Как стать автором
Обновить

Комментарии 64

Весьма познавательно, спасибо. Правда выглядит слегка незавершенно.
Нет. Вообще информации мало по этой теме в англоязычной среде. Специально искал механизмы раскрытия обтекателей, есть научные работы, но для доступа к ним нужно платить.
>> Вообще информации мало по этой теме в англоязычной среде

Наверное, в этом кроется основной секрет такой цены: само их производство достаточно сложно.

За статью спасибо, было приятно прочитать. Она в нужной мере познавательная, дает представление в нужном объеме и прилично полнее, чем «перевод той заметки, ссылка на которую была в комментарии, на которую идет отсылка в начале статьи» (отдельное спасибо за ссылку на мой комментарий, если бы не узнал об этом уже когда в местные комменты полез после прочтения)) ), а тем кто так говорит, хотелось бы сказать следующее:

Уважаемые,

В конце концов, разве не сообщество -одна из основных ценностей гиктаймса? Задавайте полезные вопросы, а кто-либо уже в своей теме (тут и от металлургов, и от работающих с взрывчаткой пара слов была бы очень к месту и интересна к прочтению) на них ответит!

Знание правильных вопросов — это уже половина ответа. Как пример — добавленная в статью информация по температурам на поверхности обтекателя во время полета. Я бы не догадался спросить о ней, т.к. почему-то был уверен, что там происходит нагрев до 100-150 градусов, ничего интересного. А оказывается аж до 500 градусов — неожиданный для меня и интересный факт.

Тогда раскрою вопрос шире :-)
Для понимания температуры на передней кромке (на носке обтекателя) полезно усвоить понятие «температура торможения». Температура, по определению, есть мера средней кинетической энергии молекул. Соответственно, при известной молекулярной массе можно однозначно сопоставить температуру и скорость.
Когда летательный аппарат рассекает воздух — его, воздуха, молекулы налетают на переднюю кромку со скоростью полёта аппарата.
Таким образом, из скорости полёта можно вывести и температуру торможения на кромке/носке. Для 3000км/час это примерно 300°. Фактически будут, конечно, отличия, связанные с исходной температурой воздуха, отводом тепла и т.д. Но определяющей, задающей величиной является именно температура торможения.
Плотность среды ещё же, не? Т.е. высота бы тоже пригодилась.
это аналогично нахождению в газовой среде соответствующей температуры. Плотность газа может быть да, различной. А температура его — вот такая.
Это означает, что выше температуры быть не может (эффекты вязкости воздуха как раз на больших высотах сказываются меньше, там и сопротивление растёт линейно, а не квадратично, работает ньютоновская модель). А такая температура — будет, по крайней мере локально, в местах с ограниченным теплоотводом.
Вот тут посмотрите, начиная со страницы 352.
Понадеялся прочитать статью про космонавтику, а тут пустышка с ключевиком «фалкон хеви».
Очень жаль.
Не минисуйте сильно автора. Этот комментарий был до апдейта статьи.
Вот тут есть еще очень интересные фотографии куска обтекателя: imgur.com/a/0bo6s
Так в итоге — сколько весит этот нанотехнологичный обтекатель?
Примерно две тонны для Space X Falcon 9 с диаметром 5.2 метра. Точнее цифр не нашел
Так это только для Falcon-9 нет точных данных. Для Ариан-5 и Атлас-5 массы указаны с точностью до килограммов в их руководствах пользователя:
www.arianespace.com/wp-content/uploads/2011/07/Ariane5_Users-Manual_October2016.pdf — на 24-й странице
www.ulalaunch.com/docs/default-source/rockets/atlasvusersguide2010.pdf — на 25-й и 26-й
У Атласа-5 он на данный момент самый большой по длине из используемых — 26,5 метров в максимальной конфигурации.
Про вентиляцию в статье несколько некорректно сказано. Описанное там — это для дренаж для выравнивания давления внутри обтекателя с внешней средой. А так он обычно у большинства ракет-носителей вентилируется воздухом для поддержания теплового режима космического аппарата. На ГО 14С75 РН «Протон-М» помимо воздушного термостатирования используются еще и жидкостное — на внутренней поверхности ГО размещены специальные теплообменники. На этой фотографии они довольно хорошо видны:
image
Впрочем, у этого ГО довольно сложная система поддержания теплового режима относительно других.
Также можно упомянуть и про такую особенность ГО, как необходимость полностью покрывать не только полезную нагрузку с переходной системой, но и разгонный блок, как, например это требуется для РБ «Бриз-М» или РБ «Фрегат». Ну или как требуется для РБ «Центавр» на Атласе-5. Там ситуация еще веселее, так сам РБ не только криогенный, но еще и с водородом в качестве горючего, что требует дополнительных мер в области пожаровзрывобезопасности.

За статью спасибо, но как-то это все не то. Похоже, что это перевод той заметки, ссылка на которую была в комментарии, на которую идет отсылка в начале статьи. Плюс немного дополнительного материала из комментариев к той заметке.
К сожалению, это немного не то, что хотелось бы почитать про обтекатели. Здесь только общие слова "они дорогие потому что их изготовление обходится дорого и применяются дорогие материалы". Это, в общем-то, и так понятно :)
А хотелось бы как раз технических подробностей — и про материалы, и про их специфику, и про механизм разделения. На фотографиях внутренней части обтекателей можно увидеть, что там и жгуты проводов, и какая-то пневматика или гидравлика, и что строение этих обтекателей выглядит изнутри довольно сложным (и разным в разных случаях). То есть это же не просто дорогая скорлупа, наверняка она еще и напичкана разными достаточно высокотехнологичными устройствами.

К сожалению у меня нет доступа к внутренним ресурсам компаний изготавливающих обтекатели. Даже элементарно чтобы взять фотографию автоклава из Boeing нужно постараться. По обтекателям информации меньше чем по двигателям (

Ну вот после добавления информации по рабочим температурам обтекателя и по системам разъединения статья уже стала выглядеть гораздо интереснее. Большое спасибо :)

А теперь вставьте ее в статью :)
Я бы сюда добавил, что например, ГО 14С75 с переходной системой для РН «Протон-М» на сегодняшний день стоит примерно $3,8 млн, или примерно $3,3 млн. за сам обтекатель.
А ГО 14С737 для РН «Союз» стоит примерно $1,75 млн.
Гос.монополия (на производство, и технологию изготовления) — причина столь высокой цены.
А как организуются работа комиссии, что расследует критичные сбои/неполадки — это отдельная тема.
Работал в организации, что занимается изготовлением систем зажигания для авиации и космоса, потому — знаю, насколько серьёзно держат в секрете даже элементарные детали (технологии изготовления, ТТХ отдельных элементов конструкции РН).
Хотя, если человек не забанен в гугле, процентов 75 — он может найти и в открытых источниках.
Ну вот сейчас экспериментируют с возвратом ГО, возникает вопрос с её многоразовостью. В существующем виде она способна на повторные пуски? Или можно будет делать более дорогую но много разовую систему? Например титановую сразу
Вес, вес и ещё раз вес. Титановая будет прочнее, но в разы тяжелее. Сам обтекатель не особо раскокаешь если аккуратно, на него бОльшие нагрузки идут во время пуска.
А можно уточнить, что значит «аккуратно раскокать обтекатель»?
Ну можно более активно бериллиевые сплавы использовать.

IMHO, нехватает картинки с распределением поля давления.

Для изготовления обтекателей из металла используются специальные большие станки с ЧПУ или очень большие автоклавы.
Использование автоклавов как-то больше подходит не для металлов, а для композитных материалов. Да и исходник (если, конечно, мы пользуемся одним и тем же) говорит о том же:
if metal, definitely made with a isogrid structure that is milled on large CNC machines. If Composite, maufactured using an autoclave (a very big one).
Стрингеры на чпу, оболочка из композита.
RUAG использует для своих обтекателей углеволокно покрытое пластиком, SpaceX — алюминий покрытый углеволокном (видимо из того же алюминий-литиевого сплава что и обе ступени). Собственно с учётом того что продукция RUAG используется в Ариан-5, Веге и Атласах — это уже 35% от всех запусков.
RUAG использует для своих обтекателей углеволокно покрытое пластиком


все же RUAG Space fairings are built in composite technology based on aluminum honeycomb cores with carbon fiber reinforced plastic face sheets

image
Интересно, спасибо, но ответа на главный вопрос все равно нет. Стоимость в несколько миллионов долларов была бы адекватной, если бы включала НИОКР всего перечисленного в статье. Но сейчас-то идет, по сути, мелкосерийное производство обтекателей. Конструкция отлажена и обкатана, вносятся только текущие улучшения. Каких-то значимых количеств редкоземельных металлов или других дорогих материалов там тоже нет. Как мне кажется, в этих миллионах долларов себестоимости куда больше зарплат дорогих специалистов запрятано, чем непосредственно производственных расходов.
Как пример — запрятана амортизация тех самых станков и автоклавов и зарплата тех кто с ними умеет работать.

Посмотрите на формулу один — там комплект в карбоновых частей на сезон стоит миллионы. Это трудозатратный и длительный процесс. Плюс автоклавы для выпекания очень дорогие.

НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Стоимость 1 двигателя 1.5 млн долларов, вес 1 двигателя — 450-490 кг. (возьмем верхнюю границу), 1 500/500 = 3 тыс.долларов/кг. Просто их 9 — 13,5 млн.долларов.
Стоимость обтекателя — 6 млн. долларов, вес — 1,5 тонны = 4 тыс.долларов/кг.

И то, и другое — сложные инженерные устройства. И то, и другое требует сложных процессов при изготовлении. Но у двигателя, опять же, и сам металл, насколько я знаю, проще.
немного свежих, годных файлов от RUAG по системам разделения

image













и крупные фотографии интересных элементов внутри обтекателя находятся.

image

image

image

RUAG обещали тесты системы спасения ГО в 2017-2018, но пока ничего не слышно.

На rocketbuilder.com разница между короткими 4м и 5м головными обтекателями составляет $11 миллионов, даже учитывая разную стоимость интеграции, сам ГО стоит очень дорого.

А какова цена топлива одного запуска?
В инете нашел, что полная заправка Falcon 9 стоит 200 тыс. $, с учетом стоимости производства и цены запуска — мизер. Если удастся спасать и неограниченно использовать все части — можно себестоимость снизить чуть ли не в 50-100 раз (в теории, конечно).

В обсуждениях неоднократно фигурировала цифра 200 000$ для Falcon-9 (~156т RP-1 и 362,6т LOX для первой и второй ступеней суммарно)

Статья слишком длинная, нужно больше сокращений и аббревиатур типа ГО, КА, ПО, ПН, РН, ТП, ЧПУ, и т.д.

Не, ну реально, подача материала как в советских учебниках. Можно же избежать этих инженерных терминов и повысить читабельность материала:
полезная нагрузка (ПН) — груз
ракета носитель (РН) — ракета
и т.д.
Нет, не стоит, есть общеупотребимые термины, и их следует по возможности придерживаться, тем более что данная статься изначально имеет цель более глубокого погружения читателя в тему.
И… вас устраивает что в статье есть схемы распределения нагрева по головному обекателю, чертежы пироболтов, но смущает термин полезная нагрузка? серьезно?
Собственно, обтекатель от СпейсХ
image
Почему вообще не уйти от обтекателей, возвращаемые ступеньки, такой себе двухступенчатый «Космос»/«Зенит»
«Аэроспайк» на основе РД-120, камеру все равно создавать заново
Конус а-ля «Н1», схема разделения ступеней — пакетная, отсек ПН в центре конуса — центровкой можно «играться» с защитой от акустических нагрузок, термостатирование проще.
Больший сегмент конуса 1ступень, меньший 2-я
Самый тепло нагруженный элемент носовой конус, на 1ступени
А возможен ли вариант, когда обтекатель не разделяется на 2 части, а отстреливается вверх не разделяясь? Тогда, теоретически, цельный обтекатель будет легче и прочнее… К тому-же значительно маневреннее при возврате. Я понимаю, что если бы так можно было, то так бы и делали :) Мне скорее интересно, почему так нельзя?
Невозможно посколько разделение может идти в момент работы разгонной ступени или включаються маршевые двигатели для вывода на окончательную орбиту. Если же допустим спутник уже на орбите, лишний мусор может нести опасность столкновения. Спутники уже до этого сталкивались с орбитальным мусором с печальными последствиями.
А в чем проблема сброса на активном участке траектории? САС пилотируемых РН там и сбрасывается — уводиться вперед и в сторону. Тут скорее вопросы компоновки встают — с надкалиберным обтекателем, особенно если полезная нагрузка больше диаметра основной РН, его вообще нельзя снять «чулком». В случае, если он в том же диаметре, нужно очень сильно беспокоиться о том, чтобы не стукнуть обтекателем о полезную нагрузку, если его чуть поведет в сторону. Да и смысл его тащить до опорной орбиты? Хотя можно и там сбросить, из-за хорошего соотношения площади и массы он довольно быстро сойдет с орбиты не создаст проблем как элемент космического мусора.
Лучший многоразовый обтекатель — грузовой отсек космического челнока. Там все проблемы со спасением решены комплексно.
Не лучший. Вес последней ступени ЗНАЧИТЕЛЬНО увеличивается, что експоненциально уменьшает ПН.
Так мы в этом случае же не только ГО спасаем, но и верхнюю ступень. Если она включает в себя топливные баки, то у ГО будет не такая уж большая доля в увеличении общей массы за счет внедрения мероприятий по многоразовости. Для того же «Шаттла» необходимость возвращать крупногабаритные грузы из космоса, в сочетании с требованиями по широкому горизонтальному маневру при посадке снизила полезную нагрузку примерно в два раза. В свое время рассматривался проект так называемого «Шаттла-С», где спасались только маршевые двигатели, так там примерно 60 тонн полезной нагрузки предполагали достигнуть.

Вообще, довольно сложно судить о том, чего подобное мероприятие — спасение обтекателя, в принципе понадобилось. Даже типовые серийные ГО могут иметь между собой значительные отличия. Скажем, заказчику запуска может понадобиться связь со спутником во время его нахождения вместе с РН на старте. Для этого в обтекателе делают так называемые радиопрозрачные окна: вырезают в трехслойной композитной сотовой панели обшивки люк и закрывают его крышкой из радиопрозрачного материала. Это окно может иметь различное расположение в пределах заранее оговоренной провайдером пусковых услуг зоны. Может также понадобиться и люк для работ со спутником после накатки на него обтекателя. С учетом подобных опций спасение ГО будет выгодно только для серии запусков однотипных спутников. Исходя из этого логично предположить, что SpaceX отрабатывает эту технологию в первую очередь для своих нужд. Они же предполагают выводить самую крупную в мире группировку спутников связи: здесь сочетание массы спутников, входящих под ГО, возможностей ракеты по выведению и производственных мощностей и делает создание многоразового обтекателя выгодным. А вот для обычных заказчиков коммерческих пусков на ГПО она выглядит несколько сомнительной — хотя можно, конечно, складировать ГО, пока не подойдет очередь подходящего под них спутника, но вот окупиться ли это, еще вопрос. Да и без знания подробной экономики вопроса тут ничего определенного сказать нельзя.
Ну так шатл так пыталися сделать, не пошло.

У фалкона обтекатели типовые как правило. К тому же у них в переспективе вывод 12к спутников совершенно типовых, для интернета.

Если технология спасения есть, можно предлагать либо люк, либо -5млн к стоимости пуска. Что выберет большинство, догадываетесь?
Так там куча проблем была, экономика была просто жульнически описана, и до поры до времени они умудрялись ее прятать от мира. Челноки вывели десятки спутников связи на ГПО, пока катастрофа «Челленджера» не заставила отказаться от подобного из-за соображений безопасности. Они просто до этого пускали их себе в убыток.

Типовые — не значит одинаковые. Есть базовая конструкция, а вот детали могут меняться. Обтекатель обычно адаптируют под выводимый космический аппарат, а не космический аппарат под обтекатель. Хотя этот обратный случай тоже иметь место, если не хочется возиться с комплексом проблем, который порождает разработка более габаритного ГО — там много чего вылезает для ракеты в целом. Но крайне специфический случай.

Если заказчику нужен РЧ-канал или люки, а их отказываются делать в нужном месте, то никакие 5 миллионов дело не решат, он просто уйдет к тому, кто их ему сделает, ибо спутник стоит 300 миллионов.

Я очень стыжусь признаваться в этом, но по работе немного связан с этими вопросами, и с обтекателями в том числе.
Так не отказываются. Просто дают выбор или сейчас и на 5млн дешевле, или через 4 месяца(изготовление обтекателя) и по полной цене.
А что в вашем понимании «сейчас»? Лично мое понимание, если считать от момента первой встречи заказчика и поставщика услугу — это минимум год-полтора, и то если очереди нет. Адаптация — это довольно длительный процесс и изготовление ГО в нем — не самая решающая стадия. Там параметры аппарата могут поменяться, а под них надо все пересчитывать. Примерное время с разбивкой по стадиям обычно приводится в таком документе, как руководство пользователя для средства выведения. Крайне рекомендую их читать — они сразу снимают кучу вопросов: там все — от требуемых для работ характеристик аппаратов и форматов их представления до описания возможностей ракеты-носители и истории ее запусков с причинами отказов, если они были. Жаль только SpaceX для Falcon 9 его очень давно не обновляло и актуальной версии ракеты оно явно уже не соответствует. Для Arian 5 или Atlas 5 это довольно толстый документ.
Сейчас в моем понимании это на 4 месяца раньше.

А вообще при планируемой частоте пусков Спейс-икс вынуждена спасать обтекатели, поскольку нет производства и автоклавов на нужную частоту.
В ролике о комплексе «Сармат», который показал президент в послании Федеральному Собранию, показана как раз такая схема. Не знаю, насколько она реальна.
Авторы того ролика не слишком озадачивались реализмом. Например, если посмотреть этот ролик семилетней давности где-то с 2:42, можно увидеть часть послания президента Федеральному Собранию: youtu.be/Rnw6mIhefQI?t=162
Поэтому к тому, что там было показано, надо относиться с определенной долей скепсиса.
ГО отделяется на относительно небольшой высоте- у Союза, к примеру, 120км, у других, скорее всего, так же. При это идёт интенсивный разгон. Вверх- надо мощный двигатель- вес. Тащить дальше- опять же, лишние потери.
Спасибо, очень интересно и познавательно!
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий

Публикации

Изменить настройки темы

Истории