Raptor ożył. Pierwszy rozruch pełnowymiarowej wersji nowego silnika SpaceX

8 lutego 2019, 12:41
raptor1
Fot. Elon Musk via Twitter

W ośrodku doświadczalnym SpaceX nieopodal miasta Waco w stanie Teksas przeprowadzono serię pierwszych testowych aktywacji pełnowymiarowej wersji silnika rakietowego Raptor. Nowy system napędowy, rozwijany z myślą o zasileniu obydwu segmentów przyszłej superciężkiej rakiety firmy Elona Muska (Super Heavy, dawniej BFR), w dniu 3 lutego br. pomyślnie przeszedł inauguracyjny kilkusekundowy rozruch na stanowisku testowym. Zaledwie kilka dni później nastąpiła natomiast druga próba, poddająca testowaną jednostkę napędową odpowiednio większemu obciążeniu.

Szumnie zapowiadany inauguracyjny rozruch pełnoskalowej wersji nowego silnika SpaceX doszedł do skutku wieczorem 3 lutego br. w ośrodku doświadczalnym firmy w miejscowości McGregor, położonej nieopodal miasta Waco w Teksasie. W czasie zaledwie dwusekundowej pracy na poziomie 60 proc. swojej deklarowanej wydajności Raptor wygenerował siłę ciągu przekraczającą 1,16 MN (czyli wartość odpowiadającą udźwigowi 116 ton masy roboczej). Jest to wynik, jakiego nie osiągnął wcześniej żaden z dotąd wyprodukowanych silników rakietowych firmy astronautycznej Elona Muska. Wciąż jednak pozostający daleko poniżej niezbędnych 170 ton udźwigu, jakie powinien zapewnić każdy z 31 silników projektowanego segmentu głównego rakiety nośnej Super Heavy.

Niedługo potem, rankiem 7 lutego br., na profilach Elona Muska w mediach społecznościowych pojawiła się jednak informacja o ponownym próbnym odpaleniu Raptora, które pozwoliło poprawić otrzymane wcześniej rezultaty. Jak podano, drugie podejście zakończyło się uzyskaniem ciśnienia w komorze spalania na poziomie 257 barów oraz wartości siły ciągu przekraczającej 1,687 MN (172 tony), właściwie dopełniając kluczowego wymogu efektywności dla jednostki napędowej systemu Super Heavy. Choć nie ujawniono, jak długo testowany Raptor pracował w czasie drugiego rozruchu, ani w jakim stopniu był wówczas obciążony, podkreślono uzyskanie dobrego wyniku pomimo braku schłodzenia mieszanki paliwowej (sugerując, że kriogeniczny materiał pędny powinien zapewnić dodatkowe 10 do 20 procent skoku wydajności silnika).

Docelowym zakresem oczekiwań względem operacyjnej wersji silnika Raptor są parametry na poziomie 2 MN ciągu (przy 2,5 MN dla wersji obsługującej górny segment superciężkiego systemu nośnego) oraz 300 barów ciśnienia gazów w komorze spalania. Mieszanką paliwową wykorzystywaną do generowania ciągu będzie charakterystyczna kombinacja ciekłego metanu i ciekłego tlenu (methalox), oferująca kompromis między zapewnieniem jak najwyższych parametrów efektywności spalania (m.in. wysokiego impulsu właściwego) a kryteriami bezpiecznego napędzania oraz stopniem skomplikowania użycia i produkcji materiału pędnego (zakłada się na przyszłość pozyskiwanie metanu z surowców dostępnych na Marsie).

Raptor, przeznaczony do napędzania obydwu segmentów systemu nośnego Super Heavy (pojazd Starship, pełniący rolę górnego członu, będzie korzystał z 7 takich silników), działa w oparciu o cykl spalania etapowego z pełnym przepływem (FFSCC – Full Flow Staged Combustion Cycle). Jego specyfiką jest zastosowanie dwóch układów wstępnego spalania (preburner) w cyklu zamkniętym, do których trafia osobno część paliwa i utleniacza w postaci silnie nasyconych gazów, zasilających działanie dwóch oddzielnych turbopomp przed wtłoczeniem mieszanki do głównej komory silnika. Pozwala to turbinom pracować w warunkach niższej temperatury, zmniejszając obciążenie kluczowych podzespołów i wydłużając ich żywotność. Kosztem takiego działania jest wyższy stopień technicznego skomplikowania silnika.

Raptor jest przedstawiany jako pierwszy tego typu mechanizm działający w oparciu o dwie komory wstępnego spalania, osobno dla utleniacza i paliwa. Nie jest to jednak pierwszy w ogóle projekt silnika integrującego zamknięty cykl spalania etapowego. Jak dotąd na świecie powstały dwie inne takie konstrukcje – radziecki RD-270, zaprojektowany jeszcze w latach 60. XX wieku oraz demonstrator technologiczny firmy Aerojet Rocketdyne z lat 2000 (Intergated Powerhead Demonstrator). Jak dotąd jednak żaden napęd tego typu nie wszedł do użycia.

Pierwsze loty testowe z użyciem Raptora mogą nastąpić już w perspektywie 2020 roku. Na ten termin SpaceX zaplanował przystąpienie do prób powietrznych trójsilnikowego prototypu pojazdu Starship (Starhopper). Sam Elon Musk przyznaje jednak, że wypełnienie tego harmonogramu jest bardzo ambitnym zamierzeniem. Docelowo cały system nośny ma być gotowy już w 2023 roku do przeprowadzenia kluczowego załogowego lotu w kierunku księżyca z japońskim miliarderem Yusaku Maezawa i ośmioma innymi pasażerami na pokładzie.

Space24
Space24
KomentarzeLiczba komentarzy: 23
Davien
wtorek, 12 lutego 2019, 07:20

Oj Rozbawiony i znowu musze cię usadzic:)) AMROSS nie ejst rosyjska spółka ale rosyjska -amerykańska z udziałami po 50%, silnik RD-180 powstał na wyrazne zamówienie ULA i jest produkowany według amerykańskich , a nie rosyjskich norm. USA nie planuje zadnych zamienników dla dość prymitywnego RD-180 ale wycofuja Atlasa w ogóle. A tak w ogóle rozbawiony wyjaśnij moze jakim cudem rosyjski Sojuz-5 napedzany 2x mocniejszym silnikiem, przegrywa pod kazdym wzgledem z Atlasem V produkcji amerykańskiej napedzanym w pierwszym stopniu jedynie dwa razy słabszym silnikiem:)) Jeszcze co do zamówienia silników RD-180: tozostały zamówione wyłacznie w tym celu by ULA mogła startowac w przetargu ale jak widze dla rusofilków ze zniszczonym mózgiem to powód do podniecania sie:))

nad wyraz rozbawiony wiadomo kim i czym... ;-)
wtorek, 12 lutego 2019, 04:36

"It’s embarrassing that Boeing/Lockheed need to use a Russian engine on Atlas, but that engine design is brilliant" - napisał Elon Musk w dniu 23.12.2018 r. na Twitterze. Pozwoliłem sobie z pewnych względów przytoczyć rzeczoną wypowiedź w oryginale. Ponadto, żeby ułatwić zrozumienie tych słów przez wiadomej proweniencji propagandystów, to dodam jeszcze, że dotyczyły rosyjskiego silnika rakietowego RD-180. Warto wspomnieć, że w dniu 26.10.2018 roku rosyjski RD AMROSS oraz amerykańskie Pratt&Whitney i United Launch Alliance zawarły kontrakt na dostawę do USA kolejnych silników rakietowych RD-180. Przypomnieć należy również, iż w 1997 roku Amerykanie zamówili 101 silników RD-180. Pierwszy kontrakt był wart prawie miliard USD. W 2016 roku Kongres USA próbował zablokować zakupy kolejnych rosyjskich silników po 2019 roku. Jednak w związku z permanentnymi problemami w dziedzinie amerykańskich technologii kosmicznych, Pentagon był zmuszony zamówić dodatkowo 20 rosyjskich silników rakietowych RD-180. Bez tych jednostek napędowych Amerykanie musieliby zrezygnować z wynoszenia na orbity okołoziemskie swoich satelitów wojskowych. Rosyjskie silniki rakietowe RD-180 są wykorzystywane w rakietach nośnych Atlas V i nadal nie mogą doczekać się swoich amerykańskich odpowiedników. Waszyngton przekazał znaczne środki finansowe dla Aerojet Rocketdyne i United Launch Services, ale wymiernych efektów jak nie było, tak nie ma. Ku rosnącej frustracji rusofobków z tzw. kółka wzajemnej adoracji w propagandowej akcji na forum Space24 i nie tylko... ;-)

Davien
poniedziałek, 11 lutego 2019, 22:04

Panie AB najlepsze jest jednak porównanie Sojuza-5 napedzanego tym poteznym RD-171MW z amerykańskeij konstrukcji Atlasem, na pedzanym słabszym o połowę RD-180 a majacym nie tylko lepszy udżwig na LEO ale i mozliwośc wynoszenia na GTO czego supernowoczesny rosyjski Sojuz-5 nie będzie nawet potrafił. To porównanie powoli wycofywanej rakiety produkcji USA z dopiero majacym powstać rosyjskim Sojuzem najlepiej obrazuje róznice w pozomie technologicznym w wyscigu kosmicznym.

AB
poniedziałek, 11 lutego 2019, 16:51

No cóż panie Veritas. Musk właśnie znowu odpalił Raptora i uzyskał w nim większe ciśnienie spalania niż w jakimkolwiek rosyjskim silniku. Za dwa, trzy lata, doszlifowany Raptor, będzie najpotężniejszym silnikiem świata, podczas gdy Rosja będzie dumna, że odbudowała ponad trzydziestoletniego RD 170...

Davien
poniedziałek, 11 lutego 2019, 16:17

Panie Veritas, RD-171MW to modernizacja starego dosyć RD-170 z rakiety Energia/Buran. Udżwig napedzanego tym silnikiem Sojuza-5 wynosi maks 18 ton na LEO co przy Falconie 9FT wygląda raczej słabo. Do tego Federacja nie jest satelita ale statkiem załogowym, nastepcą Sojuza . Jenisej jest składanka z pirwszych stopni Sojuzów-5 gdzie za trzeci stopień ma robic Angara wiec nic dziwnego że uzywa tez RD-171MW i nawet wtedy jest ledwo prównywalny do takiego FalconaH który juz lata, a w porównaniu do SLS czy BFR to zostaje sporo w tyle. Panie Veritas, dla Rosji to istotnie będzie spory krok naprzód ale na tle tego co maja inni nie wygląda to dobrze:)