Vulcan火箭 - 竞争对手可重复使用的猎鹰9 v1.1R火箭Elon面具
ULA公司(联合发射联盟)(美国),世界上最着名的空间技术开发商和制造商之一,合资企业波音公司和洛克希德马丁公司,大约2年,一直在开发Vulcan发射系统使卫星输出更便宜,更容易获得。 假设该系统将与可重复使用的Falcon 9v1.1R火箭(来自英语的R。可重复使用,重复使用(重复使用)Elon Mask)严重竞争。
ULA工程师不仅没有返回整个第一阶段,而是只返回其发动机。 火箭部件的重复使用是瓦肯人的一个关键组成部分。 在ULA中,重用不是在所有第一阶段的软着陆中。 相反,它建议只返回一个小的,但最昂贵的阶段 - 发动机,它更容易和更便宜。 ULA的一位领导人此次表示:“火箭中最困难的事情并不总是最昂贵的。”
在Elon Mask在市场上推出之前,ULA是一个垄断者,并且在没有尴尬的情况下收取整个计划的启动价格。 随着Mask的出现,发布的价格显着下降(从110百万到$ 60百万),ULA的部分发布传递给Mask,而且很大一部分。 为了好玩,可以说火神火箭的发展是在星球大战的座右铭下进行的:“帝国反击战”。 我读过关于可重复使用火箭的创作的工作很久以前就开始于ULA,几乎在2000的开头,但后来停止了。 他们当时是垄断者,降低发射成本没有任何意义 我们必须向面具致敬 - 引起全世界对可重复使用的火箭的注意,以及如何!
在继续关于瓦肯火箭的故事之前,我想提醒你,对于那些不在这个问题上的人来说,猎鹰火箭9v1.1R的第一个(可回收)阶段的特征和返回技术。 在第一阶段,安装了9 Merlin 1D发动机,增加了推力和特定冲量。 一种新型发动机能够从100%扼制到70%,甚至可能更低。 改变了引擎的位置:而不是三排三个引擎使用中央引擎的布局和其余围绕圆周的位置。 中央发动机的安装也略低于其他发动机。 该方案被称为Octaweb,它简化了整个装置和第一级发动机舱的组装过程。 发动机的总推力在海平面为5885 kN,在真空中增加到6672 kN,海平面的比冲量为282 s,在真空311 c中。 第一阶段的标称运行时间是180。 第一阶段的高度为45,7 m,阶段v1.1的干质量约为23 t,并且约为26 t用于(R) - 修饰。 放置燃料的质量为395 700 kg,其中276 600 kg为液氧,119 100 kg为煤油。 一台发动机的质量Merlin 1D:450-490 kg。 9发动机的质量约为4,5吨,是第一级DRY质量的17,3%。 Falcon 9 v1.1R的技术和返回路径如图所示。 1。
图。 1飞行路径。
从图中可以清楚地看出,对于第一级在折叠支架上的着陆,必须将其转向发动机,即 转动它的轴,为此,猎鹰9 v1.1需要补充转弯和着陆系统的设备,这已完成:
1、第一级装有四个折叠式着陆支柱,用于软着陆。 支柱的总质量达到 2100 公斤(这几乎是所有 9 台发动机重量的一半)。
2. 已安装导航设备,使舞台到达着陆点(需要准确到达海洋中的地点);
3. 九台发动机中的三台设计用于制动并具有用于重新启动的点火系统;
4. 折叠式钛晶格舵安装在第一级顶部,以稳定旋转并提高下降阶段的可控性,特别是在发动机关闭时。 钛舵比铝制舵稍长、稍重,它们增强了舞台控制能力,无需烧蚀涂层即可承受高温,并且可以无限次使用,无需飞行间维护。
5. 舞台顶部安装有定向系统——一组气体喷嘴,在释放格子舵之前利用压缩氮气的能量来控制舞台在空间中的位置。 舞台两侧各有一个块,每个块有 4 个喷嘴,分别指向前、后、侧、下。 在太空中的阶段制动操作期间,在启动三台 Merlin 发动机之前,使用朝下的喷嘴,产生的脉冲将燃油降低到油箱底部,并被发动机泵捕获。 着陆前后的钛晶格舵和姿态控制系统(旗下)的一组气体喷嘴如图2所示。由于使用了压缩氮气的能量,喷嘴下的油漆没有剥落。
图。 2
为了降落,SpaceX租用两个太空港 - 位于东(大西洋)海岸的卡纳维拉尔角(LC-13)的空军基地和西(太平洋)海岸的范登堡基地(SLC-4-West)。 因此,TWO使用海上平台,每个平台都是转换驳船。 安装在它们上面的发动机和GPS设备可以将它们运送到必要的位置并保持它,从而形成稳定的着陆场,但天气会影响着陆无故障的可能性。 SpaceX有两个这样的平台,因为 平台的宽度不允许他们从范登堡基地经过巴拿马运河到卡纳维拉尔角。
整个第一阶段的发动机下降使运载火箭的最大有效载荷减少30 - 40%。 这是因为需要为制动和着陆预留大量燃料,以及着陆设备(着陆支撑,格栅方向盘,反应控制系统等)的额外重量。 让我提醒你,火箭并不总是以100%加载开始,不完全加载几乎总是从10到17%的平均值。
让我们回到关于返回引擎Vulcan火箭技术的故事。 着陆技术如图3所示。
图。 3。
该技术被称为明智的,模块化的,自主的回报技术(SMART-智能,机智的)。 行进和转向发动机将被困在空中,这是第一阶段最昂贵的部分。 ULA计划是在第一阶段完成后,将火箭下部断开。 然后,使用充气式热保护装置,它进入大气。 降落伞将打开,直升机将捡起发动机缸体并随其降落在任何方便的地方-既不需要降落空间中心,也不需要漂浮驳船。 在SMART技术中,减少有效载荷质量的附加着陆设备仅由降落伞和充气式热保护装置组成。 降落伞载荷的直升机接载,是 航空 和航天。 在世界范围内已经完成了大约2万次这样的操作,并且仍将继续进行。
Ris.4
图。 5
由ULA Delta 4和Atlas 5制造(Atlas 5仍然在我们的RD-180上飞行,至少飞到2019)模块化,Vulcan也将采用不同尺寸的头部整流罩或额外的起动加速器进行模块化,如果需要的话提高生产力。 模块化将ULA与美国市场上的其他参与者区分开来(我们的Angara也是模块化的):SpaceX拥有通常的Falcon 9和计划的重型版本,Arianespace只能提供Vega和Soyuz,但没有等级。 该火山将以12中型至重型版本提供。 该火箭将有直径为4或5米的头部整流罩。 在第一个选项中,您可以放置最多四个固体燃料助推器,在第二个 - 最多六个。 在后一种情况下,火箭将成为Delta 4重型改造的类比。
Vulcan的首次推出计划在2019年度举行。 它将在液化气体上的两个Blue Origin BE-4发动机的帮助下实施,或者与一对更传统的煤油Aerojet Rocketdyne AR-1一起实施。 创建过程相当昂贵,因此火箭将分几个阶段开发。 我们谈论的是数十亿:具体的数字并未被称为,但历史上已知新型火箭发动机的开发成本为1十亿美元,而新火箭的开工工作量约为2十亿。
来源:
https://geektimes.ru/post/248980/ и другие источники.
ULA工程师不仅没有返回整个第一阶段,而是只返回其发动机。 火箭部件的重复使用是瓦肯人的一个关键组成部分。 在ULA中,重用不是在所有第一阶段的软着陆中。 相反,它建议只返回一个小的,但最昂贵的阶段 - 发动机,它更容易和更便宜。 ULA的一位领导人此次表示:“火箭中最困难的事情并不总是最昂贵的。”
在Elon Mask在市场上推出之前,ULA是一个垄断者,并且在没有尴尬的情况下收取整个计划的启动价格。 随着Mask的出现,发布的价格显着下降(从110百万到$ 60百万),ULA的部分发布传递给Mask,而且很大一部分。 为了好玩,可以说火神火箭的发展是在星球大战的座右铭下进行的:“帝国反击战”。 我读过关于可重复使用火箭的创作的工作很久以前就开始于ULA,几乎在2000的开头,但后来停止了。 他们当时是垄断者,降低发射成本没有任何意义 我们必须向面具致敬 - 引起全世界对可重复使用的火箭的注意,以及如何!
在继续关于瓦肯火箭的故事之前,我想提醒你,对于那些不在这个问题上的人来说,猎鹰火箭9v1.1R的第一个(可回收)阶段的特征和返回技术。 在第一阶段,安装了9 Merlin 1D发动机,增加了推力和特定冲量。 一种新型发动机能够从100%扼制到70%,甚至可能更低。 改变了引擎的位置:而不是三排三个引擎使用中央引擎的布局和其余围绕圆周的位置。 中央发动机的安装也略低于其他发动机。 该方案被称为Octaweb,它简化了整个装置和第一级发动机舱的组装过程。 发动机的总推力在海平面为5885 kN,在真空中增加到6672 kN,海平面的比冲量为282 s,在真空311 c中。 第一阶段的标称运行时间是180。 第一阶段的高度为45,7 m,阶段v1.1的干质量约为23 t,并且约为26 t用于(R) - 修饰。 放置燃料的质量为395 700 kg,其中276 600 kg为液氧,119 100 kg为煤油。 一台发动机的质量Merlin 1D:450-490 kg。 9发动机的质量约为4,5吨,是第一级DRY质量的17,3%。 Falcon 9 v1.1R的技术和返回路径如图所示。 1。
图。 1飞行路径。
从图中可以清楚地看出,对于第一级在折叠支架上的着陆,必须将其转向发动机,即 转动它的轴,为此,猎鹰9 v1.1需要补充转弯和着陆系统的设备,这已完成:
1、第一级装有四个折叠式着陆支柱,用于软着陆。 支柱的总质量达到 2100 公斤(这几乎是所有 9 台发动机重量的一半)。
2. 已安装导航设备,使舞台到达着陆点(需要准确到达海洋中的地点);
3. 九台发动机中的三台设计用于制动并具有用于重新启动的点火系统;
4. 折叠式钛晶格舵安装在第一级顶部,以稳定旋转并提高下降阶段的可控性,特别是在发动机关闭时。 钛舵比铝制舵稍长、稍重,它们增强了舞台控制能力,无需烧蚀涂层即可承受高温,并且可以无限次使用,无需飞行间维护。
5. 舞台顶部安装有定向系统——一组气体喷嘴,在释放格子舵之前利用压缩氮气的能量来控制舞台在空间中的位置。 舞台两侧各有一个块,每个块有 4 个喷嘴,分别指向前、后、侧、下。 在太空中的阶段制动操作期间,在启动三台 Merlin 发动机之前,使用朝下的喷嘴,产生的脉冲将燃油降低到油箱底部,并被发动机泵捕获。 着陆前后的钛晶格舵和姿态控制系统(旗下)的一组气体喷嘴如图2所示。由于使用了压缩氮气的能量,喷嘴下的油漆没有剥落。
图。 2
为了降落,SpaceX租用两个太空港 - 位于东(大西洋)海岸的卡纳维拉尔角(LC-13)的空军基地和西(太平洋)海岸的范登堡基地(SLC-4-West)。 因此,TWO使用海上平台,每个平台都是转换驳船。 安装在它们上面的发动机和GPS设备可以将它们运送到必要的位置并保持它,从而形成稳定的着陆场,但天气会影响着陆无故障的可能性。 SpaceX有两个这样的平台,因为 平台的宽度不允许他们从范登堡基地经过巴拿马运河到卡纳维拉尔角。
整个第一阶段的发动机下降使运载火箭的最大有效载荷减少30 - 40%。 这是因为需要为制动和着陆预留大量燃料,以及着陆设备(着陆支撑,格栅方向盘,反应控制系统等)的额外重量。 让我提醒你,火箭并不总是以100%加载开始,不完全加载几乎总是从10到17%的平均值。
让我们回到关于返回引擎Vulcan火箭技术的故事。 着陆技术如图3所示。
图。 3。
该技术被称为明智的,模块化的,自主的回报技术(SMART-智能,机智的)。 行进和转向发动机将被困在空中,这是第一阶段最昂贵的部分。 ULA计划是在第一阶段完成后,将火箭下部断开。 然后,使用充气式热保护装置,它进入大气。 降落伞将打开,直升机将捡起发动机缸体并随其降落在任何方便的地方-既不需要降落空间中心,也不需要漂浮驳船。 在SMART技术中,减少有效载荷质量的附加着陆设备仅由降落伞和充气式热保护装置组成。 降落伞载荷的直升机接载,是 航空 和航天。 在世界范围内已经完成了大约2万次这样的操作,并且仍将继续进行。
Ris.4
图。 5
由ULA Delta 4和Atlas 5制造(Atlas 5仍然在我们的RD-180上飞行,至少飞到2019)模块化,Vulcan也将采用不同尺寸的头部整流罩或额外的起动加速器进行模块化,如果需要的话提高生产力。 模块化将ULA与美国市场上的其他参与者区分开来(我们的Angara也是模块化的):SpaceX拥有通常的Falcon 9和计划的重型版本,Arianespace只能提供Vega和Soyuz,但没有等级。 该火山将以12中型至重型版本提供。 该火箭将有直径为4或5米的头部整流罩。 在第一个选项中,您可以放置最多四个固体燃料助推器,在第二个 - 最多六个。 在后一种情况下,火箭将成为Delta 4重型改造的类比。
Vulcan的首次推出计划在2019年度举行。 它将在液化气体上的两个Blue Origin BE-4发动机的帮助下实施,或者与一对更传统的煤油Aerojet Rocketdyne AR-1一起实施。 创建过程相当昂贵,因此火箭将分几个阶段开发。 我们谈论的是数十亿:具体的数字并未被称为,但历史上已知新型火箭发动机的开发成本为1十亿美元,而新火箭的开工工作量约为2十亿。
来源:
https://geektimes.ru/post/248980/ и другие источники.
信息