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).
![Все прототипы, которые создал наш коллектив на момент 25 ноября 2022 Все прототипы, которые создал наш коллектив на момент 25 ноября 2022](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/4fe/84c/8b9/4fe84c8b9d6a7c98f5c7c57368b4b88c.png)
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.
![Это мем. Это мем.](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/0a7/cee/1fc/0a7cee1fcd60f5527ffa41c612cd3425.png)
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.
![Презентация нашего проекта на ежегодном собрании «Молодежного космического центра» 2020 год) Презентация нашего проекта на ежегодном собрании «Молодежного космического центра» 2020 год)](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/a5d/788/548/a5d78854813a62f3fd120231b8b1d6ff.png)
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.
![Вот они, слева направо... Вот они, слева направо...](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/ec0/ad2/afa/ec0ad2afad6c3557e9d189e40a287341.jpg)
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.
![Еще мем (все берется из мемных архивов проекта!) Еще мем (все берется из мемных архивов проекта!)](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/fca/130/963/fca1309634f128d5f8f9aaffac1a70ed.png)
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!