

[C-300-2]

Это любительская схема с NSF. https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=49622.msg2171050#msg2171050
Но тот же принцип можно использовать и для наддува посадочных баков для Рапторов.

То есть это реконструкция реальной ПГС ступени Старшипа? Или просто мнение с НСФ - "как бы я сделал, если бы был главным конструктором"?

[Stimbergi]

То есть это реконструкция реальной ПГС ступени Старшипа? Или просто мнение с НСФ - "как бы я сделал, если бы был главным конструктором"?

Мнение с НСФ основанное на официальных заявлениях https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=46574.0

[C-300-2]

Мнение с НСФ основанное на официальных заявлениях https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=46574.0

пОнято! Спасибо за науку! 

[Верный Союзник с Окинавы]

Так, у меня перевод Ignition появился, куда кидать?

[DiZed]

Так, у меня перевод Ignition появился, куда кидать?

есть тема, целиком посвященная этой книге
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=13513.msg1495033#msg1495033