Флудопровод Super Heavy/Starship

[garg]

Хорошо б пустили на майские. Чтоб можно было отоспаться после трансляции.

[zero17]

Видео объясняет, почему двигатель Raptor SpaceX — это настоящая революция в ракетостроении, которой не могли добиться 60 лет.

Основные моменты:

Full-Flow Staged Combustion (полнопоточная ступенчатая схема сгорания) — это «священный Грааль» ракетных двигателей с 1960-х.
В нём оба компонента топлива (метан и жидкий кислород) полностью проходят через отдельные предкамеры сгорания (preburners), что позволяет достичь экстремально высокого давления в камере (более 300 бар) и температуры горения ~3500–3700 °C.
Никто раньше не смог это реализовать в серийном двигателе:
СССР активно использовал ступенчатое сгорание, но не full-flow.
NASA пробовало, но отказалось из-за огромной сложности.
Обычные двигатели (F-1, Merlin, RS-25) работают при значительно более низких температурах и давлениях.

Главная проблема — кислородно-богатая предкамера буквально «съедает» любой металл за секунды. SpaceX решила её благодаря:

Новым суперсплавам
Современным технологиям изготовления (очень точная обработка)
Системе регенеративного охлаждения (холодный метан прокачивается по микроканалам в стенках)
Плёночному охлаждению

Дополнительные сложности: турбонасосы крутятся до ~100 000 об/мин при огромном давлении, есть проблема резонанса вибраций, которую пока решают программно.

Итог видео:
Raptor смог достичь таких экстремальных параметров благодаря комбинации новых материалов, точного производства и упорного колхозного эмпирического подхода SpaceX (они при разработке сломали больше двигателей, чем многие программы вообще запустили).

суперсплавы на основе никеля давно применяются инконель, охлаждение метаном по микроканалам это уж само собой 

[Inti]

суперсплавы на основе никеля давно применяются инконель, охлаждение метаном по микроканалам это уж само собой 

Грок, как изготовляется Раптор 3 и особенно микроканалы для метана?

Ответ

[/color]
Raptor 3 — это третье поколение жидкостного ракетного двигателя SpaceX для Starship/Super Heavy. Он работает на метане (CH₄) и жидком кислороде (LOX) по полно-поточной схеме со ступенчатым сгоранием (full-flow staged combustion cycle). Двигатель проще, легче (около 1525 кг сухой массы), мощнее (до ~280–300 тс на уровне моря в тестах) и лучше приспособлен к многократному использованию по сравнению с Raptor 1/2.
Общий процесс изготовления Raptor 3
SpaceX сильно оптимизировала производство для массового выпуска (цель — несколько двигателей в день). Ключевые методы:

• Аддитивное производство (3D-печать металлом): Широко используется лазерная порошковая плавка в слоях (LPBF, например, на принтерах Velo3D Sapphire). Многие сложные компоненты (турбонасосы, коллекторы, внутренние каналы) печатаются как монолитные структуры. Это позволяет объединять десятки отдельных деталей в одну, минимизировать сварку/болтовые соединения, снижать массу и упрощать сборку. SpaceX заявляет, что у них одна из самых продвинутых технологий металлической 3D-печати в мире. Раньше до 40% массы ранних Raptor приходилось на 3D-печатные части; в Raptor 3 эта доля ещё выросла.
• Литьё и сплавы: Коллекторы и другие элементы отливают из собственных суперсплавов Inconel (SX300 → SX500 и улучшенные варианты), устойчивых к высоким температурам и давлению (камера сгорания до 350 бар).
• Механическая обработка: После печати/литья — фрезеровка, шлифовка, точная обработка для финальной геометрии.
• Сборка: Минимальное количество внешних трубопроводов и датчиков (в Raptor 3 они в основном интегрированы внутрь). Нет внешнего теплозащитного экрана — регенеративное охлаждение защищает всё. Производство организовано в Hawthorne (Калифорния) и McGregor (Техас), с целью высокой скорости и низкой стоимости на единицу.

Raptor 3 выглядит «голым» и элегантным именно потому, что внешние трубки, провода и компоненты «спрятаны» внутрь стенок двигателя благодаря 3D-печати. Это снижает уязвимость при входе в атмосферу, массу и сложность обслуживания (хотя делает двигатель менее ремонтопригодным в классическом смысле — проще заменить целиком).
Микроканалы для метана (регенеративное охлаждение)
Это одна из самых важных и сложных частей двигателя. Метан используется не только как топливо, но и как хладагент (regenerative cooling): холодный жидкий метан (часто переохлаждённый) прокачивается через тонкие каналы в стенках камеры сгорания и сопла, забирает тепло от горячих газов (~3000+ °C), нагревается (переходит в сверхкритическое состояние) и затем поступает в предкамеры сгорания/турбонасосы.
Почему микроканалы?

• Высокий тепловой поток в горловине сопла требует эффективного охлаждения.
• Метан при сверхкритическом давлении ведёт себя необычно (резкие изменения свойств, трансcritical flow), поэтому каналы проектируют для оптимального теплообмена, минимального перепада давления и предотвращения коксования (нагара).
• В Raptor часть метана (~2%) идёт на плёночное охлаждение (film cooling) для дополнительной защиты стенок.

Как их изготавливают?
Точные детали SpaceX не раскрывает (это закрытая технология), но на основе общедоступной информации и эволюции от предыдущих версий:

• Основная камера/сопло часто начинается с печати или литья базовой структуры (медный сплав для хорошей теплопроводности или Inconel).
• Фрезеровка каналов снаружи: Каналы вырезают (mill) механически с внешней стороны стенки — это даёт гладкую поверхность внутри каналов (важно для снижения гидравлического сопротивления; чистая 3D-печать каналов даёт шероховатость, которая увеличивает потери давления).
• Закрытие каналов: Сверху накладывают и приваривают/припаивают (electro-braze или подобный метод) внешнюю рубашку (jacket) из Inconel или другого сплава. Получается закрытая система каналов.
• В Raptor 3 — максимальная интеграция через аддитивное производство: сложные внутренние микроканалы, вторичные потоки и охлаждающие пути печатают прямо внутри монолитных блоков. Это позволяет «встроить» охлаждение в корпус без внешних трубок, сделать каналы более оптимальной формы (высокий аспект-рейт в горловине для лучшего теплоотвода) и избежать многих соединений. 3D-печать даёт геометрию, недостижимую традиционными методами (внутренние изгибы, переменное сечение).

В итоге метан течёт по сотням тонких каналов (микро- и мини-каналы), нагревается и используется дальше в цикле. В Raptor 3 регенеративное охлаждение расширено на большее количество компонентов, что позволило отказаться от теплозащиты.
Почему это важно именно для метана
Метан дешевле и чище керосина (меньше нагара), плотнее водорода, легко производится на Марсе (реакция Сабатье). Но при сверхкритических условиях в каналах возникают сложные явления теплообмена — SpaceX оптимизировала геометрию каналов и материалы именно под это.
Точная технология изготовления микроканалов остаётся ноу-хау SpaceX (комбинация 3D-печати + традиционной обработки). Она эволюционировала от Raptor 1 (больше внешних элементов) к Raptor 3 (максимальная интеграция для простоты, массы и надёжности при многократном использовании).
Если нужны детали по циклу работы двигателя, турбонасосам или сравнению с другими ЖРД — спрашивай! Информация основана на публичных заявлениях SpaceX, Elon Musk и технических обзорах.

[свернуть]

[/color]
Если кто увидел что Грок где-то ошибся - то исправления приветствуются!

[Veganin]

тебе это зачем ?

Тыкать на форуме запрещено (если только Ваш собеседник не против). За это - бан. Надеюсь на понимание.

[Inti]

Интересный фактик - выяснилось что Google владеет 6.11% долей SpaceX
https://finance.yahoo.com/markets/stocks/articles/alphabets-122-billion-spacex-bombshell-193109457.html

[Inti]

Отличная любительская съёмка посадки бустера на Мехазилу
https://www.youtube.com/shorts/gA9rCPlKzu0

[Водитель]

Интересный фактик - выяснилось что Google владеет 6.11% долей SpaceX
https://finance.yahoo.com/markets/stocks/articles/alphabets-122-billion-spacex-bombshell-193109457.html

Вот это открытие. Уже 4 года назад писали, что Гугл имеет около 7% акций СпейсХ. Гугл предоставляет Старлинку сетевые ресурсы.

Гугл был в проекте до того, как проект появился. Еще с зародыша ОнеВэб. Потом даже кажется ходили слухи, что создатели ОнеВэб в обиде на Маска и Гугл, что те утащили идею и сделали из неё Старлинк (что вроде как неправда, Маск думал о таком проекте намного раньше)

[Дем]

Потом даже кажется ходили слухи, что создатели ОнеВэб в обиде на Маска и Гугл, что те утащили идею и сделали из неё Старлинк

Так они сначала вместе были. Но потом разошлись во мнении сколько спутников надо. 

[AlexandrU]

Оххх, улетит эта табуретка...

Уже летит. Правда, не табуретка, а стоимость всей колхозной затеи.

[cross-track]

Оххх, улетит эта табуретка...

Уже летит. Правда, не табуретка, а стоимость всей колхозной затеи.

А сколько по вашему должна стоить "затея" по разработке полностью многоразового супертяжа, созданию наземной пуско-посадочной инфраструктуры, и производственной базы с мощностью десятков и сотен супертяжей в год?

[кормат]

Оххх, улетит эта табуретка...

Уже летит. Правда, не табуретка, а стоимость всей колхозной затеи.

А сколько по вашему должна стоить "затея" по разработке полностью многоразового супертяжа, созданию наземной пуско-посадочной инфраструктуры, и производственной базы с мощностью десятков и сотен супертяжей в год?

Если это коммерческое предприятие, то столько,что бы было возможность окупить расходы хотя бы лет за 10-15
Если это делается не ради прибыли,то это не важно (лишь бы у Маска деньги и энтузиазм не кончился)

[nonconvex]

Оххх, улетит эта табуретка...

Уже летит. Правда, не табуретка, а стоимость всей колхозной затеи.

А сколько по вашему должна стоить "затея" по разработке полностью многоразового супертяжа, созданию наземной пуско-посадочной инфраструктуры, и производственной базы с мощностью десятков и сотен супертяжей в год?

Да были тут разговоры, на заре так сказать, что СЛС дорогущий потому что попил, а Старшип дешОвый потому что эффективный частник, а оно вона как повернулось...

Однако вопрос вот в чем - зачем нужны сотни ПОЛНОСТЬЮ МНОГОРАЗОВЫХ супертяжей в год? Или они полностью одноразовые, тогда понятно.

[Дем]

Однако вопрос вот в чем - зачем нужны сотни ПОЛНОСТЬЮ МНОГОРАЗОВЫХ супертяжей в год? Или они полностью одноразовые, тогда понятно

Летящие на Марс - по факту одноразовые, даже если вернуть - оно не раньше чем лет через пять получится. 

[МБР]

зачем нужны сотни ПОЛНОСТЬЮ МНОГОРАЗОВЫХ супертяжей в год?

Только для одного - выведения на орбиту сотен тысяч чугунных болванок, которые в час Х обрушатся на головы противника!
(Чугунных - потому что любой другой металл слишком дорог для столь масштабного мероприятия.)

[cross-track]

зачем нужны сотни ПОЛНОСТЬЮ МНОГОРАЗОВЫХ супертяжей в год?

Только для одного - выведения на орбиту сотен тысяч чугунных болванок, которые в час Х обрушатся на головы противника!
(Чугунных - потому что любой другой металл слишком дорог для столь масштабного мероприятия.)

Окно запуска на Марс возникает раз в 26 месяцев. В одно окно нужно успеть запустить много кораблей. Кроме того, обратное окно (с Марса на  на Землю) не совпадает по датам с окном «Земля - Марс» и значительно сдвинуто по времени.
При перелете по самой экономичной (гомановской) траектории нельзя сразу повернуть назад. Чтобы планеты снова выстроились в правильное положение для «прыжка» домой, нужно подождать.
Время в пути: Перелет в одну сторону занимает около 7–9 месяцев.
Время ожидания: Прибыв на Марс, экспедиция должна провести там примерно 18–20 месяцев (около 1.5 лет), пока Земля не «обгонит» Марс и не окажется в нужной точке для старта обратно.
Общая длительность: Из-за этого классическая миссия «туда и обратно» занимает около 2.5 — 3 лет.

[Дем]

Общая длительность: Из-за этого классическая миссия «туда и обратно» занимает около 2.5 — 3 лет.

Плюс ещё аналогичное ожидание окна на Земле, если хотим лететь ещё раз.
Т.е. корабль реально может сделать только 2-3 рейса максимум, притом повторно людей на нём везти будет стрёмно.

[cross-track]

Общая длительность: Из-за этого классическая миссия «туда и обратно» занимает около 2.5 — 3 лет.

Плюс ещё аналогичное ожидание окна на Земле, если хотим лететь ещё раз.
Т.е. корабль реально может сделать только 2-3 рейса максимум, притом повторно людей на нём везти будет стрёмно.

Да, но даже если корабль совершит всего один рейс туда-обратно, то это уже будет многоразовый корабль - с двумя посадками (на Марс и на Землю).

[Inti]

зачем нужны сотни ПОЛНОСТЬЮ МНОГОРАЗОВЫХ супертяжей в год?

Только для одного - выведения на орбиту сотен тысяч чугунных болванок, которые в час Х обрушатся на головы противника!
(Чугунных - потому что любой другой металл слишком дорог для столь масштабного мероприятия.)

Боюсь что не чугун будут выводить... а может быть(в числе прочего) и что-то потяжелее вроде плутония... или тяжёлых лазерных установок... которые будут использовать те же огромные солнечные панели которые якобы для космических дата-центров нужны...

Starship (SpaceX) играет потенциально ключевую роль в программе «Золотой Купол» (Golden Dome) как основной тяжёлый носитель для развёртывания космической составляющей системы.

Так что найдётся работа и для многоразовых Старшипов, и для одноразовых для вывода очень массивных изделий... 
Радует лишь то что побочным явлением всех этих военных упражнений может стать реальное освоение Луны и Марса, точнее создание аппаратов способных это делать.

[zero17]

Оххх, улетит эта табуретка...

Уже летит. Правда, не табуретка, а стоимость всей колхозной затеи.

чем не нравится старшип ?

[nonconvex]

Боюсь что не чугун будут выводить... а может быть(в числе прочего) и что-то потяжелее

Уже что-то вывели, или все в вашем воображении?