Сейчас, в двадцать первом веке, есть космические ракеты, для запуска которых используются детали из дерева. Тридцать две березовые палки являются важным элементом системы запуска двигателей. И если страну-производитель таких ракет вы, наверняка, угадали (да, это Россия, а ракеты — семейство «Союз»), то от презрительного отношения к такому инженерному решению я бы вас предостерег — это будет серьезной ошибкой. Почему?
О чем мы вообще говорим
Процесс запуска жидкостного ракетного двигателя гораздо сложнее запуска, например, автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Когда в камере сгорания меняются давление, соотношение компонентов и расход топлива, возникают переходные процессы, требующие к себе уважительного отношения. Неправильное зажигание может привести к «жесткому запуску» и даже взорвать двигатель.
Автор видео пишет, что так и не нашел потом оторвавшиеся камеру сгорания и сопло:
А здесь произошел срыв пламени зажигательного устройства, и двигатель получил серьезный удар, когда пламя «догнало» поток компонентов:
В поисках надежной, эффективной и дешевой системы зажигания было придумано довольно много инженерных решений. О них мы сегодня и поговорим.
Роща на ракете
Это — пирозажигательное устройство (ПЗУ) двигателей РД-107/108, которые стоят на ракетах-носителях семейства «Союз». На деревянной Т-образной опоре установлены две пиротехнические шашки с датчиком (подпружиненный контакт) между ними. По команде «зажигание» шашки воспламеняются от электрозапалов, пламя пережигает провод датчика, и его пружина размыкает контакт. В электросистему ракеты приходит сообщение, что в этой камере сгорания шашки горят хорошо, можно открывать клапаны подачи топлива и окислителя и продолжать запуск двигателя.
Сверху на двух камерах защитные крышки (ярко-красные), снизу уже установлены ПЗУ
Несмотря на очень устаревший вид, такая система зажигания имеет следующие достоинства:
- Дешевизна. Любая другая система зажигания будет дороже, потому что потребует дополнительных трубопроводов, мембран, клапанов, и т.п. А деревянные палки и пороховые шашки стоят копейки. Не забывайте, что стоимость системы зажигания умножается на количество камер сгорания, если у вас их 32 штуки, как на «Союзе», вы сильнее захотите самый дешевый вариант.
- Возможность проверки работы системы. Датчик зажигания просто и эффективно показывает, загорелись ли пирошашки. 12 марта этого года первая попытка запуска спутника «Ресурс-П №3» сорвалась именно по этой причине — в одной из камер сгорания не воспламенились пирошашки, и система контроля запретила дальнейший запуск двигателей
- Быстрота замены. Меньше, чем сутки потребовалось стартовой команде, чтобы заменить ПЗУ и успешно запустить «Ресурс-П №3» 13 марта. Некоторые другие системы зажигания потребовали бы снятия ракеты со старта и перенос пуска на несколько суток.
В то же время, конечно же, у системы есть ограничения и недостатки:
- Одноразовость. Очевидно, такой способ зажигания не годится, если нужно запускать двигатель несколько раз.
- Требует ручной работы и зависит от ее качества. При подготовке к старту ПЗУ надо установить вручную и можно, например, случайно повредить провода системы зажигания.
Вообще, история с этими ПЗУ наглядно демонстрирует поговорку «лучшее враг хорошего». Для двигателей РД-107/108 неоднократно предлагались другие системы зажигания, но все предложения разбивались о простой расчет стоимости. Так что, несмотря на кажущийся архаичным вид, эта система исчезнет только вместе с окончанием эксплуатации ракет семейства «Союз», а это будет еще очень нескоро.
Похожая схема зажигания, разве что без дерева, используется сейчас на европейской тяжелой ракете Ariane 5. Вот фотография форсунок камеры сгорания двигателя Vulcain 2, который стоит на центральной ступени. По центру расположено отверстие для пирошашки:
А вот шашки в сборе в цехе производителя:
Схема установки шашки в двигателе:
Радость конспирологов
Адепты «лунного заговора» очень любят в красках рассказывать о пуске «Аполлона-6» 4 апреля 1968 года. Действительно, в процессе работы второй ступени в одном двигателе возникли проблемы, из-за которых выключились два двигателя из пяти, и вторая ступень с трудом вышла на низкую орбиту. Конспирологи из этого события делают вывод, что «Сатурн-5» оказался никуда не годной ракетой и не мог никого отправить к Луне. Но что же произошло там на самом деле?
Схема камеры сгорания и запальника двигателя J-2
В двигателе J-2, который стоял на второй и третьей ступенях ракеты-носителя «Сатурн-V», зажигание поддерживалось постоянно в процессе его работы. Так называемый запальник форкамерно-факельного типа представлял собой отдельную небольшую камеру сгорания, в которую подавались водород и кислород, непрерывно поджигаемые электрическим разрядом от запальной свечи (примерно так же, как и в автомобиле). Пламя из запальника выходило по центру камеры сгорания и обеспечивало непрерывность горения.
Камера сгорания двигателя шаттла SSME, использующая тот же принцип, отверстие запальника показано стрелкой
А в случае с «Аполлоном-6» проблемы возникли на подходе к запальнику. Тонкая металлическая трубка, по которой подавался жидкий водород, имела гибкие элементы с гофрированием:
Жидкий водород настолько холодный, что сжижает атмосферный воздух. В условиях наземных испытаний в углублениях гофра образовывался слой жидкого воздуха, который работал, как амортизатор. А на высоте запуска второй ступени воздуха уже было мало, амортизирующий слой не образовался, гофр стал вибрировать и лопнул.
Подача водорода прекратилась, запальник погас, и в двигателе началось нестабильное горение. Система управления ракеты заметила это и дала команду на выключение двигателя. Но тут проявилась вторая проблема — провода к двигателям были перепутаны, и система управления выключила другой, здоровый, двигатель. А первый двигатель погас сам.
Несмотря на серьезность возникших проблем, исправить их было просто. В трубках подачи водорода и кислорода убрали гофрированные участки:
А провода от системы управления укоротили, чтобы их физически было невозможно перепутать. Модифицированный двигатель был успешно испытан в полете «Аполлона-7». А уже потом состоялся полет «Аполлона-8» с разгоном к Луне. Конспирологи, которые пишут, что полет к Луне произошел сразу после аварии «Аполлона-6», ошибаются и тут. Увы, им часто не хватает даже базовых знаний.
А электрическая система зажигания с форкамерой успешно используется на кислородно-водородных двигателях. При необходимости она может запускать двигатель несколько раз. Для шаттлов это не было нужно, но вот разгонным блокам иногда приходится производить несколько включений. Вот фотография с испытаний запальника для разрабатываемого европейского разгонного блока Vinci:
Что же касается знакомых многим искр при старте Спейс Шаттла, то это не система зажигания двигателя. На шаттлах стояли форкамерно-факельные запальники (фото камеры сгорания есть выше, если вы не заметили подпись). Собственно говоря, запускать двигатель от искр под соплом — это практически верный шанс вызвать жесткий запуск, когда пламя поднимется вверх до камеры сгорания. Красивые искры — это система гарантированного дожигания водорода из двигателей, чтобы он не скопился где-нибудь и не создал взрывоопасной концентрации.
Еще об электричестве
Удобство электрического зажигания сделало его фактически единственным вариантом для запуска твердотопливных двигателей. Вот, например, шашки для зажигания твердотопливных ускорителей Спейс Шаттла:
Что любопытно, они расположены не снизу ускорителя, как это могло бы показаться логичным, а сверху.
Парадоксальный вариант
Иногда отдельная система зажигания вообще не нужна. Несимметричный диметилгидразин и азотный тетраоксид воспламеняются просто при контакте друг с другом, избавляя инженеров от необходимости придумывать специальные системы. Кроме этого, НДМГ и АТ хранятся в жидком виде при комнатной температуре, что сделало их отличным выбором для пилотируемых кораблей, маневрирующих спутников и межпланетных станций. Особенно удобно отсутствие системы зажигания для маневровых двигателей, которые используются в больших количествах и отличаются небольшим размером.
Классика жанра — двигатели ориентации на «Союзе» и лунном модуле
Химия поможет
Удобство самовоспламеняющихся химических соединений привело к тому, что они используются как пусковое горючее для запуска несамовоспламеняющихся топливных пар. В простейшем случае в трубопроводы ставят «ампулы» (трубы с мембранами) с самовоспламеняющимися компонентами. При запуске двигателя они выбрасываются в камеру сгорания, смешиваются, воспламеняются и создают пламя, от которого загорается основное горючее:
При необходимости многократного запуска можно сделать отдельный бачок с пусковым горючим, запаса которого хватит на несколько пусков. Подобные системы используются достаточно часто на кислородно-керосиновых двигателях, они стояли на F-1 (первая ступень «Сатурна-V»), их используют в семействе РД-170/180/190 и «Мерлинах» Маска. Главным недостатком химического зажигания является то, что если используются одноразовые ампулы, мембраны при запуске разорвались, а ракета не улетела, ее приходится снимать со старта, везти в монтажно-испытательный комплекс и менять ампулы на новые. Например, в 2013 году повторный запуск Falcon 9 со спутником SES-8 состоялся только через шесть дней.
Пиу-пиу
В последние годы активно идет работа над лазерными системами зажигания. Вот, например, отечественные лазерные модули, которые успешно прошли испытания на РД-107/108:
Фото с испытаний:
В будущем такие системы могут вытеснить химическое и форкамерное электрическое зажигание, в том случае, когда нужен многократный запуск двигателя, а существующие системы недешевы и сравнимы по стоимости с лазерными модулями.
Простые рассказы о том, как летают ракеты и спутники — по тегу «Незаметные сложности космической техники»
Комментарии (102)
quakin
04.04.2016 08:58+6На дровах летаем!:)
lozga
04.04.2016 09:16+5И кашу из топора едим :)
user343
06.04.2016 13:35+4См. на лурке статью «Из спичек и желудей» (из говна и палок)
картинка — «Так работал Королёв» http://lurkmore.to/Файл:Spichki-golud-02.jpg
Сначала я подумал, что этот злая сатира, а оно вон что.
Чтобы перенаселённые и асфальтированные безберёзовые страны нас не догнали в космосе.
Togran
04.04.2016 09:15И всё же палок для 32 камер сгорания понадобится 64, из меньшего количества сложно собрать 32 швабры с пиротехникой
lozga
04.04.2016 09:16+2Уф. Я битый час искал простое подходящее название. "Брусок", "доска", "штанга", "крестовина". Все не то.
tUUtiKKi13
04.04.2016 09:45+8Пирошвабра
lozga
04.04.2016 10:17Ага. Швабру уже советуют...
Loriowar
04.04.2016 16:45Таки может вспомнить "Ракеты и люди", где Черток описывал первую систему зажигания с прозвищем "рога и копыта"? Как я понимаю, сия система является праматерью для всего нынешнего кислородно-керосинового и вряд ли она принципиально видоизменилась с тех пор. Посему, почему бы не выразить уважение "рогам и копытам" через их упоминание в названии? И швабры придумывать ненадо и исторично.
Norno
04.04.2016 17:23Могу конечно ошибаться, но «рога и копыта» это система запуска по сути искровая, как свеча в машине. А не пиротехническая как в случае «швабры»
Shpiler
04.04.2016 10:07+5«А эту деталь мы сделаем из берёзы, потому что никто этого всё равно не прочитает» (один из дипломных проектов МГТУ им. Н.Э. Баумана)
elmm
04.04.2016 10:28"швабры" делают только из берёзы? Это из за каких-то особенностей этой породы древесины?
lozga
04.04.2016 11:05+1Скорее всего взяли что первым попалось под руку году в 1954, если не раньше, и это стало стандартом. Доступное дерево.
Platon_msk
04.04.2016 11:45+2Спички из берёзы не зря делают.
Дерево достаточно распространённое и плюсом древесина не содержит смолы.
Поэтому сгорает относительно чисто, в смысле не коптит, и практически полностью.lozga
04.04.2016 12:38+4Ну вы понимаете что тут дерево просто подставка? От пяти двигателей на керосине с тягой под сотню тонн каждый копоти будет больше, чем от любого дерева :)
sergku1213
04.04.2016 19:54+1Тут еще физические параметры берёзы играют, вероятно. Она сильно прочнее сосны, но не упруга, как ясень или орех. Это, думаю важно. Кстати — у меня в твердотопливном котле(отопительном) регулятор подачи воздуха в котёл сделан из сосновой(кажется) палочки, выкрашенной в чёрный цвет. Работает абсолютно надёжно. При нагреве котла сталь расширяется, а палочка — нет. Это вызывает постепенное закрытие клапана подачи воздуха.
lozga
05.04.2016 19:07+1Я не думаю, что параметры дерева имеют какое-либо значение. Это просто сгорающая подставка.
LoadRunner
04.04.2016 11:47+2У берёзы теплота сгорания одна из самых высоких. Да и по остальным характеристикам горения тоже в топах.
Я понимаю, что не стоит буквально воспринимать «летаем на дровах из берёзы», но конструкторы могли и пошутить столь тонко.
impetus
06.04.2016 22:51Не могли. У них тогда дни были расписаны ПОМИНУТНО, шесть часов сна считались неимоверной роскошью, и длилась эта гонка — несколько лет.
solariserj
04.04.2016 14:07-1Если используют березы то это просто суеверие(из разряда: работает не трожь)
типо как завещал сам Королев или как мочится на колесо автобуса перед отправкой космонавтом (тоесть просто так)
impetus
05.04.2016 01:13+2"Работает — не трогай!"… В космонавтике столько раз напарывались на фатальные последствия от совершенно вроде бы невинных "рацух" — что все замены сейчас — только после полноценных НИР/ОКР.
DagothNik
04.04.2016 10:48+4А если бы статью выложили на первое апреля, многие бы не поверили. :) А за статью спасибо, как всегда интересно.
Scratch
04.04.2016 11:00А я всё жду когда в массы пойдут лазерные свечи зажигания для авто ) всё обещают обещают
lozga
04.04.2016 11:06Будут дешевыми — пойдут. Если искра хорошо работает она не так легко сдаст свои позиции.
Zenitchik
04.04.2016 12:49Мне сказали, что химическое зажигание для РБ по массе примерно эквивалентно лазерному (с учётом массы запаса триэтилалюминия).
lozga
04.04.2016 13:11Интересно. Ну, как минимум, эксплуатация и подготовка лазерного зажигания должны быть проще. И с ядовитой гадостью возиться не надо.
Sleepwalker_ua
04.04.2016 18:18+1Смысл? Иридиевые отменно себя показывают, отхаживая по 50-70 тык без особого износа…
Лазер — низкий КПД, на 0.1Вт излучения нужно вкачать ватт 5-7 мощности. Температур боится высоких (а в камере 10-13 атмосфер и температура в момент вспышки может превышать 2000 градусов…
Я уж молчу про цену этих лазерных свечей для современного шестикотлового мотора…
Lucius_Eternal
04.04.2016 11:03При прочтении заголовка вспомнился анекдот:
Сегодня запущен первый китайский космический корабль. Самочувствие
экипажа из 3 космонавтов и 200 кочегаров нормальное.elmm
04.04.2016 11:07+4Запуск первой северокорейской ракеты закончился не удачей — на третьей минуте полёта кончился кизяк. :)
lozga
04.04.2016 11:07Это скорее ближе к байке про ручку для космоса и карандаш :)
Anarions
04.04.2016 13:20Разве байка? Вроде как американцы её разрабатывали чтобы не было графитовой пыли...
lozga
04.04.2016 13:47+2В реальности это была инициативная разработка, а потом уже NASA стали ее покупать.
tormozedison
04.04.2016 21:48+1Другая байка гласит, что именно для космоса первоначально разработали безграфитовые карандаши "Полицвет".
Zenitchik
04.04.2016 22:01Чтобы графит не летал по отсеку? ЕМНИП, просто чернильными карандашами пользовались.
maxlazar
05.04.2016 06:31СССР пользовались восковыми карандашами, но от них был тоже мусор + такие карандаши были пожароопасными сами по себе.
Поэтому, так же как и NASA, СССР закупила ручки Фишера.
SparQtech
06.04.2016 19:45У китайской ракеты «Великий поход-2», кажется, теплозащита спускаемого аппарата была выполнена из дерева.
lozga
06.04.2016 19:45А источник можете привести?
SparQtech
06.04.2016 20:45В конце 80-х с удивлением вычитал это в новостях еженедельника «За рубежом»…
Сейчас погуглил — вот здесь, к примеру, упоминается:
epizodsspace.airbase.ru/bibl/energia/1988/4/kos-pr-knr.html
«Результаты наблюдения доставляются на Землю в спускаемых аппаратах, теплозащита которых изготавливается из дуба — исключительный случай в мировой практике. До 1 января 1988 г. на Землю было успешно возвращено 10 спускаемых аппаратов.
В 1987 г. КНР предложила эти аппараты на коммерческой основе зарубежным потребителям и гарантировала возвращение оборудования и образцов на Землю, взяв на себя страхование на случай аварии»lozga
06.04.2016 21:17+1Спасибо! Забавно, есть источники, которые пишут что там был не дуб, а есть те, кто пишет что там был именно дуб. Ох уж этот Восток…
SparQtech
06.04.2016 21:39В «За рубежом» тогда, помнится, просто обтекаемо упомянули древесину как один из конструктивных материалов.
Я так живо представил себе бамбуковую ракету с привязанным к хвосту мешком петард, что до сих пор помню :)
Vovanys
04.04.2016 11:10-2Получается наши движки поджигаем на земле и полетели. А другие нужно постоянно горелкой поддерживать?
Прям евро двигатели, на каждом светофоре двигатель вырубается)lozga
04.04.2016 11:16+2Многие водородные двигатели постоянно поджигают — J-2, RL-10, SSME, наш РД-0120. Керосиновые устойчиво горят сами.
Jeffryxon
04.04.2016 22:56А за счёт чего существует такая разница в устойчивости горения между топливными парами?
И спасибо за статью :)lozga
04.04.2016 23:14+2Тут, на самом деле, еще интересней. Неустойчивое горение может быть в двигателе на любой топливной паре — так называемые ВЧ-колебания. С ними борются тем, что ставят перегородки, которые не позволяют переходить в детонацию большим объемам горящего топлива. Что же касается водорода, могу предположить, что опасались срыва пламени и самопроизвольного останова двигателя (вспомните историю из публикации с "Аполлоном-6"). Но почему пламя может сорваться в водородном двигателе, и устойчиво горит в, например, керосиновом, это уже надо копать специальную литературу.
MichaelBorisov
05.04.2016 01:27Горение — вообще сложный процесс. Я читал, что американцы достигли совершенства в понимании его — и результатом стал однокамерный двигатель F-1. Наши тоже старались, но таких высот не достигли — у нас РД-170 четырехкамерный.
Что касается топливных пар — то я думаю, надо копать в направлении высоты потенциального барьера. Негорящая топливная смесь находится в устойчивом равновесии, однако есть еще одно равновесие с меньшей потенциальной энергией — это когда смесь сгорела. Но поскольку потенциальная энергия несгоревшей смеси имеет минимум — то между этим положением и "сгоревшим" существует потенциальный барьер — смеси надо сначала сообщить некоторую тепловую энергию ("поджечь ее"), чтобы она могла перейти в сгоревшее состояние. Чем выше этот барьер — тем сильнее надо смесь поджигать (сообщать ей больше энергии), и тем выше вероятность самопроизвольного прекращения горения, особенно если поток смеси велик. Большой поток свежей и холодной смеси может быстро вытеснить горячие продукты сгорания из камеры, охладить ее, и горение прекратится.lozga
05.04.2016 06:34У F-1 пошли на снижение характеристик ради тяги. У нас принципиально делали высокоэффективные двигатели. На мой взгляд РД-170 совершеннее, чем F-1.
MichaelBorisov
05.04.2016 20:30Конечно, РД-170 совершеннее. Он дает большую тягу и удельный импульс, т.к. имеет замкнутый цикл: выхлоп газогенератора, вращающего турбонасосы, подается в основную камеру сгорания и дает дополнительную тягу. Однако РД-170 имеет 4 камеры сгорания, тогда как F-1 — только одну. И вот это решение — множественные камеры сгорания — оно было принято именно из-за невозможности надежно контролировать горение в большом объеме. Я когда-то читал о том, что разработчики F-1 ранее столкнулись с теми же проблемами и решали их очень изобретательно.
impetus
05.04.2016 01:49Напр. на знаменитом U-2 была проблема на больших высотах — "срыв зажигания" — поэтому на борту был бак с жидким водородом, который подмешивался в факел форсунки зажигания.
elmm
04.04.2016 11:21А что за система поджига была у основных двигателей шаттла?
Всегда было любопытно — очень красочно выглядит — снопы искр, бьющие под сопла двигателей.lozga
04.04.2016 11:34+5У шаттла форкамера с электроподжигом (в публикации есть фото). А эти снопы искр чтобы гарантированно сжечь лишний водород.
SpaceFriend
04.04.2016 12:34+1Спасибо вам lozga за очередную интересную статью про техническую составляющую ракетно-космической отрасли. Очень легко читается за счет отсутствия перегруженности текста техническими фразами и научными терминами, но есть большая к вам просьба дополняйте статьи примерным списком использованной литературы по теме статьи и перекрестные ссылки, как на ваши статьи, так и на внешние ресурсы касательно затрагиваемой вами темы. Часто хочется углубиться чуточку глубже по некоторым моментам, но от осознания бездонности информационной составляющей интернета, проявляется страх быть «затянутым в зыбучие пески» без возможности дальнейшего движения.
«Рабочим нужны не только лопаты, чтобы копать, но так же и направление в какую сторону копать.»
Arugin
04.04.2016 12:34Спасибо за статью, с удовольствием прочитал. А были ли аварии из-за неисправной системы пуска, приведшие к полному разрушению ракеты?
Loriowar
04.04.2016 17:03Таки почитайте историю нашего ракетостроения, когда только ФАУ у немцев вывезли, обозвали их как Р-1 и начали изучать что к чему. Зажигание было одной из самых больных тем. Военные не понимали в чём проблема и предлагали просто "солдатика с горящей палкой поставить". Тогда сопло было одно, поэтому ничему не противоречило. Благо ракетчики не пошли на такое.
Здесь же историю про Исаева можно вспомнить: "Исаев как-то в разговоре о наших бедах признался, что он дал себе клятву разрабатывать двигатели только на самовоспламеняющихся компонентах, чтобы не изобретать снова «рога и копыта» и не переживать страха перед проблемой зажигания. "
Так что не знаю о полном разрушении, но проблем и "аварий" было достаточно из-за системы пуска и зажигания.
antkatcin
04.04.2016 12:50Очень интересно, спасибо!
Подскажите пожалуйста, откуда вы узнали про проблему с пуском двигателя Союза при запуске Ресурс-П? Новости просто говорят «Проблема с двигателем», а детали я в свое время так и не нашел. Я тоже хочу мониторить новости с таким уровнем подробностей. Или это инсайдерская информация?lozga
04.04.2016 12:51+2У меня есть доступ только к открытым источникам. На форуме журнала Новости Космонавтики иногда пишут люди, имеющие непосредственное отношение к тому, что происходит.
impetus
06.04.2016 23:01+1За публикацию инсайда можно нехило присесть, да на пару с инсайдером, поэтому «даже не думай»…
antkatcin
07.04.2016 02:00-2Но тем не менее информация же всплывает на форумах, как раз от людей которые в теме. Вероятно это даже легально, просто у сотрудников есть граница, что можно говорить, а что нет. А может просто закрывают глаза, пока утечки безобидны.
ZyUbRa
04.04.2016 14:44+3Восхитительный пример инженерной мысли) Элегантно, просто и доступно, обожаю такие вещи)
Ryav
04.04.2016 20:09Про саму пирошашку какая-то недосказанность осталась, не расскажете? И я может невнимательно читал, но так понял, что пирошашки отыгрывают только в момент запуска, дальше горение поддерживается непрерывной подачей топлива и окислителя? А какая температура рабочего тела? Не идёт ли гулять эта температура по корпусу, или корпус как-то охлаждается?
lozga
04.04.2016 22:24Да, пирошашки сгорают и улетают вместе с креплениями. Дальше горение поддерживается само. А про охлаждение я писал в первой публикации серии.
Fedorkov
04.04.2016 22:39Говорят, китайцы из дерева делают тепловые щиты спускаемых капсул. newscientist.com/article/mg14619738-300-space-oddities
lozga
04.04.2016 23:04+1Очень сомневаюсь. Реальные тепловые щиты со специальной многослойной пропиткой, просто дерева потребуется слишком толстый слой.
MichaelBorisov
05.04.2016 01:33Может быть, в каких-то испытательных полетах, не требующих возвращения капсулы, как когда-то наш "БОР-1".
Zenitchik
05.04.2016 12:40«Делают из дерева» — понятие растяжимое. Из дерева, например, дельта-древесину когда-то делали. В 19 веке для кораблестроения тоже специальные материалы, производимые из древесины существовали. Может, китайцы что-то новое на эту тему выдумали.
engine9
05.04.2016 08:28+2Скажите, а вот у шаттла после запуска почему поворачиваются сопла? Это так задумано или конструкция механически прогибается из за тяги?
lozga
05.04.2016 19:15+1Поворачиваются — это система управления вектором тяги. Но они еще и колеблются, а вот тут уже упругость конструкции
teecat
05.04.2016 10:16+3При описании систем зажигания/выбора между различными их типами нужно сказать о такой вещи, как заброс давления
Грубо говоря давление в камере не сразу выходит на нужный уровень, в приходит к нему с колебаниями, близкими к затухающей синусоиде. Для исключения данной ситуации (вплоть до разрушения камеры ЖРД) используют ступенчатый запуск.
Лазерный поджиг — при его бОльшей стоимости, чем березовый, позволяет сделать запуск равномерным и контролируемым. Что в свою очередь позволяет снизить вес агрегата (толщину стенок), отказаться от ступенчатого запуска (уменьшить сложность циклограммы) и улучшить охлаждение (из-за меньшей толщины стенок)
Так что стоимость бывает разная. А РД-107 не модифицируют по причине требуемой надежности. Где еще есть двигатель с наработкой на надежность на три девятки?
Кстати забавно, что о забросе нам рассказали на военной кафедре, где рассказывали, что может случиться и почему, а не на профильной дисциплине, где учили расчетамlozga
05.04.2016 19:16Круто, спасибо! Это уже не сюда, а в одну из следующих публикаций про процесс запуска двигателя.
teecat
06.04.2016 10:11Ну тогда еще 5 копеек. Самовоспламеняющиеся или нет топлива — деление достаточно условное. Дело в том. что воспламениться смесь в камере должна до момента, когда там наберется достаточно «взрывчатки», чтобы разнести при забросе камеру. Поэтому момент воспламенения тоже очень важен — нужно зажечь не раньше и не позже.
Топлива ЖРД — вещь весьма агрессивная. Помню приносит преподаватель на семинар некую трубку с задирами и cпрашивает — что это? Оказывается остатки крыльчатки ТНА после неустойчивого горения в кислороде (не помню уже кто в паре был)
theg4sh
06.04.2016 19:45Спасибо за статью, весьма познавательно.
У меня только один вопрос остался не раскрытым: я так понимаю, с учетом плотности газа в камере сгорания, лазер достаточно мощный, фокусируется на отверстии сопла и нагревает до воспламенения непосредственно смесь или все-таки он нагревает «темную точку» в камере?
user343
06.04.2016 21:26«А у них негров линчуют»:
«Оказывается, ширина двигателей космических кораблей США (5 футов) напрямую зависит от ширины лошадиной задницы.»
https://habrahabr.ru/post/217665/
«даже теперь, когда человек вышел в космос, его наивысшие технические достижения напрямую зависят от РАЗМЕРА ЛОШАДИНОЙ ЗАДНИЦЫ ДВЕ ТЫСЯЧИ ЛЕТ НАЗАД.»Zenitchik
08.04.2016 13:01+1Автор этого прикола был не в курсе, что ж/д габарит несколько шире ж/д колеи.
Bot_0002
08.04.2016 15:51И что? Габариты также зависят от колеи, как колея от лошадиного крупа… Большие свесы не сделаешь, т.к. уменьшение устойчивости.
Zenitchik
10.04.2016 01:06+1Габариты груза вдвое шири колеи. Это раз.
Габарит груза узкоколейки втрое больше её ширины. Т.е. линейной связи габарита с колеёй нет. Это два.
В США европейская колея была введена не сразу, первоначально строили 5 футов, и только потом перешли на европейский стандарт. Это три.
Короче, миф разваливается полностью.
lozga
09.04.2016 13:55+1Это байка, на сайте NASA даже можно найти опровержение. Но в целом идея верная — габариты ограничивают размеры ракет. В США по железной дороге везли части твердотопливных ускорителей (насколько я помню). У нас все ракеты возят по железной дороге и это мешает сделать их больше и грузоподъемней.
a5b
09.04.2016 21:11> Это байка, на сайте NASA даже можно найти опровержение.
О чем уже писал один из авторов Geektimes: https://geektimes.ru/post/211054/ «Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3», 2014:
Ещё можно вспомнить байку о том, как ширина двух древнеримских лошадей привела к ограничению полезной нагрузки «Спейс Шаттла». Это, конечно, байка, и даже отдел стандартизации NASA потрудился её опровергнуть
Документ на сайте NASA переместили, но копия есть в Архиве:
http://web.archive.org/web/20111022073427/https://standards.nasa.gov/documents/RomanChariots.pdf — ROMAN CHARIOTS, RAILROAD TRACKS, MILSPECS, AND URBAN LEGENDS
For starters, the Roman army did not use chariots for warfare. Chariots were
technologically obsolete by 600 BCE, centuries before the rise of Rome.…
The other aspect of this standardization urban legend that is pure fiction is the
suggestion that the standard track gauge in the U.S. has always been 4 feet 8-1/2 inches.
At the beginning of the American Civil War in 1861, there were more than 20 different
railroad track gauges in the U.S. ranging from 3 feet to 6 feet.…
Everyone seems to agree that this odd track size did originate in England from a
railway pioneer named George Stephenson who used the 4 feet 8-1/2 inch track gauge
when building the first public rail line, the Liverpool & Manchester Railway, in 1830.…
How ever the 4 foot 8-1/2 inch track gauge happened, it’s clear that the Roman
military specification for “Chariots, War, Two-Horse” had nothing to do with it.
http://www.snopes.com/history/american/gauge.asp
«As for the Space Shuttle addendum to this piece, when Thiokol was building the solid rocket boosters (SRB) for the space shuttle, they had to keep shipping considerations in mind, but they didn't have to alter their design because any particular tunnel that lay between their plant and the Florida launch site wasn't large enough.… Data from the U.S. Army's Rail Transport in a Theater of Operations document, for example, makes it fairly clear that one would be hard-pressed to find railroad equipment anywhere only „slightly wider“ than 4 feet, 8.5 inches.»
Замечание, что ускорители SRB имеют диаметр 12 футов, что больше, чем стандартный жд габарит:
http://space.stackexchange.com/questions/4064/how-fair-is-the-claim-that-shuttle-boosters-diameter-is-dictated-by-the-railroad
«However, the diameter of the shuttle boosters (12 feet) exceeds the width of all loading gauge standards in the USA (which differ mostly in height, the width is generally 10 feet 8 inches).»lozga
10.04.2016 06:34Как бы вам сказать, вы на мою же публикацию ссылаетесь :)
Есть такое понятие — «индекс негабаритности». Можно протащить грузы чуть большего размера, но с трудом. Например, по слухам, при перевозке частей «Протонов» перекрывают встречное движение.Zenitchik
10.04.2016 23:23Так и есть. У меня друг на ЗиХе работал. Перекрытие встречного движения — отдельная статья расходов. Поэтому они придумали складные вагоны.
Fenyx_dml
08.04.2016 16:36Шикарно! Большое спасибо за статью! Я с детства люблю всякие ракеты и интересуюсь ракетной техникой, раньше и сам строил на своей пиротехнике… Эта статья раскрывает моменты, которые раньше мне были интересны, но я о них мало что знал. Пишите ещё- буду ждать с интересом!
Halt
Спасибо за статью! Как всегда интересно.
Кстати, в раздел про двигатели ориентации можно добавить еще описание схемы, при которой используется один компонент топлива, а вместо окислителя работает катализатор на входе в камеру сгорания. В таком случае двигатель получается вообще простым как валенок, хотя эффективность будет разумеется меньше, чем полноценное сжигание с окистилем.
lozga
На здоровье :)
Здесь про зажигание именно. А в статье про то как держаться за пустоту про способ. И туда и туда это не лезет нормально, может быть напишу отдельно про двигатели ориентации. Там же и газовые, и каталитические и двухкомпонентные. Спасибо.
Bot_0002
Будем ждать.
tormozedison
Здрасьте. Катализатор не заменяет собой окислитель.
cyberly
Видимо, имеется в виду разложение перекиси водорода.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%92%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0
Вот дядька на велосипеде с таким двигателем:
https://www.youtube.com/watch?v=EzkZoCF26NY
Zenitchik
Ещё разложение гидразина.