벌컨 로켓 - 라이벌 재사용 가능 팔콘 9 v1.1R 로켓 Elon Mask
우주 기술의 가장 유명한 개발자이자 제조사 중 하나 인 ULA Corporation (United Launch Alliance) (미국)은 2 년 동안 조인트 벤처 인 보잉 (Boeing)과 록히드 마틴 (Lockheed Martin)이 발칸 발사 시스템 인공위성의 출력을보다 저렴하고 접근하기 쉽게 만드십시오. 이 시스템은 재사용이 가능한 Falcon 9v1.1R 로켓과 심각하게 경쟁 할 것으로 추정됩니다 (영어의 R, 재사용 가능, 재사용 (재사용) Elon Mask).
ULA 엔지니어는 1 단계 전체를 반환하는 대신 엔진 만 반환 할 것을 제안합니다. 로켓 부품의 재사용은 벌컨의 핵심 구성 요소입니다. ULA에서는 재사용이 모든 첫 단계의 연착륙에 있지 않습니다. 대신, 작지만 비용이 많이 드는 무대 인 엔진을 반환하는 것이 더 쉽고 저렴합니다. 이 경우 ULA의 지도자 중 한 사람은 다음과 같이 말했습니다 : "로켓에서 가장 어려운 것은 항상 가장 비싼 것이 아닙니다."
Elon Mask가 출시되기 전에는 ULA가 독점적이었고 당황하지 않고 전체 프로그램의 출시 가격을 부과했습니다. Mask의 출현과 함께 출시 가격은 크게 떨어졌고 ($ 110 million에서 $ 60 million) ULA의 출시 중 일부는 Mask로 넘어 갔고 상당 부분을 차지했습니다. 재미를 위해서, 벌컨 (Vulcan) 로켓 개발은 스타 워즈 (Star Wars)의 모토 아래에서 진행됩니다 : "The Empire Strikes Back." 나는 재사용이 가능한 로켓의 제작에 관한 작업이 오래전에 ULA에서 2000의 시작 부분에 시작되었지만 중단되었다고 읽었습니다. 그들은 독점 자 였고 발사 비용을 줄이는데 아무런 의미가 없었습니다. 우리는 마스크에 경의를 표해야합니다 - 재사용 가능한 로켓에 전체 세계의 관심을 끌었습니다!
불칸 로켓에 관한 이야기를 계속하기 전에, 주제에없는 사람들을 위해 팔콘 로켓 9v1.1R과 반환 기술에 대한 첫 번째 (반환 가능한) 무대의 특성을 상기시켜 드리고자합니다. 첫 번째 단계에서는 9 Merlin 1D 엔진이 설치되고 추력과 특정 충격이 증가합니다. 새로운 유형의 엔진은 100 %에서 70 %까지 조절할 수있는 능력을 받았으며, 심지어 더 낮았습니다. 엔진의 위치가 변경되었습니다. 3 개의 엔진으로 구성된 3 개의 행 대신 중앙 엔진으로 배치 된 레이아웃과 나머지 둘레의 위치가 사용되었습니다. 중앙 엔진은 나머지보다 약간 더 낮게 설치됩니다. 이 설계는 Octaweb이라고 불리며, 첫 번째 단계의 엔진 실을 조립하는 전체 장치와 프로세스를 단순화합니다. 엔진의 총 추력은 해수면에서 5885 kN이며 진공 상태에서 6672 kN까지 증가하며, 해수면에서의 특정 충격은 282에서 진공 311이다. 첫 번째 단계의 공칭 실행 시간은 180입니다. 첫 번째 단계의 높이는 45,7 m이며, 단계 v1.1의 건조 질량은 (R) - 수정의 경우 23 t 및 26 t 주위입니다. 배치 된 연료의 질량은 395 700 kg이며, 276 600 kg은 액체 산소이고 119 100 kg은 등유이다. 한 엔진의 질량 Merlin 1D : 450-490 kg. 9 엔진의 질량은 대략 4,5 톤이며, 첫 번째 스테이지의 건조 질량의 17,3 %입니다. Falcon 9 v1.1R의 기술 및 복귀 경로가 그림에 표시되어 있습니다. 1.
도 4 1 비행 경로.
다이어그램에서, 접이식 지지대상의 제 1 스테이지의 착륙을 위해 엔진을 전방으로, 즉 전방으로 돌리는 것이 필요하다는 것이 명백하다. 축을 중심으로 돌리면 Falcon 9 v1.1에는 회전 및 착륙 시스템 장비가 보충되어야합니다.
1. 2100단에는 연착륙에 사용되는 접이식 착지 버팀대 9개가 장착되어 있습니다. 스트럿의 총 질량은 XNUMXkg에 이릅니다(이는 이 모든 것이 시작된 모든 XNUMX개 엔진의 무게의 거의 절반입니다).
2. 무대에서 착지 지점까지 이동할 수 있도록 내비게이션 장비가 설치되어 있습니다. (OCEAN에서는 해당 지점까지 정확히 도착해야 합니다.)
3. XNUMX개 엔진 중 XNUMX개 엔진은 제동용으로 설계되었으며 재시동용 점화 시스템을 갖추고 있습니다.
4. 접이식 티타늄 격자 방향타가 첫 번째 단계 상단에 설치되어 하강 단계, 특히 엔진이 꺼진 상태에서 회전을 안정화하고 제어성을 향상시킵니다. 티타늄 방향타는 이전 알루미늄 방향타보다 약간 더 길고 무겁습니다. 단계 제어 기능을 향상시키고, 절삭 코팅 없이도 고온을 견딜 수 있으며, 비행 간 유지 관리 없이 무제한으로 사용할 수 있습니다.
5. 방향 조정 시스템은 무대 상단에 설치됩니다. 이는 격자 방향타를 해제하기 전에 공간에서 무대 위치를 제어하기 위해 압축된 질소의 에너지를 사용하는 가스 노즐 세트입니다. 무대 양쪽에는 블록이 있고 각 블록에는 앞, 뒤, 옆, 아래를 향하는 4개의 노즐이 있습니다. 아래쪽을 향한 노즐은 우주에서 단계 제동 기동 중에 2개의 멀린 엔진을 발사하기 전에 사용되며, 펄스는 연료를 탱크 바닥으로 낮추어 엔진 펌프에 의해 포획되도록 합니다. 착륙 전후의 티타늄 격자 방향타와 자세 제어 시스템(깃발 아래)의 가스 노즐 블록이 사진 XNUMX에 나와 있습니다. 압축된 질소의 에너지를 사용하기 때문에 노즐 아래의 페인트가 벗겨지지 않았습니다.
그림. 2
상륙을 위해 SpaceX는 동쪽 (대서양) 해안의 Cape Canaveral (LC-13) 및 서쪽 (태평양) 해안의 Vandenberg 기지 (SLC-4-West)에있는 공군 기지 2 개를 임대합니다. 따라서 오프 쇼어 플랫폼은 TWO에서 사용되며 각 플랫폼은 바지선으로 변환됩니다. 엔진과 GPS 장비를 설치하면 필요한 지점까지 운반하여 안정된 착륙장을 유지할 수 있지만 날씨는 문제없이 착륙 할 가능성이 있습니다. SpaceX에는 두 가지 플랫폼이 있습니다. 플랫폼의 너비로 인해 Vandenberg Base에서 Cape Canaveral까지 파나마 운하를 통과 할 수 없습니다.
전체 첫 단계의 엔진 하강은 발사체의 최대 하중을 30 - 40 %만큼 감소시킵니다. 이는 제동 및 착륙을위한 상당한 양의 연료와 착륙 장비 (착륙 지지대, 격자 조향 휠, 반응 제어 시스템 등)의 추가 중량을 예약 할 필요가 있기 때문입니다. 로켓이 항상 100 %로드로 시작하는 것은 아니며, 불완전로드는 10에서 17 %까지의 거의 항상 평균입니다.
다시 엔진 Vulcan 로켓 기술에 관한 이야기로 돌아가 보자. 랜딩 기술은 3 그림에 나와 있습니다.
그림. 3.
이 기술을 Sensible, Modular, Autonomous Return Technology (SMART-스마트하고 신속 함)라고합니다. 마칭 및 스티어링 엔진이 공중에 갇히게 될 것입니다. 이것은 첫 번째 단계에서 가장 비싼 부분입니다. ULA 계획은 첫 번째 단계가 완료된 후 로켓의 하부가 분리되는 것입니다. 그런 다음 팽창 식 열 보호 기능을 사용하여 대기로 들어갑니다. 낙하산이 열리면 헬리콥터가 엔진 블록을 집어 들고 편리한 장소에 착륙합니다. SMART 기술에서 페이로드 질량을 줄이는 추가 랜딩 장비는 낙하산과 팽창 식 열 보호 장치로만 구성됩니다. 낙하산 부하의 헬리콥터 픽업, 일반적인 기술 항공 그리고 우주 비행. 이러한 작업은 세계에서 약 2 백만 건에 달했으며 계속 진행되고 있습니다.
Pic.4
그림. 5
ULA Delta 4 및 Atlas 5 (Atlas 5는 여전히 RD-180을 타고 비행하며 적어도 2019까지 비행 할 것입니다.) 모듈 형, 벌컨 (Vulcan)은 다양한 크기의 헤드 페어링 또는 추가 시동 가속기를 모듈화하여 필요한 경우 허용합니다 생산성을 높입니다. Modularity는 ULA를 미국 시장의 다른 플레이어 (Angara는 모듈 식입니다)와 구별합니다. SpaceX는 일반적인 Falcon 9 및 계획된 무거운 버전 인 Arianespace는 Vega 및 Soyuz 만 제공 할 수 있지만 그라데이션은 없습니다. 화산은 12 중형에서 중형 버전으로 출시 될 예정입니다. 로켓은 직경이 4 ~ 5m 인 헤드 페어링으로 제공됩니다. 첫 번째 옵션에서는 두 번째 - 최대 6 개의 고체 연료 부스터를 최대 4 개까지 장착 할 수 있습니다. 후자의 경우, 로켓은 델타 4의 무거운 수정의 아날로그가 될 것입니다.
벌컨의 첫 출시는 2019 년으로 예정되어 있습니다. 그것은 액화 가스에 대한 두 개의 Blue Origin BE-4 엔진 또는보다 전통적인 한 쌍의 등유 Aerojet Rocketdyne AR-1의 도움을 받아 구현 될 것입니다. 창조 과정은 꽤 비싸므로 로켓은 여러 단계로 개발 될 것입니다. 우리는 수십억 달러에 대해 이야기하고 있습니다. 특정 수치는 부르지 않지만 역사적으로 새로운 로켓 엔진의 개발에는 1 억 달러의 비용이 소요되며 새로운 로켓에 대한 작업의 시작은 대략 2 억입니다.
출처 :
https://geektimes.ru/post/248980/ и другие источники.
ULA 엔지니어는 1 단계 전체를 반환하는 대신 엔진 만 반환 할 것을 제안합니다. 로켓 부품의 재사용은 벌컨의 핵심 구성 요소입니다. ULA에서는 재사용이 모든 첫 단계의 연착륙에 있지 않습니다. 대신, 작지만 비용이 많이 드는 무대 인 엔진을 반환하는 것이 더 쉽고 저렴합니다. 이 경우 ULA의 지도자 중 한 사람은 다음과 같이 말했습니다 : "로켓에서 가장 어려운 것은 항상 가장 비싼 것이 아닙니다."
Elon Mask가 출시되기 전에는 ULA가 독점적이었고 당황하지 않고 전체 프로그램의 출시 가격을 부과했습니다. Mask의 출현과 함께 출시 가격은 크게 떨어졌고 ($ 110 million에서 $ 60 million) ULA의 출시 중 일부는 Mask로 넘어 갔고 상당 부분을 차지했습니다. 재미를 위해서, 벌컨 (Vulcan) 로켓 개발은 스타 워즈 (Star Wars)의 모토 아래에서 진행됩니다 : "The Empire Strikes Back." 나는 재사용이 가능한 로켓의 제작에 관한 작업이 오래전에 ULA에서 2000의 시작 부분에 시작되었지만 중단되었다고 읽었습니다. 그들은 독점 자 였고 발사 비용을 줄이는데 아무런 의미가 없었습니다. 우리는 마스크에 경의를 표해야합니다 - 재사용 가능한 로켓에 전체 세계의 관심을 끌었습니다!
불칸 로켓에 관한 이야기를 계속하기 전에, 주제에없는 사람들을 위해 팔콘 로켓 9v1.1R과 반환 기술에 대한 첫 번째 (반환 가능한) 무대의 특성을 상기시켜 드리고자합니다. 첫 번째 단계에서는 9 Merlin 1D 엔진이 설치되고 추력과 특정 충격이 증가합니다. 새로운 유형의 엔진은 100 %에서 70 %까지 조절할 수있는 능력을 받았으며, 심지어 더 낮았습니다. 엔진의 위치가 변경되었습니다. 3 개의 엔진으로 구성된 3 개의 행 대신 중앙 엔진으로 배치 된 레이아웃과 나머지 둘레의 위치가 사용되었습니다. 중앙 엔진은 나머지보다 약간 더 낮게 설치됩니다. 이 설계는 Octaweb이라고 불리며, 첫 번째 단계의 엔진 실을 조립하는 전체 장치와 프로세스를 단순화합니다. 엔진의 총 추력은 해수면에서 5885 kN이며 진공 상태에서 6672 kN까지 증가하며, 해수면에서의 특정 충격은 282에서 진공 311이다. 첫 번째 단계의 공칭 실행 시간은 180입니다. 첫 번째 단계의 높이는 45,7 m이며, 단계 v1.1의 건조 질량은 (R) - 수정의 경우 23 t 및 26 t 주위입니다. 배치 된 연료의 질량은 395 700 kg이며, 276 600 kg은 액체 산소이고 119 100 kg은 등유이다. 한 엔진의 질량 Merlin 1D : 450-490 kg. 9 엔진의 질량은 대략 4,5 톤이며, 첫 번째 스테이지의 건조 질량의 17,3 %입니다. Falcon 9 v1.1R의 기술 및 복귀 경로가 그림에 표시되어 있습니다. 1.
도 4 1 비행 경로.
다이어그램에서, 접이식 지지대상의 제 1 스테이지의 착륙을 위해 엔진을 전방으로, 즉 전방으로 돌리는 것이 필요하다는 것이 명백하다. 축을 중심으로 돌리면 Falcon 9 v1.1에는 회전 및 착륙 시스템 장비가 보충되어야합니다.
1. 2100단에는 연착륙에 사용되는 접이식 착지 버팀대 9개가 장착되어 있습니다. 스트럿의 총 질량은 XNUMXkg에 이릅니다(이는 이 모든 것이 시작된 모든 XNUMX개 엔진의 무게의 거의 절반입니다).
2. 무대에서 착지 지점까지 이동할 수 있도록 내비게이션 장비가 설치되어 있습니다. (OCEAN에서는 해당 지점까지 정확히 도착해야 합니다.)
3. XNUMX개 엔진 중 XNUMX개 엔진은 제동용으로 설계되었으며 재시동용 점화 시스템을 갖추고 있습니다.
4. 접이식 티타늄 격자 방향타가 첫 번째 단계 상단에 설치되어 하강 단계, 특히 엔진이 꺼진 상태에서 회전을 안정화하고 제어성을 향상시킵니다. 티타늄 방향타는 이전 알루미늄 방향타보다 약간 더 길고 무겁습니다. 단계 제어 기능을 향상시키고, 절삭 코팅 없이도 고온을 견딜 수 있으며, 비행 간 유지 관리 없이 무제한으로 사용할 수 있습니다.
5. 방향 조정 시스템은 무대 상단에 설치됩니다. 이는 격자 방향타를 해제하기 전에 공간에서 무대 위치를 제어하기 위해 압축된 질소의 에너지를 사용하는 가스 노즐 세트입니다. 무대 양쪽에는 블록이 있고 각 블록에는 앞, 뒤, 옆, 아래를 향하는 4개의 노즐이 있습니다. 아래쪽을 향한 노즐은 우주에서 단계 제동 기동 중에 2개의 멀린 엔진을 발사하기 전에 사용되며, 펄스는 연료를 탱크 바닥으로 낮추어 엔진 펌프에 의해 포획되도록 합니다. 착륙 전후의 티타늄 격자 방향타와 자세 제어 시스템(깃발 아래)의 가스 노즐 블록이 사진 XNUMX에 나와 있습니다. 압축된 질소의 에너지를 사용하기 때문에 노즐 아래의 페인트가 벗겨지지 않았습니다.
그림. 2
상륙을 위해 SpaceX는 동쪽 (대서양) 해안의 Cape Canaveral (LC-13) 및 서쪽 (태평양) 해안의 Vandenberg 기지 (SLC-4-West)에있는 공군 기지 2 개를 임대합니다. 따라서 오프 쇼어 플랫폼은 TWO에서 사용되며 각 플랫폼은 바지선으로 변환됩니다. 엔진과 GPS 장비를 설치하면 필요한 지점까지 운반하여 안정된 착륙장을 유지할 수 있지만 날씨는 문제없이 착륙 할 가능성이 있습니다. SpaceX에는 두 가지 플랫폼이 있습니다. 플랫폼의 너비로 인해 Vandenberg Base에서 Cape Canaveral까지 파나마 운하를 통과 할 수 없습니다.
전체 첫 단계의 엔진 하강은 발사체의 최대 하중을 30 - 40 %만큼 감소시킵니다. 이는 제동 및 착륙을위한 상당한 양의 연료와 착륙 장비 (착륙 지지대, 격자 조향 휠, 반응 제어 시스템 등)의 추가 중량을 예약 할 필요가 있기 때문입니다. 로켓이 항상 100 %로드로 시작하는 것은 아니며, 불완전로드는 10에서 17 %까지의 거의 항상 평균입니다.
다시 엔진 Vulcan 로켓 기술에 관한 이야기로 돌아가 보자. 랜딩 기술은 3 그림에 나와 있습니다.
그림. 3.
이 기술을 Sensible, Modular, Autonomous Return Technology (SMART-스마트하고 신속 함)라고합니다. 마칭 및 스티어링 엔진이 공중에 갇히게 될 것입니다. 이것은 첫 번째 단계에서 가장 비싼 부분입니다. ULA 계획은 첫 번째 단계가 완료된 후 로켓의 하부가 분리되는 것입니다. 그런 다음 팽창 식 열 보호 기능을 사용하여 대기로 들어갑니다. 낙하산이 열리면 헬리콥터가 엔진 블록을 집어 들고 편리한 장소에 착륙합니다. SMART 기술에서 페이로드 질량을 줄이는 추가 랜딩 장비는 낙하산과 팽창 식 열 보호 장치로만 구성됩니다. 낙하산 부하의 헬리콥터 픽업, 일반적인 기술 항공 그리고 우주 비행. 이러한 작업은 세계에서 약 2 백만 건에 달했으며 계속 진행되고 있습니다.
Pic.4
그림. 5
ULA Delta 4 및 Atlas 5 (Atlas 5는 여전히 RD-180을 타고 비행하며 적어도 2019까지 비행 할 것입니다.) 모듈 형, 벌컨 (Vulcan)은 다양한 크기의 헤드 페어링 또는 추가 시동 가속기를 모듈화하여 필요한 경우 허용합니다 생산성을 높입니다. Modularity는 ULA를 미국 시장의 다른 플레이어 (Angara는 모듈 식입니다)와 구별합니다. SpaceX는 일반적인 Falcon 9 및 계획된 무거운 버전 인 Arianespace는 Vega 및 Soyuz 만 제공 할 수 있지만 그라데이션은 없습니다. 화산은 12 중형에서 중형 버전으로 출시 될 예정입니다. 로켓은 직경이 4 ~ 5m 인 헤드 페어링으로 제공됩니다. 첫 번째 옵션에서는 두 번째 - 최대 6 개의 고체 연료 부스터를 최대 4 개까지 장착 할 수 있습니다. 후자의 경우, 로켓은 델타 4의 무거운 수정의 아날로그가 될 것입니다.
벌컨의 첫 출시는 2019 년으로 예정되어 있습니다. 그것은 액화 가스에 대한 두 개의 Blue Origin BE-4 엔진 또는보다 전통적인 한 쌍의 등유 Aerojet Rocketdyne AR-1의 도움을 받아 구현 될 것입니다. 창조 과정은 꽤 비싸므로 로켓은 여러 단계로 개발 될 것입니다. 우리는 수십억 달러에 대해 이야기하고 있습니다. 특정 수치는 부르지 않지만 역사적으로 새로운 로켓 엔진의 개발에는 1 억 달러의 비용이 소요되며 새로운 로켓에 대한 작업의 시작은 대략 2 억입니다.
출처 :
https://geektimes.ru/post/248980/ и другие источники.
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