Австралийские адепты гибридных ракетных двигателей

    Австралия и Новая Зеландия оказались необычно богаты ракетными стартапами — кроме Rocket Lab, юридически являющейся американской компанией, но производящей пуски своей ракеты Electron с новозеландского космодрома, недавно обнаружилась еще одна компания, теперь уже австралийская с отделением в Сингапуре, которая приступила к испытаниям полноразмерного двигателя для своих ракет. Gilmour Space Technologies успешно протестировала гибридный двигатель тягой 7 тонн.


    Кадр из видео испытаний

    Космический гибрид




    На видео — испытания двигателя G-70, который планируется использовать на геофизических и космических ракетах компании. Один двигатель позволяет создать геофизическую ракету, способную поднять до 130 кг на высоту до 150 км. А для выведения спутника на орбиту потребуется трехступенчатая ракета с 8 G-70 на первой ступени, 4 на второй и 1 на третьей. По расчетам Gilmour Space Technologies такая ракета сможет выводить до 380 кг на низкую орбиту.


    Скриншот сайта компании

    Особенностью двигателя является то, что он гибридный — топливо хранится в твердом виде, а окислитель подается в жидком/газообразном. Это позволяет сочетать достоинства твердотопливных и жидкостных ракетных двигателей — гибридный РД прост и компактен как РДТТ, и его можно перезапускать и управлять тягой, как на ЖРД.


    Схема гибридного ракетного двигателя

    Гибридный двигатель успешно использовался на суборбитальном космоплане SpaceShipOne, но на второй версии, SpaceShipTwo, разработчики столкнулись с его недостатками — двигатель оказался плохо масштабируемым. Gilmour Space Technologies утверждают, что справились с этой проблемой. По их заявлениям, G-70, возможно, является самым мощным двигателем с одним отверстием в топливной шашке. Двигатели SpaceShipOne и SpaceShipTwo мощнее, но, очевидно, по мнению Gimlour, используют несколько отверстий.


    Типичные профили отверстий в шашке гибридного двигателя, источник

    В твердотопливном двигателе профиль топливной шашки определяет, как тяга будет меняться со временем. В гибридном двигателе тяга определяется количеством подаваемого окислителя, но профиль шашки все равно очень важен — он влияет на эффективность двигателя. Gilmour Space Technologies печатают свои шашки на 3D-принтере. В ранних двигателях использовался ABS-пластик, сейчас же — некий секретный состав. Также компания собирается запатентовать собственную конструкцию 3D-принтера для печати топливной шашки, потому что обычные с новым топливом работать не могут.


    Экспериментальный 3D-принтер Gilmour, источник

    По заявлениям компании, получившийся двигатель может дросселировать тягу в диапазоне 10-100% и отличается высокой стабильностью горения.

    Немного о компании




    Компания Gilmour Space Technologies была основана бывшим банкиром Адамом Гилмуром вместе с женой и братом. Сначала они занимались симуляторами и репликами, создав симуляторы истребителя-бомбардировщика F/A-18, космического корабля с 6 степенями свободы, ЦУПа и работ в условиях невесомости, а также реплики первого американского космического корабля «Меркурий» и китайского корабля «Шэнчжоу». В 2014 году эта деятельность была заморожена, и компания сосредоточилась на гибридных ракетных двигателях. В 2016 году были испытаны двигатели на закиси азота и ABS-пластике.



    В том же году успешно поднялась на 5 км ракета RASTA с гибридным двигателем.



    Параллельно испытали двигатель на каталитическом разложении перекиси водорода.



    В 2017 году компания собрала деньги инвесторов и испытала гибридный двигатель для кубсатов. В планах запуск геофизической ракеты ARIEL во втором квартале 2018 (по словам главы компании) или же первом квартале 2019 (по информации с официального сайта). А орбитальная ракета ERIS, как ожидается, оторвется от земли в конце 2020 года.

    Заключение


    Чем хороши космические частники — их много, и они экспериментируют с разными технологиями. Электрический привод насосов, двигатель из 15 частей или старт со стратосферного шара, а теперь еще больше гибридных двигателей. Не все компании окажутся успешными, но даже потерпевшие поражение будут полезны тем, что проверят интересные технические идеи на практике.
    Поделиться публикацией
    Комментарии 73
      +1
      производящей пуски своей ракеты Electron с австралийского космодрома, 

      Прошу прощения, а разве Electron запускали не с Новой Зеландии?

        +2
        Уже исправил, спасибо
          +3
          Это просто классическая описка, практически по Жаку Элиасену Франсуа Мари Паганелю (только несколько наоборот):
          "… ландия — Зеландия, ландия — Зеландия,…

          — … к восточному побережью Австралии…
          — Австралии? Почему Австралии? Ах да, Австралии!"
        0
        Испытания проводят в Северной Австралии? Что-то попадалось о идее космодрома в Австралии поближе к экватору.
          +3
          Экватор очень важен для вывода на геостационар. Для кубсатов на(которые ориентируются многие стартапы) чаще нужна низкая орбита с больши наклонением, для которой северные/южные космодромы подходят хорошо.
            +1
            Про космодром я информации не нашел. Компания базируется в Голд-Кост, это середина восточной части материка. Плюс, на геостационар такая маленькая ракета не сможет ничего вывести, а пригодна только для низких и полярных орбит.
              0
              Украинцы недавно высказывали идею о строительстве космодрома в Австралии, но никак не ближе к экватору, скорее наоборот. Где-то в районе Перта (западное побережье). Видимо, с расчётом, что при запуске в восточном направлении первые ступени будут падать в самую глушь австралийских пустынь. А при выводе на солнечно-синхронную — в океан.

              Пока что самый близкий (по меридиану — всего около 2-х градусов с копейками) к экватору космодром — бразильская Алькантара, да и тот ещё не вполне готовый (к полноценным коммерческим пускам, хотя, видимо, с инфраструктурой там более-менее, судя по их сайту).
                0
                Украинцы недавно высказывали идею о строительстве космодрома в Австралии

                Вот про такое не слышал даже, они же в Канаде космодром под Циклон 4 строят. Решили по всему миру свои ракеты запускать?))
              +2

              Есть подробности обеспечения безопасности испытаний двигателя? Трейлер, лесопарк, озеро — очень напоминает грустную историю с Лин Индастриал

                +2
                грустной она стала после испытания в городе
                  0

                  Не принципиально. Уехать в лес и надеяться, что за кустом нет никакого грибника — такое же безрассудство

                    +1
                    Принципиально: уехать в поле вырыть котлован и сделать вокруг него обваловку — безопасное решение.
                      +6
                      В Австралии можно уехать так, что можно быть уверенным, что в радиусе километров надцать-дцать (а то и 100) никого кроме крокодилов или кенгуру нет. Ну погудели, дроном облетели окрестности, в эфир поорали. Некий аналог нашей тундры… Тоже, конечно, некий «авось», но всё же не как ребята из Лин, которые выбрали «пустырь» в самом населённом городе 1/6 части суши, хотя в 100-150 км в любую практически сторону можно глухомань найти, чуть ли не с медведями.
                    +2
                    Лично мне понравился закрытый трейлер, который виден на некоторых видео. А если они смогли уехать в глушь, где никого даже случайно не будет, то и с открытой платформой проблем не будет.
                    +1
                    В представленных видео плохо просматривается в истечении из сопла наличие «бочек Маха», что ставит вопрос — а какой они получают удельный импульс.
                      +2
                      Или же они не видны из-за слишком яркого свечения насыщенного сажей выхлопа.
                        +1
                        Да, действительно похоже на неполное сгорание
                          +2

                          Да. На 19-й секунде, когда двигатель начинают выключать, и яркость снижается, они в паре кадров ясно видны.

                        +1
                        А есть кто-нибудь в теме — в какой стадии/статусе сейчас находится соглашения об ограничении/нераспространении ракетных технологий, и как с этим делом обстоят дела у подобных стартапов?
                        Или всё — забили все на это дело ввиду бессмысленности/бесперспективности?
                          +3
                          Прямого запрета на разработки для космоса нет. Вот здесь можно почитать, в начале.
                          Там добровольные обязательства не продавать технологии кому попало. Кто сам может — имеет право разрабатывать.
                            0
                            Официальные стартапы могут продавать пусковые услуги. Есть ли за ними какой-нибудь специальный контроль — надо копать информацию. В свое время OTRAG в Ливии работали, и хорошо, что Каддафи ничего не смог из национализированных остатков собрать.
                              +1
                              В свое время OTRAG в Ливии работали, и хорошо, что Каддафи ничего не смог из национализированных остатков собрать.

                              Почему оное хорошо?
                                0
                                Любая ракета космического назначения может работать как межконтинентальная баллистическая…
                                  +1
                                  Чем хорошо что Каддафи не смог из национализированных остатков собрать баллистическую ракету?
                            +1
                            Кстати про аэроспайки, наткнулся на такой стартапчик — arcaspace com (ютуб ARCAchannel)
                            Судя по картинкам ребята пилят линейные аэроспайки, по плану начало тестов 2018 год.
                            На канале много любопытных видео
                              +1
                              Не все компании окажутся успешными, но даже потерпевшие поражение будут полезны тем, что проверят интересные технические идеи на практике.

                              С одной стороны — да, они могут проверить различные технологии. С другой стороны, все их открытия и наработки останутся секретными, запатентованными, в собственности владельцев компаний. В итоге это может даже затормозить развитие, а не ускорить его.
                                +2
                                Я прошу прощения, но технологии могут быть или секретными, или запатентованными. Или / или.
                                Секретные технологии (они же ноу-хау) останутся секретными, НО БЕЗ ПАТЕНТНОЙ ЗАЩИТЫ. А насчёт секрета — и на старуху бывает проруха (см. Промышленный шпионаж). В этой ситуации Вам ничто не мешает попробовать получить такой же результат / воссоздать технологию и либо запатентовать полученную технологию, либо сохранить в секрете, либо опубликовать.
                                А вот если на технологию получен патент, в котором подробно объясняется суть защищаемой патентом технологии — поздравляю, Вы получаете из патента описание технологии, но использовать её без получения лицензии / покупки патента / покупки владельца патента не можете. Но и тут есть обходной путь — изучаете описание технологии из патента, воссоздаёте на практике, дорабатываете и получаете свою технологию, «отличающуюся от известных технологий тем-то и тем-то». И патентуете, указав ранее приведённую формулировку «отличающуюся от известных технологий тем-то и тем-то». А владельца предыдущего патента шлёте лесом — у Вас ДРУГАЯ технология, отличающаяся от технологии в его патенте.
                                  +1
                                  Патентная защита ТЕХНОЛОГИЙ — штука эфемерная. Потому что очень трудно доказать факт применения технологии, если производитель не сознаётся. В общем случае, имея изделие, невозможно определить технологию его производства.

                                  А владельца патента можно послать лесом, сказав: «Ваша технология, патент № такой-то, у нас не используется. У нас есть своя технология, но она составляет государственную/военную тайну».

                                  Я, может, ничего не понимаю в бизнесе и в патентах, но я когда-то учился на инженера-технолога, и меня приучили мыслить именно в таком ключе: «Противник технологию возьмёт в патентной библиотеке, и засекретит факт её использования. Только дурак патентует технологии.»
                                  Другое дело — конструкторское решение. Вот оно, в изделии, можно увидеть, можно проверить.
                                  +1
                                  Технологий, идей, решений, материалов там много. Очевидные вещи запатентуют, неочевидные — засекретят.

                                  0
                                  Дело в том, что стороние зрители будут видеть — пробовали технологию X — не взлетело. Пробовали технологию Y — разорились раньше пуска. X нет смысла повторять, а вот Y может и иметь смысл. А реализация технологии у новых экспериментаторов будет своя.
                                  0
                                  Я не совсем понял двигатель из ABS пластика выдерживает продольные нагрузки с тягой 7 тонн?
                                    +1
                                    были испытаны двигатели на закиси азота и ABS-пластике

                                    Т.е. это компоненты топлива. ABS пластик — топливо, а закись азота — окислитель
                                      +1
                                      В черном-черном лесу, на черной-черной поляне, черные-черные люди в черных-черных противогазах запускали ракеты.
                                        +3
                                        Это ничего. Я как-то раз читал, как ракетомоделист сделал двигатель на салями и перекиси водорода. Канал в колбасе сверлил.
                                        Правда, не помню, делал ли он на этом двигателе ракету, но огневые испытания точно были.
                                          –1
                                          Перекись водорода — это которая H2O2? И разлагается на кислород и воду? Вот мне интересно, почему вода не гасит огонь в данном случае?
                                            +6
                                            А вы когда-нибудь задумывались, почему вода гасит огонь в нормальных условиях?
                                              +1
                                              Перекрывает доступ окислителю (кислороду) к окисляемому веществу (салями).
                                                +1
                                                Воды, выделяющейся при разложении перекиси недостаточно, чтобы перекрыть доступ кислороду, образующемуся при этом же разложении.
                                                Охлаждению она тоже не способствует, потому что разложение перекиси — экзотермический процесс.
                                                  0
                                                  ЕМНИП, в парогазе, образующемся при каталитическом разложении концентрированной (>70%) перекиси водорода, вода в виде перегретого (до ~400 градусов) пара, смешанного с кислородом
                                                  я так понимаю, колбаса была одновременно катализатором и топливом
                                                  и салями, по-моему, не лучший выбор, твёрдая высокожирная сырокопчёная, типа брауншвейгской или свиной, была бы лучше
                                                    0
                                                    Скорее всего — да. Я не владею химией разложения перекиси.
                                                    Автор подчёркивал, что колбаса — армированное горючее. Жир — горючее, мясо — для жёсткости.
                                                    Почему салями — не знаю. За что купил — за то продаю.
                                                      0
                                                      Можно на «Дошираке». Отлично горит, структурирован, жесткий, легкий.
                                                      0
                                                      С одной стороны, идея использовать колбасу как ракетное топливо, вызывает смех. А с другой стороны… Хм…
                                                        +1
                                                        представил себе сюжет:
                                                        в далёком-далёком космосе, (допустим после отказа основного какого-нибудь «протыкателя пространства») экипаж сидит и считает запасы топлива движков ближнего радиуса, оно же еда и вода — и прикидывает что лучше — больше потратить и быстрее долететь до ближайшей системы, но впроголодь, или сытно. но до-о-о-олго… С жуткими психологическим подробностями, заначками, истериками пасажирок с детьми, расколом на непримиримых сторонников разных подходов и т.п.
                                                        (Написать сценарий, что ли...)
                                                          0
                                                          А сюжет хороший. Можно, наверно, даже задачу сформулировать.
                                                            0
                                                            главное сохранить секрет до упора, что люди для таких движков — тоже топливо.
                                                            А то такое начнётся…
                                                              0
                                                              Люди — плохое топливо. Воды много.
                                                                0
                                                                Немного подкоптить и пойдет не хуже говядины или свинины…
                                                                  0
                                                                  Топливо на копчение расходуется.
                                                                    0
                                                                    эх, зря этот «секрет» отспойлерил — даже тут началось…
                                                  +2
                                                  Зависит от соотношения воды и огня. Если воды меньше она наоборот разжигает из за увеличения теплоёмкости газовой смеси на выходе. Если воды больше, тогда гасит. Добавляют же воду в топливную смесь на автомобилях и повышают КПД. Сам я пытался тушить парафин малым количеством воды и получил вспышку вместо гашения, тогда удалось задушить парафин перекрыв доступ воздуха. Количественно пусть теплотехники Вам уточнят…
                                                    0
                                                    нет, вода в выхлопе всегда поглощает часть энергии горения именно из-за своей теплоёмкости, поэтому её содержание в выхлопе стараются снизить, это повышает температуру истекающих газов и, соответственно, импульс
                                                    добавление воды в бензовоздушную смесь позволяет повысить КПД за счёт снижения температуры смеси без её переобогащения, опять же из-за высокой теплоёмкости воды

                                                    горючие жидкости (к которым стоит отнести и расплавленный парафин) нельзя тушить водой, потому что она испаряется при соприкосновении с пламенем и этим паром разбрызгивает частички топлива в воздухе, резко увеличивая площадь горения — вспышка
                                                    0
                                                    Там ещё окислитель. Прояндексируйте конечную химическую реакцию.
                                                    +1
                                                    сырокопчёная колбаса отлично горит в струе сжатого воздуха. побаловались как-то на пикнике, еле этот факел потушили.

                                                    а при разложении перекиси вроде как атомарный кислород, должна ещё лучше гореть.
                                                      +1
                                                      Дак жир же. Кусок сала вообще работает за свечку, в стоячем воздухе, с фитилем из спички.
                                                      По идее такую ракету можно делать вообще на чем угодно, хоть на парафина.
                                                      0
                                                      «Разрушители легенд» делали ракету на салями, только не с перекисью водорода, а с закисьюю азота (веселящий газ). Вроде даже что-то получилось
                                                  +1
                                                  ABS был на небольшом двигателе. Про большой они пишут о проприетарном топливе из нескольких компонентов.
                                                  0
                                                  Может кто подскажет такую вещь, в вики по гибридам сказано
                                                  В твердом состоянии может находиться как окислитель, так и горючее.

                                                  Какой окислитель можно сделать шашкой, чтобы в камеру сгорания подавать жидкое топливо(керосин, этанол и т.п.)? Или эта цитата имеет другой смысл?
                                                    +6
                                                    гипохлориты, перхлораты, хлораты, перманганаты, нитраты…
                                                    0
                                                    Не свосем понял, зачем там 3д принтер при производстве шашки, если, по их же словам, она из себя представляет просто полый цилиндр?
                                                      +1

                                                      Полости в этом цилиндре имеют специфическую форму.

                                                        0
                                                        возможно — всё равно этот пластик в трубу надо как-то «налить» — вот к шлангу, которым наливают приспособили манипулятор с парой движков — получили более равномерную/точную, чем вручную, укладку, и зиодно возможость сильно играть параметрами отверстий… хоть винтом из закрутить
                                                          0
                                                          Очевидно, просто залить топливо в жидком виде у них не получилось.
                                                          –2

                                                          Скидываемся по сотке
                                                          летом собираемся в Екатеринбурге — будем ракету запускать.
                                                          Не ну а че сотня гиков не сваяет что-нибудь подобное как на видео?

                                                            –1
                                                            Просто парни из Gilmour Space еще не слышали про селитру. Что будет когда они научатся делать селитровую бумагу! Прощай 3D ABS! ;-)

                                                            www.youtube.com/watch?v=rGXw3Vbrtws
                                                              0

                                                              Селитра… Хм… А почему не чёрный порох тогда и не т.н. "карамелька" — топливо на основе сахара?

                                                                +1
                                                                Хм… А вы не в курсе, что это одно и то же? Селитра, вообще-то, основной компонент чёрного пороха. Да и в карамельном двигателе окислителем служит селитра (правда, другая).
                                                                  0
                                                                  в карамельном топливе та же самая селитра — калийная — что и в черном порохе. А вот селитровать бумагу лучше натриевой.
                                                                    0
                                                                    Про чёрный порох в курсе, поэтому и спрашиваю, почему не он? А вот про карамельку не помнил — помнил только про сахар.
                                                                      0
                                                                      Есть еще такая штука как Оксиликвит.
                                                                      Сахар, жидкий кислород (накачивается непосредственно перед применением). Это, правда, скорее взрывчатка, но поиграться с присадками можно, блокировать бризантное действие.
                                                                  0
                                                                  Подскажите, почему для ГРД не требуется турбонасос? В канале твердого топлива ведь высокое давление! Или же для такого небольшого двигателя достаточно наддува бака окислителя?
                                                                    +2

                                                                    Обычный размен технологической сложности на эффективность. Чем выше давление в камере сгорания, тем лучше характеристики двигателя, но вытеснительная подача это толстый тяжелый бак, так что приходится использовать насос. Впрочем, у ЖРД AJ10 давление в камере менее 10 атмосфер, а УИ вполне себе 319с.

                                                                    0
                                                                    Ранее попытки получить преимущества ЖРД и РДТТ в виде ГРД заканчивались попаданием на полный комплект недостатков обоих типов двигателей в одном флаконе.

                                                                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                    Самое читаемое