"Согласно информации из открытых источников для 100% печати высокоточной ракеты воздушного базирования, им осталось освоить только промышленную 3D-печать микросхем." — Raytheon technologies разработали боевую ракету, которую можно полностью напечатать с помощью аддитивных технологий. В настоящий момент они осваивают 3d-печать микросхем. При этом, 80% компонентов ЛА уже сегодня можно изготавливать аддитивным методом.
А в статье все собственно и написано. Рекомендую к прочтению.
"Это что, теперь любой сможет у себя в погребе напечатать ракету и с блоком управления с алиэкспресса зафуговать ее за сотни км с точностью GPS?" — не любой конечно, но по крайней мере, военные тех стран, которые сегодня финансируют подобные разработки, вскоре смогут печатать ракеты на поле боя, а те государства, которые проспят данную инновацию, окажутся неподготовленными к войне 21 века.
"то и им и подавно не нужен мобильный завод в любом месте " — сразу не обратил внимание на эту часть комментария, поэтому дополняю. Конечно речь идет о стационарном автономном ракетном заводе-космодроме, располагающимся например, на экваторе, для обеспечения вывода ПН на ГСО.
Вот например, на этой схеме "С1" обозначена первая ступень как ее видят при расчете, а о той ступени о которой вы говорите здесь показано как "РБ1". Это просто вопрос терминологии. Схема приведена из учебника "Ракеты-носители". Воениздат, 1981 год. Авторы: В. А. Александров, В. В. Владимиров, и др. Надеюсь, что этот учебник для студентов первого курса ВУЗа достаточно авторитетен. https://habr.com/ru/post/681854/comments/#comment_24629596 — в этом комменте я привожу данные простого расчета.
"но по-моему, это ерунда" — может быть, но ведущие лаборатории ведут исследования по данной тематики. "Даже по логистике проще привезти готовую ракету с завода, чем привезти мобильный завод" — я не хотел описывать конкретные кейсы применения технологии, чтобы случайно не вызвать некоторую рефлексию у некоторой части сообщества, поэтому просто отвлеченно предлагаю рассмотреть возможность печати ракетного вооружения, например, на авианосце, который оперирует на отдаленном ТВД. "И вообще зачем заказчику кастомная ракета?" — сегодня для запусков малых КА приходиться ждать попутку, которая выполняет полетную задачу основной ПН, и поэтому выбрасывает малые КА не там где это надо Заказчику, а там где получится.
Ну вы начните делать массо-габаритный расчет РН и тут же поймете, что такое баллистическая ступень, заодно поймете что такое коэффициент массового совершенства и почему он влияет на пресловутую "энергетику" не меньше удельного импульса. По поводу всего остальное — все это есть в этой ветке комментов.
"Не только просчитано, но и опробовано, по результату от Ареса-1 отказались" — от чего-то отказались, а к чему-то вернулись. Например, к твердотопливным бустерам от "Ареса-5" для SLS. "Кстати, реальная длина первой ступени Сатурна-5 42 метра." — очевидно, что при расчетах я оперировал понятием баллистической ступени. "Почему вы сравниваете габариты пилотируемой межпланетной системы с габаритами (впрочем, и в этом сомневаюсь, вероятно здесь не учтены габариты сопла) РДТТ равной тяги? Я с вами не спорил о том, что РДТТ обеспечивает рекордную тягу. Только вот заменить первую ступень Сатурна-5 он не сможет. " — вот это вот явно не вытекает из моего ответа на вот это вот: "Я реально предлагаю взвесить ракетную ступень на ЖРД и корпус РДТТ. Что-то мне кажется, что ступень на ЖРД будет легче, со всеми её прибамбасами." Я то давал расчет не из-за того, что хотел заменить первую ступень "Сатурна-5", а для того чтобы явно продемонстрировать, что массово-габаритные показатели при сопоставимой тяге у РДТТ лучше чем у ЖРД. Ведь об этом был изначальный вопрос.
"И тут выяснится, что УИ РДТТ значительно меньше, а значит нужна больше масса топлива." — нет, достаточно просто улучшить коэффициент массового совершенства (см. выше мой комментарий DvoiNic). "Затем выяснится, что РДТТ диаметром 7 метров и длиной 42 метра (согласно вашим расчётам - минимум) нетранспортабелен " — снова нет. Например, ТТУ шаттла имел длину 45.46 м и диаметр 3.7 м (сопоставимо с моими прикидками) и спокойно транспортировался на баржах. Топливные сегменты для РДТТ спокойно транспортируются ж/д транспортом.
И еще кое-что, УИ у ЖРД ограничен физикой горения пары кислород-водород (фтор-то запрещен), а у СРТ еще есть широкое поле для увеличение УИ за счет улучшения различных присадок, например.
"первая ступень Сатурна была длиной 42 метра, и массой 2100. " — есть понятие баллистическая ступень, а есть конструкционное. Очевидно, что речь про первое. "при равной энергетике будет еще и легче жидкостной? " — понятие энергетика - это комплексное понятие. Если так хотите выразить энергетику ракеты через удельный импульс, то предлагаю задачу конкретизировать через определение эффективности ракеты, которым является отношение суммарного импульса тяги двигателя к полной массе ракеты. То есть повышать энергетику можно не только увеличив УИ, но и улучшая коэффициент массового совершенства. И тут ВНЕЗАПНО обнаруживаем, что плотность ТТ значительно выше чем у ЖР, и в основном поэтому коэффициент массового совершенства РДТТ намного меньше, чем у ЖРД (хотя правильнее сравнивать с ЖРДУ). Так например, у ракеты "скаут" данный показатель имеет значение 0.011. У маршевых РДТТ от 0.12 до 0.18. И именно поэтому массово-геометрические показатели у ракет с РДТТ будут намного выше, чем у у ракет с ЖРД при сопоставимой энергетики, что я и продемонстрировал с элементарными расчетами на примере ПЕРВОЙ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ ступени РН "Сатурн-5". И именно поэтому, ракеты с РДТТ предпочтительнее для мобильных, подводных и шахтных схем базирования.
"Я реально предлагаю взвесить ракетную ступень на ЖРД и корпус РДТТ. Что-то мне кажется, что ступень на ЖРД будет легче, со всеми её прибамбасами. И уж, тем более, заправленный РДТТ будет намного тяжелее аналогичного жидкостного бустера, не зря на Шаттлах планировали заменить РДТТ на "многоразовые продвинутые бустеры на ЖРД." — уже все давно посчитано. Отсылаю к своему прядущему комментарию про массово-габаритные показатели. А если конкретнее, то например, при габаритах 10 м на 110 м и массе 2500 т тяга первой ступени РН "Сатурн" была 3400 тс, причем для обеспечения такой тяги потребовался пакет в 5 ЖРД. Только по грубым прикидкам, чтобы обеспечить такую же тягу в 3400 тс понадобится всего один РДТТ массой около 1650 т с габаритами 42 м на 7.
"Какое отношение это имеет к тому, что корпус РДТТ намного тяжелей, чем баки жидкого кислорода или метана со всей необходимой арматурой?" — ну вот смотрите, газогенератор к бакам кислорода и метана относится к "необходимой арматуре"? А ТНА относятся к данному понятию? А ССОБ? Или вы реально предлагаете взвесить удельный вес сухого бака ЖРД с корпусом РДТТ? В таком случае, действительно вы будете правы. Только какой в этом практический смысл, когда есть такие качественно-сравнительные показатели как вышеуказанные коэффициент массового снаряжения и коэффициент объемного снаряжения?
"Попробуйте пофиксить, например, неравномерность горения твёрдого топлива, вызывающую вибрации, из-за которых Штаты отказались от Ареса-1." — да, мы как раз-таки за счет 3д-печати попробуем это пофиксить.
Во-первых, как я и написал в статье дополнительное усиление корпуса РДТТ необходимо из-за охлаждения и полимеризации. Приходиться выдерживать крупногабаритные РДТТ по полтора месяца. При 3д-печати полимеризация происходит сразу и упрочнять корпус дополнительно не надо. Во-вторых, из-за того что у РДТТ такие показатели как коэффициент массового снаряжения и коэффициент объемного снаряжение значительно выше чем у РДТТ, то массово-геометрические показатели РДТТ выше чем у ЖРД. В-третьих, если уж речь зашла о плюсах и минусах ЖРД/РДТТ, то я смогу выделить более 10 причин превосходства РДТТ перед ЖРД, а те минусы, которые присуще РДТТ перед ЖРД, мы пофиксим с помощью 3д-печати.
СРТ можно подвергать только минимальной механообработке, например, аккуратно срезать шпателем локальную неровность. Токарной обработки подвергали, по крайней мере раньше, прессованную нитроцеллюлозную массу и желатинизирвоанные пороха.
"Часть из которых не избежать и при использовании аддитивных технологий.(усадки к примеру). " — как раз-таки с помощью 3д-печати и присущей ей моделированию можно контролировать огрехи печати. В дальнейшем , набрав достаточно экспериментального материала, мы даже сможем предсказывать возможные огрехи печати и вносить во время коррекцию по ходу печати. "Выж ратуете за удешевление в серии, в серии с матрицами вообще ноль проблем. " — мы ратуем за кастомность, чтобы на одной производственной площадке одним и тем же принтером печатать ТТЗ для разных ЛА с РДТТ с разными задачами. "...что при наличии термопластичного материала ему можно придать любую форму" — А как сделать с помощью литья или прессования, например, телескопический спиралевидный канал горения? А есть и более сложные формы. "или вообще растворяемыми элементами" — кстати говоря, у нас в планах печатать растворяемые подложки и подпорки для увеличения сложности кривизны канала горения.
"Радикальным образом удешевить запуски наноспутников спомощью РДТТ врядли получится. Их сейчас запускают в виде попутной нагрузки более дорогостоящих спутников. Или же сразу сотней-тысячей штук. " — 3д-печать позволит оказывать пусковую услугу on-demand, выводя ПН туда, куда надо заказчику, а не туда куда летит первичная ПН, для запуска которой и решалась баллистическая задача. И самое главное, не надо будет ждать "такого попутчика".
В ходе развития проекта, мы поняли, что такие свойства как высокая энергетика топлива и его способность к печати на 3D-принтере — взаимоисключающие. Поэтому в результате долгих, сложных экспериментов и расчетов, мы смогли найти оптимум. Что касается полученной точности, то прошу обратить внимание на РИС. 4. Наш результат явно лучше голландского. Единственные кто печатали "топливо" лучше — это "rocket crafters" печатью PLA для ГРД. Но это ни разу не дизраптив-технология, потому лишившись проблем, связанных с РДТТ, они тут же получили кучу проблем, связанных с паразитной массой в виде бака с жидким кислородом.
"Согласно информации из открытых источников для 100% печати высокоточной ракеты воздушного базирования, им осталось освоить только промышленную 3D-печать микросхем." — Raytheon technologies разработали боевую ракету, которую можно полностью напечатать с помощью аддитивных технологий. В настоящий момент они осваивают 3d-печать микросхем. При этом, 80% компонентов ЛА уже сегодня можно изготавливать аддитивным методом.
А в статье все собственно и написано. Рекомендую к прочтению.
"Это что, теперь любой сможет у себя в погребе напечатать ракету и с блоком управления с алиэкспресса зафуговать ее за сотни км с точностью GPS?" — не любой конечно, но по крайней мере, военные тех стран, которые сегодня финансируют подобные разработки, вскоре смогут печатать ракеты на поле боя, а те государства, которые проспят данную инновацию, окажутся неподготовленными к войне 21 века.
"то и им и подавно не нужен мобильный завод в любом месте " — сразу не обратил внимание на эту часть комментария, поэтому дополняю. Конечно речь идет о стационарном автономном ракетном заводе-космодроме, располагающимся например, на экваторе, для обеспечения вывода ПН на ГСО.
Вот например, на этой схеме "С1" обозначена первая ступень как ее видят при расчете, а о той ступени о которой вы говорите здесь показано как "РБ1". Это просто вопрос терминологии.
Схема приведена из учебника "Ракеты-носители". Воениздат, 1981 год. Авторы: В. А. Александров, В. В. Владимиров, и др.
Надеюсь, что этот учебник для студентов первого курса ВУЗа достаточно авторитетен.
https://habr.com/ru/post/681854/comments/#comment_24629596 — в этом комменте я привожу данные простого расчета.
"но по-моему, это ерунда" — может быть, но ведущие лаборатории ведут исследования по данной тематики.
"Даже по логистике проще привезти готовую ракету с завода, чем привезти мобильный завод" — я не хотел описывать конкретные кейсы применения технологии, чтобы случайно не вызвать некоторую рефлексию у некоторой части сообщества, поэтому просто отвлеченно предлагаю рассмотреть возможность печати ракетного вооружения, например, на авианосце, который оперирует на отдаленном ТВД.
"И вообще зачем заказчику кастомная ракета?" — сегодня для запусков малых КА приходиться ждать попутку, которая выполняет полетную задачу основной ПН, и поэтому выбрасывает малые КА не там где это надо Заказчику, а там где получится.
Ну вы начните делать массо-габаритный расчет РН и тут же поймете, что такое баллистическая ступень, заодно поймете что такое коэффициент массового совершенства и почему он влияет на пресловутую "энергетику" не меньше удельного импульса.
По поводу всего остальное — все это есть в этой ветке комментов.
"Не только просчитано, но и опробовано, по результату от Ареса-1 отказались" — от чего-то отказались, а к чему-то вернулись. Например, к твердотопливным бустерам от "Ареса-5" для SLS.
"Кстати, реальная длина первой ступени Сатурна-5 42 метра." — очевидно, что при расчетах я оперировал понятием баллистической ступени.
"Почему вы сравниваете габариты пилотируемой межпланетной системы с габаритами (впрочем, и в этом сомневаюсь, вероятно здесь не учтены габариты сопла) РДТТ равной тяги? Я с вами не спорил о том, что РДТТ обеспечивает рекордную тягу. Только вот заменить первую ступень Сатурна-5 он не сможет. " — вот это вот явно не вытекает из моего ответа на вот это вот: "Я реально предлагаю взвесить ракетную ступень на ЖРД и корпус РДТТ. Что-то мне кажется, что ступень на ЖРД будет легче, со всеми её прибамбасами." Я то давал расчет не из-за того, что хотел заменить первую ступень "Сатурна-5", а для того чтобы явно продемонстрировать, что массово-габаритные показатели при сопоставимой тяге у РДТТ лучше чем у ЖРД. Ведь об этом был изначальный вопрос.
"И тут выяснится, что УИ РДТТ значительно меньше, а значит нужна больше масса топлива." — нет, достаточно просто улучшить коэффициент массового совершенства (см. выше мой комментарий DvoiNic).
"Затем выяснится, что РДТТ диаметром 7 метров и длиной 42 метра (согласно вашим расчётам - минимум) нетранспортабелен " — снова нет. Например, ТТУ шаттла имел длину 45.46 м и диаметр 3.7 м (сопоставимо с моими прикидками) и спокойно транспортировался на баржах. Топливные сегменты для РДТТ спокойно транспортируются ж/д транспортом.
И еще кое-что, УИ у ЖРД ограничен физикой горения пары кислород-водород (фтор-то запрещен), а у СРТ еще есть широкое поле для увеличение УИ за счет улучшения различных присадок, например.
"первая ступень Сатурна была длиной 42 метра, и массой 2100. " — есть понятие баллистическая ступень, а есть конструкционное. Очевидно, что речь про первое.
"при равной энергетике будет еще и легче жидкостной? " — понятие энергетика - это комплексное понятие. Если так хотите выразить энергетику ракеты через удельный импульс, то предлагаю задачу конкретизировать через определение эффективности ракеты, которым является отношение суммарного импульса тяги двигателя к полной массе ракеты. То есть повышать энергетику можно не только увеличив УИ, но и улучшая коэффициент массового совершенства. И тут ВНЕЗАПНО обнаруживаем, что плотность ТТ значительно выше чем у ЖР, и в основном поэтому коэффициент массового совершенства РДТТ намного меньше, чем у ЖРД (хотя правильнее сравнивать с ЖРДУ). Так например, у ракеты "скаут" данный показатель имеет значение 0.011. У маршевых РДТТ от 0.12 до 0.18. И именно поэтому массово-геометрические показатели у ракет с РДТТ будут намного выше, чем у у ракет с ЖРД при сопоставимой энергетики, что я и продемонстрировал с элементарными расчетами на примере ПЕРВОЙ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ ступени РН "Сатурн-5". И именно поэтому, ракеты с РДТТ предпочтительнее для мобильных, подводных и шахтных схем базирования.
"Я реально предлагаю взвесить ракетную ступень на ЖРД и корпус РДТТ. Что-то мне кажется, что ступень на ЖРД будет легче, со всеми её прибамбасами. И уж, тем более, заправленный РДТТ будет намного тяжелее аналогичного жидкостного бустера, не зря на Шаттлах планировали заменить РДТТ на "многоразовые продвинутые бустеры на ЖРД." — уже все давно посчитано. Отсылаю к своему прядущему комментарию про массово-габаритные показатели. А если конкретнее, то например, при габаритах 10 м на 110 м и массе 2500 т тяга первой ступени РН "Сатурн" была 3400 тс, причем для обеспечения такой тяги потребовался пакет в 5 ЖРД. Только по грубым прикидкам, чтобы обеспечить такую же тягу в 3400 тс понадобится всего один РДТТ массой около 1650 т с габаритами 42 м на 7.
АЗС с жидким кислородом, водородом, АТ+НДМГ, и далее по списку?
"Какое отношение это имеет к тому, что корпус РДТТ намного тяжелей, чем баки жидкого кислорода или метана со всей необходимой арматурой?"— ну вот смотрите, газогенератор к бакам кислорода и метана относится к "необходимой арматуре"? А ТНА относятся к данному понятию? А ССОБ? Или вы реально предлагаете взвесить удельный вес сухого бака ЖРД с корпусом РДТТ? В таком случае, действительно вы будете правы. Только какой в этом практический смысл, когда есть такие качественно-сравнительные показатели как вышеуказанные коэффициент массового снаряжения и коэффициент объемного снаряжения?"Попробуйте пофиксить, например, неравномерность горения твёрдого топлива, вызывающую вибрации, из-за которых Штаты отказались от Ареса-1." — да, мы как раз-таки за счет 3д-печати попробуем это пофиксить.
Работа с жидкими топлива не менее опасна, чем с твердыми. А с самовоспламеняющимися компонентами еще опаснее.
Ну не скажите. А как насчет испытания на герметичность шар-баллонов в бронекамере? Или на предельно-допустимое давление?
Во-первых, как я и написал в статье дополнительное усиление корпуса РДТТ необходимо из-за охлаждения и полимеризации. Приходиться выдерживать крупногабаритные РДТТ по полтора месяца. При 3д-печати полимеризация происходит сразу и упрочнять корпус дополнительно не надо.
Во-вторых, из-за того что у РДТТ такие показатели как коэффициент массового снаряжения и коэффициент объемного снаряжение значительно выше чем у РДТТ, то массово-геометрические показатели РДТТ выше чем у ЖРД.
В-третьих, если уж речь зашла о плюсах и минусах ЖРД/РДТТ, то я смогу выделить более 10 причин превосходства РДТТ перед ЖРД, а те минусы, которые присуще РДТТ перед ЖРД, мы пофиксим с помощью 3д-печати.
СРТ можно подвергать только минимальной механообработке, например, аккуратно срезать шпателем локальную неровность.
Токарной обработки подвергали, по крайней мере раньше, прессованную нитроцеллюлозную массу и желатинизирвоанные пороха.
"Часть из которых не избежать и при использовании аддитивных технологий.(усадки к примеру). " — как раз-таки с помощью 3д-печати и присущей ей моделированию можно контролировать огрехи печати. В дальнейшем , набрав достаточно экспериментального материала, мы даже сможем предсказывать возможные огрехи печати и вносить во время коррекцию по ходу печати.
"Выж ратуете за удешевление в серии, в серии с матрицами вообще ноль проблем. " — мы ратуем за кастомность, чтобы на одной производственной площадке одним и тем же принтером печатать ТТЗ для разных ЛА с РДТТ с разными задачами.
"...что при наличии термопластичного материала ему можно придать любую форму" — А как сделать с помощью литья или прессования, например, телескопический спиралевидный канал горения? А есть и более сложные формы.
"или вообще растворяемыми элементами" — кстати говоря, у нас в планах печатать растворяемые подложки и подпорки для увеличения сложности кривизны канала горения.
А предложите что-нибудь конкретное. Возможно ваше предложение возьмем в разработку.
"Радикальным образом удешевить запуски наноспутников спомощью РДТТ врядли получится. Их сейчас запускают в виде попутной нагрузки более дорогостоящих спутников. Или же сразу сотней-тысячей штук. " — 3д-печать позволит оказывать пусковую услугу on-demand, выводя ПН туда, куда надо заказчику, а не туда куда летит первичная ПН, для запуска которой и решалась баллистическая задача. И самое главное, не надо будет ждать "такого попутчика".
В ходе развития проекта, мы поняли, что такие свойства как высокая энергетика топлива и его способность к печати на 3D-принтере — взаимоисключающие. Поэтому в результате долгих, сложных экспериментов и расчетов, мы смогли найти оптимум.
Что касается полученной точности, то прошу обратить внимание на РИС. 4. Наш результат явно лучше голландского. Единственные кто печатали "топливо" лучше — это "rocket crafters" печатью PLA для ГРД. Но это ни разу не дизраптив-технология, потому лишившись проблем, связанных с РДТТ, они тут же получили кучу проблем, связанных с паразитной массой в виде бака с жидким кислородом.
У нас есть идеи как использовать напечатанные ТТЗ для asteroid minning.
По поводу добычи топлива в космосе: вот вы когда идете в лес, вы берете спички с собой или добываете их на месте?