Преимущества двигателей Raptor

Я знаю, что двигатели Raptor значительно отличаются от двигателей Merlin 1-D , поскольку они используют жидкий метан и являются криогенными. Однако что именно позволяет двигателям «Раптор» развивать гораздо большую тягу, чем у «Мерлина», и как их можно сравнивать с другими двигателями, такими как РД-180?

Также экономит ли SpaceX деньги, производя свои двигатели самостоятельно, по сравнению с покупкой их в другом месте?

Толкать (кН) провайдер (сек) В а с . С л В а с . С л М е р л я н 914 845 311 282 р а п т о р 1900 г. 1700 375 356

@NathanTuggy, это довольно шикарно! Как ты это сделал?
@uhoh: Ужасное количество времени в окне редактора и множество перекрестных ссылок с учебником MathJax Math SE и ссылками оттуда. Но в основном, &чтобы разделить столбцы, \` for new rows, \begin{array}{lrrrr}` для пяти столбцов, один с выравниванием по левому краю, четыре с выравниванием по правому краю, а остальное - просто детали.
Трудно сказать, что дешевле. Когда вы покупаете на свободном рынке, вы иногда можете заключить такую ​​же хорошую сделку, как Aerojet, которая купила 36 законсервированных НК-33 по 1,1 миллиона долларов каждый, что было выгодной ценой в 1990-х годах. С другой стороны, это в конечном итоге стоило им денег, когда первоначальные запасы иссякли, и им пришлось переоснаститься на РД-181, а затем, наконец, Россия отказалась продавать больше.

Ответы (2)

Несколько различных факторов способствуют более высокой тяге Raptor:

  • Удельный импульс - сила, передаваемая на массу потребляемого топлива - при сгорании метан-LOX обычно выше, чем керосин-LOX, потому что выхлоп состоит из более простых и легких молекул;

  • В Raptor используется поэтапный цикл сгорания , при котором горячие частично сгоревшие газы, приводящие в действие турбонасос двигателя, затем попадают в основную камеру сгорания, что более эффективно, чем цикл газогенератора, используемый Merlin, но более сложный для проектирования;

  • Заявленные показатели удельного импульса для Raptor чрезвычайно высоки даже для ступенчатого сгорания, поэтому давление в камере сгорания, вероятно, будет значительно выше — 250 бар или выше, по сравнению с примерно 100 бар у Merlin.

  • Наконец, двигатель просто больше, чем у Мерлина. Чтобы создать вдвое большую тягу с удельным импульсом на 20% выше, массовый расход топлива должен быть на ~ 75% выше. Топливо также менее плотное, поэтому объем турбонасоса должен увеличиваться еще больше.

Характеристики «Раптора» не слишком отличаются от РД-191 — то есть половина от РД-180. Этот двигатель сжигает керосин/LOX в поэтапном цикле сгорания при давлении в камере 250 бар.

Самостоятельная разработка двигателя, конечно, значительно снижает затраты на единицу продукции, но также приводит к огромным затратам на разработку. Если разработка пойдет гладко и будет выпущено большое количество двигателей, игра будет оправданной. Тем не менее, Raptor представляет собой гораздо более амбициозную конструкцию, чем Merlin, и еще неизвестно, сможет ли он достичь своих целей. Внутренняя разработка также обычно позволяет быстрее и проще вносить постепенные изменения в конструкцию двигателя.

Давление в камере изначально указано в Википедии как 250 бар, а позже ожидается увеличение до 300 бар. Он ненамного больше, чем Мерлин, потому что они хотят использовать те же фабрики, транспортные пути и т. д., поэтому давление в камере, по-видимому, является основным соображением.

На второй вопрос могу ответить — двигатели по большому счету топливно специфичны. Есть много сложных вещей, которые происходят при сгорании и переходе к сверхзвуковому потоку, что означает, что вы не можете просто заменить одно топливо на другое и ожидать, что оно будет высокопроизводительным.

Насколько мне известно, ранее не существовало двигателей, работающих на металоксе, которые SpaceX могла бы купить.

Металокс был выбран по ряду причин, одна из которых заключается в том, что вы можете утилизировать метан, находясь на Марсе, с помощью процесса Сабатье .

Также может быть проблема с дроссельной заслонкой двигателя. В отличие от того, что вы могли подумать, играя в космическую программу Kerbal, ракетные двигатели в целом не предназначены для дросселирования. Дросселируемость двигателей Merlin (примерно до 67 % с макушки головы) является ключевым для посадки и повторного использования Сокола 9 бустер. Это может быть меньшей проблемой для этапа BFR. 1 бустер, так как он будет иметь 31 Двигатели Raptor (в отличие от 9 двигатели Merlin), что позволит ему более глубоко дросселировать благодаря тому, что нужно отключить больше двигателей.

Точнее было бы сказать, что ракетные двигатели не сильно дросселируют . Большинство двигателей на жидком топливе хотя бы немного дросселируют, за заметным исключением, по крайней мере, F-1 (из-за сложности обеспечения стабильного сгорания в двигателе такого размера). Но диапазон, намного превышающий, может быть, 85-100%, не очень распространен.
Преимущества двигателей Raptor
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v