Часто задаваемые вопросы
Здесь мы собрали ответы на самые частые вопросы о наших проектах. Раздел пополняется.
Чтобы удешевить и упростить производство ракеты, мы отказались от применения турбонасосного агрегата в конструкции двигателя — это сложная и дорогая часть, требующая длительной отработки для получения необходимой надежности. Поэтому мы применяем вытеснительную подачу топлива, которая требует высокого давление в баках (гелий под высоким давлением поступает в баки и вытесняет топливо из них в двигатель).
Металлические баки выдержат и высокое давление, и низкие температуры, характерные для жидкого кислорода или любого другого криогенного топлива, но будут слишком тяжелы — для маленькой ракеты это критично. Поэтому мы используем более легкие композитные баки, но сделать композит под «криогенику» очень трудно. Кроме того, для столь малой ракеты выкипание криогенных компонентов (кислород кипит, напомним, при -183 градусах Цельсия) может стать большой проблемой. Например, Илон Маск столкнулся с ней, создавая ракету Falcon-1.
У топливной пары перекись + керосин — максимальная плотность среди всех топливных пар. Это уменьшает размер баков, что особенно важно при использовании вытеснительной подачи. У перекиси есть и другие полезные свойства. Если использовать катализаторный пакет, то, во-первых, получаем самовоспламенение с керосином, а, во-вторых, можем дожигать остатки перекиси в однокомпонентном режиме в маршевом двигателе и применить однокомпонентные рулевые двигатели на перекиси (мы пока собираемся обойтись газом наддува для управления, но в будущем такое свойство может пригодиться).
Мы традиционно используем географические названия для наших ракет. И ещё в названиях есть отсылки к произведениям братьев Стругацких: «Алдан» — это ЭВМ в НИИЧАВО, а «Таймыр» — планетолет из «Полдня». И мы, и многие специалисты космической отрасли выросли на Стругацких.
Аэродинамические потери (или для неспециалистов — торможение ракеты из-за трения о воздух) для сверхлегкой ракеты становятся уже весьма ощутимы. Поэтому очень важно их уменьшить, а следовательно — уменьшить площадь поперечного сечения ракеты.
Вторая причина в том, что мы делаем баки из композита методом намотки. Чем больше диаметр наматываемого бака, тем дороже станок для намотки, а мы хотим сделать дешевую ракету.
Мы в «Лин Индастриал» знакомы с опытом создания и любительских жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) в группе МГЛР и новом МосГИРДе, и любительских «гибридников» группой «Частные ракетные технологии».
Опыт этих объединений показывает, что создание стабильно работающего гибридного двигателя — задача едва ли не сложнее, чем создание ЖРД с вытеснительной подачей сопоставимой тяги.
Многоразовость — очень сложная задача. Мы не собираемся решать ее в первых полетах.
Пока мы думаем над тем, чтобы с помощью газовых рулевых сопел и решетчатых рулей управлять падением ступеней так, чтобы сделать меньше поля падения.
Если проблема отчуждения земли под поля падения станет совсем острой, придется ловить ступень мультикоптером. Это мы собираемся опробовать во время полета ракет-прототипов.
У решетчатых рулей следующие достоинства:
1. Меньше шарнирные моменты и, как следствие, меньше мощность и вес рулевых машин.
2. Меньше сдвиг фокуса при переходе на сверхзвук — не нужно усложнять алгоритмы работы системы управления.
3. Отсутствует инверсия рулей, характерная для классических рулей в диапазоне скоростей от 2,1 до 3 числе Маха. Инверсия рулей — явление, когда при достижении определенной скорости поворот руля в прежнюю сторону внезапно начинает поворачивать ракету в другую сторону.
У решетчатых рулей по сравнению с классическими больше лобовое сопротивление, зато и устойчивость ракеты с ними тоже больше.
Сейчас в «Таймыре» гелий под высоким давлением подается в баки с топливом и вытесняет керосин и перекись водорода из баков ракеты в ее двигатель, где керосин и перекись сгорают. Теоретически часть перекиси можно откачивать в отдельный маленький газогенератор, где она будет разлагаться катализатором и превращаться в парогаз. Парогаз — это разогретый водяной пар и кислород.
Теоретически этот парогаз можно подать обратно в топливные баки, чтобы он вытеснял керосин и перекись в двигатель. Тогда от бака наддува с гелием можно отказаться. Но на практике такая схема работать не будет.
Если мы попытаемся вытеснить керосин парогазом, то, скорее всего, они просто взорвутся при контакте, ведь — в отличие от гелия, который инертен, то есть не вступает в химические реакции и имеет температуру окружающей среды — парогаз горячий и содержит кислород, в котором керосин горит. Более того, парогаз только в идеальном случае состоит из водяного пара и кислорода, а в реальности в нем будут содержаться неразложившиеся молекулы перекиси и атомарный кислород. Керосин в таком газе начнет соединяться с атомами кислорода с выделением тепла, то есть, проще говоря, гореть и взрываться.
Вытеснение перекиси парогазом тоже ни к чему хорошему не приведет. Она чувствительна к температуре, поэтому от контакта с горячим парогазом начнет бурно разлагаться на воду и кислород с выделением тепла, то есть — взрываться. Если даже каким-то чудом взрыва не произойдет, то водяной пар, входящий в состав парогаза, просто растворится в перекиси и разбавит ее, но не вытеснит из бака.
Все-таки наше топливо можно наддувать парогазом, если, во-первых, охладить парогаз, а, во-вторых, поставить в баках какой-то разделитель (например, поршень или гибкую мебрану) между ним и топливом. А это уже гораздо сложнее сделать, чем просто вытеснять топливо сжатым гелием.
Электрические аккумуляторы слишком тяжелы при том, что запасают недостаточно энергии (точнее плотность энергии в Джоулях на килограмм недостаточна). К тому же, если аккумуляторы сбрасывать, увеличатся площади полей падения — а это дополнительные согласования при каждом старте. Не говоря о том, что никто еще не делал ракет на электро-ТНА со сбрасываемыми батареями, поэтому подобная система потребует длительной отработки.
С другой стороны, наша схема охлаждения двигателя не требует очень высокого давления. Соответственно, можно обойтись вытеснительной системой подачи топлива в двигатель, без ТНА. Ну и, разумеется, вытеснение — проще.