Да здравствуй, великий и могучий Хабр! Надеюсь это будет не лонгрид, но даже если так, то думаю читателю, который набрел на эту статью, будет интересно что да как.
Итак, о чем цикл этих статей? Цикл будет повествовать о проблемах проектирования, реализации, расчетов, ракеты-носителя на жидкостном ракетном двигателе. (что такое ЖРД думаю читатель знает, если не знает - гугл в помощь)
Рассказ будет вестись о коллективе RoTech, или кто-то его помнит как “Мечта”. Мы в тг.
Сразу говорю - проект еще не завершен до конца, но мы работаем уже два года и уже было проделано слишком много работы, чтобы о ней не рассказать (надеюсь цикл статей завершится ровно тогда, когда наша итоговая цель как раз полетит).
Кто автор? Меня зовут Владимир, я студент 3 курса МГТУ им. Н.Э. Баумана. Идейный основатель данного проекта.
Хочу сделать ремарку - данная статья, собрание ошибок и проблем с которыми мы столкнулись, так что, если появилась мысль писать “ууууу, ракеты делаются не так” - мы знаем, не надо так делать, спасибо))
Начнем с начала. Как говорится: “Была идея…создать ПРОСТУЮ ракету на жидкостном ракетном двигателе”.
Зачем?
Это круто, ЖРД - невероятно сложная система - разработать ее, это настоящий вызов самому себе;
При создании такого сложного изделия вы и ваша команда наберете очень много скиллов;
После выпуска из ВУЗа, вы будете работать в Роскосмосе и делать шестую гайку пятого изделия четвертого комплекса и прочее (думаю нить вы поняли), а тут вы будете руководить целым отделом, который создает небольшую, но ракету, и на ЖРД;
РДТТ, на которых летают модели, скучны и эта технология не доведет вас до космоса (говорю условно, ибо большинство ракет, которые летят на орбиту используют ЖРД по многим причинам);
Если у вас все-таки это получится, то вы станете первыми в РФ, кто запустит ракету на ЖРД (среди частников и студентов);
В Европе есть такие соревнования - EURoC (SPAC, если в америке (да, с маленькой буквы!). На них студенты соревнуются чья ракета круче. Там уже достаточно много команд с ракетами с ЖРД. Было бы невообразимо съездить туда и показать всем Кузькину мать!;
Если подумать, то это повторение опыта С.П. Королева и В.П. Глушко с их ГДЛ и ГИРДом, только с новыми технологиями (шанс стать гениальным конструктором +1);
Бытует такое мнение, что у нас в стране нет ни одного коллектива, который бы сделал новую ракету от начала до конца, да еще и на ЖРД с нуля (Энергия, Зенит не в счет, Союз-5 еще не полетел). Но я в это все не верю, но убежден, что коллективов таких можно пересчитать по пальцам - хочется быть хотя бы мизинцем в этой истории));
Различные дипломные проекты, статьи и прочее можно брать не из головы, а из реального изделия, который вы своими руками делаете;
Это очень круто (да вы прикиньте, вы сделали сами ракету на ЖРД оаоаоаоаоао).
Я думаю можно придумать еще пару причин, почему это надо. Но не суть, нам некому это доказывать, так что, мы делаем это, потому что нам нравится.
С чего все началось?
А началось все в далеком 2020 году, когда я, будучи школьником с командой ребят со всей России пытался сделать ракету на ГРД (гибридном ракетном двигателе).
Конечно, у нас ничего не получилось, оказывается, сделать ГРД нельзя за лето, но не суть. После первого масштабного провала в создании серьезного изделия я поступил в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сразу же и возникла идея создания ракеты попроще, на базе университета. ПРОСТАЯ РАКЕТА - залог успеха, думали мы, ага…
Название было давно в голове - “Мечта”. Ракета “Мечта”, круто звучит!
Долго общаясь в маке мы пришли к идее - сделать ОЧЕНЬ ПРОСТУЮ, НЕЭФФЕКТИВНУЮ (читатель, прости, что пишу это по многу раз, просто одного раза недостаточно) ракету-носитель на ЖРД, функция которой “просто взлететь” и конечно же, безопасно приземлиться. Граничащие условия - 400 метров максимальная высота подъема, 500 грамм полезной нагрузки. Звучит несложно, да?
Но главный принцип, который мы правильно выбрали - это полная отработка всех частей ракетного комплекса, то есть мы должны нормально все спроектировать, рассчитать, выпустить минимальный комплект документации на каждую часть РК и тому подобное (то есть не делать абы как, а делать, как это делают взрослые люди).
ЖРД?
По поводу компонентов и типа двигательной установки. Были долгие споры. В нашем коллективе присутствуют достаточно опытные двигателисты, которые сказали сразу - что ГРД, это все неправильно и вообще он так себе парень.
Тип подачи компонентов был выбран вытеснительный как самый простой, ибо махаться с ТНА и ЭНА вообще не хотелось, а еще и на такой маленькой ракете это вообще ювелирная работа. И правильно мы тогда сделали, хочу я вам сказать.
По компонентам окислителя можно выделить три типа:
Криогеника (жидкий кислород) - очень проблемно работать, обычные покупные клапана работать не будут, нужны специальные емкости, купить обычному человеку малый объем почти нереально. Да и эта технология очень проблемная.
Яды (азотная кислота и пр.) - как сказал мне один ракетчик: “Чайная ложка азотного тетраоксида - смертельный отек легких у всего здания”. Работать в специальных костюмах с возможностью умереть по неосторожности, так себе идейка.
Перекись. Перекись водорода при высоких концентрациях взрывоопасна, но по условию выше, нам не нужна высокая эффективность, так что берем низкую и мы в шоколаде. Поэтому выбор пал именно на нее в качестве окислителя.
В качестве горючего мы выбрали спирт. Почему не керосин, ведь он эффективнее, скажете вы и будете правы. Как уже было сказано, мы не гонимся за эффективностью (да и выигрыш в наших кустарных условиях ничтожный). Плюсом к этому я хочу задать вам вопрос: “Вы когда-нибудь проливали керосин? А спирт?”. Керосин маслянистый и вонючий, с ним неудобно работать. Спирт же испаряется и вообще, по запаху как антисептик).
С компонентами определились, высотой полета и ПН тоже. И что, в путь? Получается что так. Мы подготовили примерный план реализации нашего комплекса и пошли просить крыла у “Молодежного космического центра”.
Мы подготовили документ, в котором рассказали о том, кто мы, что мы хотим и вообще, зачем нужна ракета. Нас очень тепло приняли в этом замечательном коллективе и мы впервые выступили на наборе 2020 года с идеей нашего проекта. На нем мы набрали первую команду, с которой мы начали это невероятное путешествие в мир космической реальности.
Коллектив, наверное, стоит как-то организовать?
Да, мы так тоже думали. После первого набора в нашей команде было около 9 человек. Так как же их распределить, подумали мы и взяли модель, которую, конечно же, брать не стоило)
Из-за того, что несколько человек, которые участвовали в проекте успели поработать в “Роскосмосе”, у нас появилась невероятная модель. Мы разделили ракетный комплекс на несколько частей-отделов: ракета-носитель, головная часть, двигательная установка, стартовый комплекс. У каждого отдела был свой руководитель, у которого в подчинении были другие отделы, например, в ракете-носителе есть отдел системы спасения ракеты, у которой свой начальник и прочее. Думаю, общая мысль ясна. Сейчас, когда в нашем коллективе больше 25 работающих человек, мы и используем эту концепцию и она очень удобна. Но на тот момент это было конечно же избыточно. Хотеть быть “взрослыми” это конечно хорошо, но не всегда.
Потом же, мы сильно упростили эту концепцию, но сам факт ошибки забавен)
И я уверен, что в большинстве маленьких коллективов отсутствует такая штука как собеседование. Она очень важна, ибо вы понимаете уровень знаний каждого человека, понимаете проблемы, с которыми вы столкнетесь и тому подобное. У нас такого не было, мы брали всех подряд и с нами это сыграло плохую шутку. Например, на стартовый комплекс мы поставили группу первокурсников, которые, говорили, что все будет сделано за месяц и вообще все легко и все тип-топ, а на самом деле это все было глубочайшим непониманием процессов проектирования (сам таким был ахахаха). Благо потом стартовый комплекс стал одним из самых проработанных. Но об этом в одной из следующих частей.
Обожаю запах документов по утрам…
Как и было сказано, мы хотели разработать ракету по-настоящему с хоть каким-то набором технической документации (и это невероятно правильно, как потом оказалось!). Первыми документами, конечно же стало техническое задание на опытно-конструкторскую работу, которое мы вдвоем, с нуля, клепали около месяца (ушло на это где-то 110 человеко-часов). Прошу заметить, С НУЛЯ! И это очень хорошо, ведь опыта мы набрались с лихвой. Основывались на документации настоящих ракет-носителей. Кидать наше ТЗ мы конечно же, не будем, но прописали мы следующее:
Наименование, шифр ОКР, основание, исполнитель и сроки выполнения работы;
Цель выполнения ОКР, наименование и индекс изделия;
Тактико-технические требования:
Состав комплекса;
Требования по назначению
Общие требования;
Требования к ракете «Мечта-1»;
Требования к техническому комплексу;
Требования к стартовому комплексу;
Требования к автоматизированной системе управления подготовкой и пуском;
Требования к средствам поиска отработавших блоков ракеты-носителя «Мечта-1»;
Требования к комплексу средств измерения, сбора и обработки информации;
Требования к разрабатываемой технологии;
Требования живучести и стойкости к внешним воздействиям;
Требования эргономики, обитаемости и технической эстетики;
Требования к эксплуатации, хранению, удобству технического обслуживания и ремонта;
Требования транспортабельности;
Требования безопасности;
Требования технологичности;
Конструктивные требования;
Технико-экономические требования;
Требования к диагностическому обеспечению;
Требования к сырью, материалам и комплектующим изделиям межотраслевого применения;
Этапы выполнения ОКР;
Непредъявляемые требования (самый забавный пункт).
Вот пишу все пункты и понимаю, что это материал для еще одной главы, думаю, она будет следующей, так что вот.
Писать документы оказалось полезным навыком, ведь спустя пол года - год - два, вы сидите и думаете, а при какой температуре вы можете запускаться, а хоп, посмотрели, увидели и идете дальше, ведь ты из прошлого уже все продумал! Но наверное надо дополнительно где-то прописывать, почему именно такие требования были выдвинуты, а то требования по температурным режимам были выбраны примерно так:
РК «Мечта-1» должен обеспечивать возможность проведения пуска ракеты «Мечта-1» в любое время года и в светлое время суток, в следующих климатических условиях: - температура окружающей среды от −20 до +40
Ты офигел? При -25 будет будет очень холодно, а при +40 мы расплавимся
Да нормально будет все, че ты, ладно, давай от -10 до +30
Да много все равно, давай от 0 до 20
Да так вообще мы ничего не запустим, летом такой погоды нет и вообще, пускаться в грязи?
Тоже верно, давай от 0 до 25
Не, давай от -5 до 25
Ладно.
Или так:
максимально допустимая скорость ветра у поверхности Земли: 5 м/с, норм?
да вроде нормально, я понятия не имею
у нас ракеты в степи при 10 м/с сносило очень сильно (ракетомоделизм)
ну тогда ок
Вот так примерно мы и начали наш долгий и тернистый путь. Не прощаемся!
