SpaceX семейство метановых двигателей Raptor

[cross-track]

A TRW employee, Tom Mueller, got bored with his day job and started working in his spare time on engines for model rockets.

Красивая сказка. В реальности же

Tom Mueller was a lead engineer for development of the LCPE,^[2][3] a 650,000 lbf thrust LOX/LH2 engine. In the summer of 2000, this LCPE was successfully hot fire tested at 100 percent of its rated thrust as well as at a 65 percent throttle condition at NASA's John C. Stennis Space Center in Mississippi.^[4] TRW changed the pintle injector configuration three times during testing to explore the engine's performance envelope; engineers also replaced the ablative chamber once while the engine was on the test stand—demonstrating the LCPE's ease of operation. Test results demonstrated that the engine was stable over a wide variety of thrust levels and propellant ratios.^[1]
Tom Mueller became TRW vice president of propulsion. In 2002, Elon Musk asked Mueller to join him as a founding member of SpaceX.

До того ему надоело работать, что стал вице-президентом TRW.

Маск его тупо купил вместе с двигателем, тут и сказочке конец.

Так в вашей же ссылке  Tom Mueller написано:

During his time at TRW, Mueller felt that his ideas were being lost in a diverse corporation and as a hobby he began to build his own engines. He would attach them to airframes and launch them in the Mojave Desert along with other members of the Reaction Research Society. In late 2001, Mueller began developing a liquid-fueled rocket engine in his garage and later moved his project to a friend's warehouse in 2002.[1] His design was the largest amateur liquid-fuel rocket engine, weighing 80 lb (36 kg) and producing 13,000 lbf (58 kN) of thrust.[1] His work caught the attention of Elon Musk, SpaceX founder.[7]

[Demir_Binici]

Ну значит готовых двигателей и сейчас не существует, есть отладочные изделия.

В этом смысле все двигатели Merlin, которые использовались до мая 2018 года вполне можно считать отладочными изделиями.

С Мерлинами вообще была интересная история, которую некоторые деятели не любят вспоминать.

Я писал о том, что Merlin летающий с мая 2018 года и Merlin летавший в марте 2006 года это весьма разные двигатели. Те "которые использовались до мая 2018 года вполне можно считать отладочными изделиями".

Возразить на это нечего. Вы начали вспоминать, про ещё более ранние наработки.

Таким образом, Маск воспользовался готовым двигателем разработанным в NASA-TRW, так что тут скорее всего отладочного изделия не было.

Таким образом, вы в очередной раз сели в лужу. И чьи там наработки использовались при создании окончательной версии Merlin-1D+ никакого отношения к обсуждению не имеет. Какая разница, чем там SpaceX воспользовались и кого там Маск купил? Факт в том, что прошло 12 лет с момента начала лётных испытаний Merlin и до появления той версии, которая стала финальной.

[nonconvex]

Ну значит готовых двигателей и сейчас не существует, есть отладочные изделия.

В этом смысле все двигатели Merlin, которые использовались до мая 2018 года вполне можно считать отладочными изделиями.

С Мерлинами вообще была интересная история, которую некоторые деятели не любят вспоминать.

Я писал о том, что Merlin летающий с мая 2018 года и Merlin летавший в марте 2006 года это весьма разные двигатели. Те "которые использовались до мая 2018 года вполне можно считать отладочными изделиями".

Возразить на это нечего. Вы начали вспоминать, про ещё более ранние наработки.

Вы просто не можете понять, о чем тут речь, потому что абсолютно не в теме промышленного производства. Маск изначально получил концептуально чистый, отлаженный двигатель. Дальнейшие его модификации намного проще, чем если бы он начинал с нуля, как это и происходит с Раптором.

[Буцетам]

Насчет прожигов Merlin Vac в вакуумной камере - это Вы знаете или предполагаете?

Не знаю, предполагаю основываясь на любви Маска к простым решениям.

нихрена себе простое решение - испытывать стотонный двигатель в вакуумной камере

Ну обрезать сопло и подсунуть трубу эжектора прямо к срезу, это чуть попроще. Но это уже не совсем Merlin-vacuum. А маск мужик дотошный

Безос поясняет: "Смотри, Сойбой (Тим Дод) у BE-3U нет вакуумного сопла. Это потому что сопло будем ставить после прожига".
Выходит, Безос без трубы тестирует и без вакуумной камеры. Может кстати и Маск так делает, может я и ошибаюсь

[Demir_Binici]

Вы просто не можете понять, о чем тут речь, потому что абсолютно не в теме промышленного производства.

Зато я, и надеюсь не только я, могу прекрасно понять, что вы, выдающий себя за знатока промышленного производства, давно сели в в лужу, но вместо того, чтобы вылезти из неё и обтекать, продолжаете в ней барахтаться, всё больше вываливаясь в грязи. Здесь речь идёт не столько о промышленном производстве, сколько о разработке.

Напомню, с чего  начался этот тред, с темы которого вы постоянно пытаетесь соскочить, вспоминая ранние этапы создания Merlin, не имеющие прямого отношения к данному вопросу.

Ни один килограмм ПН еще не выведен на орбиту, а двигатели как первой, так и второй ступеней уже в третьей модификации. Почему?

Потому, что отрабатывается возврат ступеней и многоразовых двигателей такой мощности никогда не существовало.

Ну значит готовых двигателей и сейчас не существует, есть отладочные изделия.

В этом смысле все двигатели Merlin, которые использовались до мая 2018 года вполне можно считать отладочными изделиями.

Как предшествующие Merlin 1D+ двигатели использовались на отладочных версиях ракет, предшествующих Falcon 9/Heavy Block 5, так и нынешние версии Raptor используются на отладочных версиях Starship/Super Heavy.

Я согласен с тем, что "готовых двигателей [Raptor] сейчас не существует", в том смысле, что те двигатели, которые используются сейчас, не являются самой последней, финальной версией. Сколько ещё будет итераций и сколько лет пройдёт пока наконец разработчики скажут "хватит, улучшить тут уже ничего нечего", предсказать не берусь. Но на примере Merlin видно, что разработка его велась с начала 2002 года, а завершилась она (официально) к маю 2018 года пуском первого Falcon 9 Block 5. Допускаю, что какие-то изменения (например, технологические) вносились и позже, однако о них ничего не сообщалось. Merlin 1A который использовался на Falcon 1 в марте 2006 года имел тягу 340 kN, а Merlin 1D+ на Falcon 9 в мае 2018 года имел тягу 845 kN, т.е. в 2.5 раза больше.

Вы совершенно не к месту пытаетесь приплести к этому ещё более ранние разработки. Совершенно не важно, на сколько опыт этих разработок ускорил создание самого первого Merlin.

Вы пишете совершеннейшую чушь:

Маск изначально получил концептуально чистый, отлаженный двигатель.

Это про Merlin 1A, который загорелся через 33 секунды после запуска Falcon 1? Не похоже на "отлаженный" двигатель. Или может Маск получил сразу Merlin 1D+, но 12 лет валял дурака не используя его до появления Falcon 9 Block 5?

Дальнейшие его модификации намного проще, чем если бы он начинал с нуля, как это и происходит с Раптором.

Это с чего вдруг? Вы утверждаете, что SpaceX чего-то там такое получили. Хорошо, что-то получили. Дальше что? Вот на основе этого полученного они и сделали Merlin 1A. Отчего вдруг "дальнейшие то его модификации проще", да ещё по-вашему "намного проще", если всё уже получено? Дальше уже самим надо - от 340 kN к 845 kN, к включению в полёте до 5 раз, к старту при набегающем воздушном потоке, к одновременной работе 27 двигателей и к многократному применению.

Вы напрасно говорите: «И очень просто», – это очень непросто. (c)

Я согласен с проф. Преображенским, видя что SpaceX понадобилось 18 лет на окончательную доводку Merlin. Если даже считать от первого полёта Falcon 1 до первого полёта Falcon 9 v1.1, то получается 7.5 лет. Действительно, очень непросто!

Возвращаясь к Raptor мы наблюдаем весьма схожую картину. Разработку некоторого метанового двигателя, которому в дальнейшем досталось название Raptor, SpaceX начали в 2012 году отказавшись от дальнейшей проработки концепции водородной верхней ступени. Если считать Raptor 1 аватаром Merlin 1A, то Starhopper, первый полёт которого состоялся в июле 2019 года, это аватара  Falcon 1 от марта 2006 года. Чем считать Raptor 2 которые стояли на Starship/Super Heavy? Я бы сравнил их с Merlin 1C, но это дело вкуса и не стоит обсуждений.
Что касается роли NASA в создании Merlin, то одним из официальных источников всяких спекуляций на эту тему может служить фраза из этого пресс-релиза.

На рубеже веков разработчики двигателей в Marshall стремились создать Fastrac - усовершенствованный инновационный ракетный двигатель с турбонасосом, который стал бы альтернативой SSME. Программа Fastrac была закрыта в 2001 году, но многие её разработки и технологии были использованы SpaceX при разработке своего оригинального двигателя Merlin 1A.

Спойлер

The Fastrac program was shuttered in 2001, but SpaceX leveraged much of the design and technology to aid development of its original Merlin 1A engine.

[свернуть]

Заслуживает внимание дискуссия в Twitter, в которой как раз приводится ссылка на этот пресс-релиз. Далее перевод:

@DrChrisCombs: Знаете ли вы, что двигатели SpaceX Merlin были созданы на основе разработанного NASA двигателя Fastrac (часть программы X-34)?
Fastrac задумывался как "усовершенствованный, инновационный" жидкостный ракетный двигатель. Звучит знакомо?
НАСА провело серию стендовых испытаний двигателя, но в 2001 году X-34 был отменен. Данные испытаний Fastrac, проекты и технологии вскоре были переданы SpaceX.
@lrocket: Не совсем. Разработка турбонасоса (turbopump) Merlin занимала слишком много времени, поэтому мы спросили NASA, можем ли мы приобрести 7 насосов Fastrac, которые были у них в рамках отмененной программы. Это могло занять целую вечность, поэтому мы обратились в компанию Barber-Nichols, которая производила насосы Fastrac для NASA.
@DrChrisCombs: То есть вы хотите сказать, что единственное, что было разработано Fastrac, это турбонасосы? Не вводит ли пресс-релиз НАСА в заблуждение относительно наследия?
@lrocket: Единственное, что было заимствовано у Fastrac, это ротор турбины (turbine wheel). Мы использовали ту же конструкцию. Все остальное было переработано, включая новые крыльчатки центробежного насоса (pump impellers), которые нам помог разработать Ray Furst из SSME.
@lrocket: Безусловно Barber-Nichols обладали огромной квалификацией в области ракетных турбонасосов благодаря своей работе над Fastrac, что нам очень помогло.
@DrChrisCombs: Спасибо — действительно ценные ответы!
@Kaputnik_2006: Какой тип форсунок (injector) использовался на Fastrac?
@lrocket: Я полагаю, у него были двухкомпонентные двухструйные форсунки (doublets), как у ранних Atlas/Delta? Только не пинтл-инжектор (pintle)!

Спойлер

@lrocket это Tom Mueller.

[свернуть]

И ещё пары интересных постов из того-же треда:

@WellDon87912284: Позвольте мне перевести! НАСА не имеет к этому прямого отношения. На самом деле им помогли Barber-Nichols. NASA имеет косвенное отношение к множеству современных технологий. Никто не отнимет это у NASA. Вы хотите свести к минимуму успех SpaceX, потому что вы Гринч.
@DrChrisCombs: Это то, с чем мы имеем дело — у фанатов есть предубеждения, и они от них не отказываются, даже когда получают новую информацию. Тяга  Merlin 1A составляла 340 kN, в сравнении со 270 kN тяги у Fastrac.

Ещё ссылка на сайт Barber Nichols, со списком их проектов, в числе которых они указывают разработку и производство турбонасосов для SpaceX.

Компания Barber-Nichols использовала свой опыт, накопленный в проектах Fastrac и Bantam, для быстрой разработки турбонасоса Merlin. Первый агрегат был доставлен заказчику менее чем через год после начала проектных работ.

Как мы видим, опыт NASA действительно помог SpaceX создать Merlin. А если сказать точнее, то помог опыт, накопленный Barber-Nichols при выполнении заказов, в том числе и для NASA. Турбонасос не скопирован из Fastrac, а разработан специально для Merlin 1. И ещё SpaceX помог опыт Ray Furst который участвовал в создании SSME, опять же для NASA. Сам Tom Mueller попал в SpaceX не молодым специалистом по распределению из института. И наверное, он не один работал, наверняка были в команде и другие опытные инженеры. В результате, команда SpaceX во главе с Томом Мюллером разработала новый, оригинальный двигатель, используя как опыт, накопленный как ими самими, так и участвовавшими в проекте сторонними специалистами и подрядчиками. Кстати, в том самом пресс-релизе NASA ровно так и написано: "Merlin 1А - оригинальный двигатель SpaceX".

Далее был долгий путь от Merlin 1 к Merlin 1D+. Увеличение тяги в 2.5 раза говорит само за себя, да и другие параметры улучшились. Разница в тяге  более чем в три раза с так и не завершённым но якобы "концептуально чистым, отлаженным двигателем" Fastrac говорит сама за себя.

[Буцетам]

Я согласен с тем, что "готовых двигателей [Raptor] сейчас не существует", в том смысле, что те двигатели, которые используются сейчас, не являются самой последней, финальной версией

Да даже это излишне строгая оценка
Двигатели по-факту производятся серийно и прошли сотни прожигов (1300 прожигов за 2024-й год!) значит они уже отработаны. 
Это я про Раптор 2, но и Раптор 1 был достаточно серийный (десятки экземпляров) и успешно отрабатывал в полёте до второго включения (+прожиг, двигатель с одним включением и прожигом это тоже двигатель, все РД-ХУZ такие).
Можно сказать что у Маска разрабатывается серия двигателей. Два двигателя из серии уже полностью готовы, разработка завершена (ЭМ-1 и ЭМ-2), а новый улучшенный ЭМ-3 ещё на стадиии испытаний...

[Буцетам]

@Kaputnik_2006: Какой тип инжектора (injector) использовал Fastrac?
@lrocket: Я полагаю, у него были doublets (?), как у ранних Atlas/Delta? Только не pintle(?)!

Речь про струйные форсунки (струйно-струйные), impinging injector. Мюллер предполагает что там были двухкомпонентные двухструйные форсунки (две струи: О и Г распыляются друг об друга). 
Ещё есть трёхструйные, например, интересно почему не они?

[Demir_Binici]

Да даже это излишне строгая оценка
Двигатели по-факту производятся серийно и прошли сотни прожигов (1300 прожигов за 2024-й год!) значит они уже отработаны.

Я написал это в том смысле, что про любой двигатель, в разработке которого не поставлена точка, можно написать "готовых двигателей сейчас не существует". 

А так конечно, Raptor-2 вполне отработанный двигатель. И Merlin-1C был вполне отработанным двигателем, и Merlin-1D (без +) тоже. А уж насколько отработанными были РД-117/РД-118. Но какой-нибудь "знаток промышленного производства" вполне может на голубом глазу заявить - "готовых двигателей до 2001 года не существовало"! А заодно, что и "готовых двигателей RL-10 сейчас не существует". В некотором смысле будет прав. Вот прямо с 1962 года их и не существует.

[zero17]

литье из какого сплава ?

Так из этого же. Маск как раз литую деталь и показывал

еще какие детали изготавливают литьем из сплавов ?

[nonconvex]

литье из какого сплава ?

Так из этого же. Маск как раз литую деталь и показывал

еще какие детали изготавливают литьем из сплавов ?

Литые.

[AlexandrU]

Вечером 21 мая камеры NSF зафиксировали (https://x.com/NASASpaceflight/status/1925230826783985727) очередной RUD (быстрая внеплановая разборка) на испытательном стенде для прожига двигателей Raptor —  McGregor Raptor South...

А у колхозников оказывается опять раптор крякнул.
Мнда, когда-нибудь доведёт их эта нержавейка до катастрофы

[nonconvex]

Кстати, в том самом пресс-релизе NASA ровно так и написано: "Merlin 1А - оригинальный двигатель SpaceX".

Далее был долгий путь от Merlin 1 к Merlin 1D+. Увеличение тяги в 2.5 раза говорит само за себя, да и другие параметры улучшились. Разница в тяге  более чем в три раза с так и не завершённым но якобы "концептуально чистым, отлаженным двигателем" Fastrac говорит сама за себя.

В NASA работают скромные люди. Они управляют колхозниками, когда им это нужно, чтобы получился работающее в целях NASA изделие. Если же им это не нужно - получается водокачка.

[zero17]

литье из какого сплава ?

Так из этого же. Маск как раз литую деталь и показывал

еще какие детали изготавливают литьем из сплавов ?

Литые.

так говорят аддитивными технологиями изготавливают

[Dulevo]

Они управляют колхозниками, когда им это нужно, чтобы получился работающее в целях NASA изделие.

Но теперь то им нужно! Уже 4 года как Старшип включен в планы НАСА. Что же происходит? Почему они не едут на помощь? Добрые и скромные инженеры НАСА! Где вы? Ау...

[Demir_Binici]

Они управляют колхозниками, когда им это нужно, чтобы получился работающее в целях NASA изделие.

Но теперь то им нужно! Уже 4 года как Старшип включен в планы НАСА. Что же происходит? Почему они не едут на помощь? Добрые и скромные инженеры НАСА! Где вы? Ау...

Может у них мыслепередатчик сломался? Тот, с чьей помощью управляли.  

[rain]

Но теперь то им нужно! Уже 4 года как Старшип включен в планы НАСА. Что же происходит? Почему они не едут на помощь? Добрые и скромные инженеры НАСА! Где вы? Ау...

У инженеров НАСА сейчас в приоритете предотвращение нелегальной миграции из системы Нибуру. Не до захвата Марса пока. Так что Старшип исключительно на силах самого стартапа.
А если серьезно, тут несколькими постами выше уже дали ссылку на комментарии от самого Мюллера, как они бегали за "инженерами НАСА" чтоб те поделились имеющимися у тех роторами турбин от закрытого Fastrac.  У сильно занятых "инженеров НАСА" не нашлось времени на такую ерунду и в результате приишлось идти в частную Barber-Nichols, которая собственно и сократила SpaceX время на разработку, а вовсе не некие мифические "управленцы колхозниками". Конечно, словам Мюллера в вопросе насколько глубоко было участие НАСА в разработке Мерлина я доверяю несравненно больше чем какимто непонятным анонимам на форуме. Селяви.

[nonconvex]

вовсе не некие мифические "управленцы колхозниками". Конечно, словам Мюллера в вопросе насколько глубоко было участие НАСА в разработке Мерлина я доверяю несравненно больше чем какимто непонятным анонимам на форуме. Селяви.

Мифические управленцы давно отписались в сети, и это неоднократно было процитировано здесь. Селявас.

[rain]

Мифические управленцы - это вы что ли? Потому как именно вы написали в сети "они управляют колхозниками когда им это нужно, чтобы получился работающее в целях NASA изделие." А еще написали что "Маск воспользовался готовым двигателем разработанным в NASA-TRW" что есть очевидная всем ложь.

[vlad7308]

Дада, поговорите кто-нибудь с Нотом, а то ему скучно и грустно.

[nonconvex]

Мифические управленцы - это вы что ли? Потому как именно вы написали в сети "они управляют колхозниками когда им это нужно, чтобы получился работающее в целях NASA изделие." А еще написали что "Маск воспользовался готовым двигателем разработанным в NASA-TRW" что есть очевидная всем ложь.

Мифические управенцы сделали все что нужно, чтобы Ф-9 был построен и обеспечил политику США в области отказа от сотрудничества с Россией вообще и Роскосмосом в частности. Это дело политчическое, серьезное, за это платили, за этим следили. А "марсивнский" звездолет ваш - коммерческое мероприятие, тут полная свобода, танцуй как хочешь, на свои.