Motor Raptor dosáhl rekordního tlaku v komoře, příští exemplář má být ještě lepší
Elon Musk se na Twitteru pochlubil, že metanový motor Raptor, který pohání raketu a loď Starship, dosáhl během testování rekordního tlaku ve spalovací komoře ve výši 330 barů, aniž by vybuchl. SpaceX si přitom při vývoji Raptoru dalo za cíl dosáhnout tlaku 300 barů, a i to bylo mnohými považováno za dost ambiciózní.
Raptor engine just reached 330 bar chamber pressure without exploding! pic.twitter.com/kVKRWksvaB
— Elon Musk (@elonmusk) August 17, 2020
Rekord v této kategorii momentálně drží ruské motory řady RD-180 s tlakem kolem 262 barů. Tuto hodnotu přitom Raptor překonal už loni v únoru. Nutno však dodat, že to zatím není fér srovnání, protože motory RD-180 dokáží udržet tlak 262 barů spolehlivě a po mnoho minut. Navíc při testování prokázaly 10% rezervu, takže reálně dokážou udržet ještě o něco vyšší tlak. Oproti tomu Raptor nyní dosáhl tlaku 330 barů jen na okamžik.
Test ruského motoru RD-180 v roce 1998 (Foto: NASA)
Na grafu výše, který nasdílel Elon Musk, je vidět, že motor běžel přibližně minutu a z toho asi 20 sekund udržoval tlak 300 barů či vyšší. Výhledově je potřeba, aby Raptor zvládal udržet takový tlak po mnoho minut a hlavně opakovaně a bez nutnosti provádět opravy mezi jednotlivými starty. Nicméně i tak je aktuální milník dobrým znamením, že vývoj Raptoru pokračuje dobře a jeho provoz s nominálním tlakem 300 barů je dosažitelná meta.
Ruský RD-180 ale využívá jiné palivo než Raptor, takže by možná bylo lepší srovnání s podobnějším motorem. Americká společnost Blue Origin vyvíjí motor BE-4, který je v mnoha ohledech podobný Raptoru. Také spaluje metan, má uzavřený cyklus (i když nikoli „full-flow“, nýbrž „oxygen rich“) a také má mít podobný tah 240 tun (Raptor má mít 200–250 tun). Motor BE-4 ale má oproti Raptoru jen poloviční operační tlak v komoře (134 barů) a je větší a těžší. Bude tedy nejspíš mít horší poměr tahu vůči hmotnosti. Finální čísla se ale ještě můžou změnit. Motor BE-4 má poprvé letět příští rok na raketě Vulcan Centaur.
Porovnání parametrů různých raketových motorů. Některé hodnoty jsou jen předběžné, nebo jde jen o odhad. (Autor: Everyday Astronaut)
Raptor je navíc nadále vylepšován a upravován. Elon Musk uvedl, že momentálně se chystá už testování motoru se sériovým číslem 40, který na rozdíl od Raptoru, který dosáhl tlaku 330 barů, obsahuje další vylepšení. Musk upřesnil, že tlak 330 barů u Raptoru znamená maximální tah 225 tun, přičemž motor je schopen tah přiškrtit na 90 tun, tedy přibližně na 40 % maxima. Minimální hodnotu tahu by prý bylo možné ještě snížit, ale vyžadovalo by to složitější konstrukci motoru. Omezujícím faktorem snižování tahu je riziko „flameoutu“ ve spalovací předkomoře Raptoru.
V jiném tweetu pak Elon Musk uvedl, že u Raptoru by nakonec mělo být možné dosáhnout podobného poměru tahu a hmotnosti jako u Merlinu. Ten je v této kategorii světovým rekordmanem, ale Musk podotkl, že na začátku vývoje měl Merlin poměr tahu a hmotnosti o polovinu horší než dnes. Aktuální pokroky ve vývoji Raptoru možná Muska vedly k zaujetí optimističtějšího postoje, protože v minulosti tvrdil, že si není jistý, zda bude možné u Raptoru dosáhnout tak dobrého poměru tahu a hmotnosti jako u Merlinu.
Merlin 1D (vlevo) vedle Raptoru (Foto: @brandondeyoung_)
A jako zajímavost na závěr Musk uvedl, že název motoru Raptor je zkratka z „velociraptor“, tedy druhu dinosaura. Možná si ale jen dělá legraci, protože je to v přímém rozporu s tím, co řekl Tom Mueller, hlavní konstruktér motorů ve SpaceX. Ten v roce 2018 vysvětloval, podle čeho jsou pojmenovány motory firmy, a jasně řekl, že název Raptor je odvozen od dravých ptáků, nikoli dinosaurů.
Podpořte projekt ElonX
- Mise Starlink 12-22 - 21. 5. 2025
- Mise Starlink 17-1 - 19. 5. 2025
- Mise Starlink 11-16 - 18. 5. 2025
Někde jsem přečetl zmínku, že BE-4 má nějaké velké problémy s turbopumpami, nevíte někdo něco bližšího, prosím?
Zmínku jsem o tom taky viděl, údajně mělo pocházet přímo od Tory Bruna. Ale zdroj se mi vypátrat nepovedlo.
Ale zároveň v té samé době Tory Bruno říkal, že dodávka dvou letových BE-4 je jen otázkou stanovení termínu pro přesun od BO do ULA.
Tož si vyber.
On Tony Bruno asi nic jiného říci nemůže než: “…brzy vyřešíme, malý technický risk, není to jednoduché, víme že zvládneme.” Ještě to bude zajímavé.
Ano, je to odsud: https://www.bizjournals.com/denver/news/2020/08/20/united-launch-alliance-space-force-spacex-contract.html
Tak do včerejška jsem žil v tom,že BE-4 je odzkoušený,připravený motor a jen ho připevnit na Vulcan a letí se. Myslel jsem si,že jej BO bez publicity už perfektně připravila. A že Raptor má co dohánět….
Ne tak docela. Práce na motoru jdou podle očekávání. Byly nějaké problémy s turbočerpadlem, ale vliv na Vulcan by to prý nemělo mít. První letové kusy na testování dostane ULA do konce roku a pro první let do poloviny příštího roku.
In particular, Mr. Peller noted the progress with development and testing Blue Origin has achieved with a BE-4 engine while voicing his affirmation that engine development remains on schedule and with margin for ULA to accept the first set of flight engines by the end of the year and to support the first flight in the middle of next year.
“[The BE-4] engine was first hot fired about three years ago, and Blue Origin has been making great progress with development and testing various elements and engines at their West Texas test site to work out the design,” said Mr. Peller.
Speaking to the Denver Business Journal yesterday, ULA CEO Tory Bruno noted an ongoing issue with BE-4’s turbopumps but voiced his confidence that the issue would soon be resolved and that it would not impact Vulcan’s schedule at this time.
Čteno mezi řádky, NET premiéra New Glenu se zřejmě posouvá na 2. polovinu 2021
BO hledá chief engineera pro motory…
Kdyby někdo chtěl:
https://blueorigin.wd5.myworkdayjobs.com/en-US/BlueOrigin/job/Kent-WA/Chief-Engineer–BE-4-Block-2_R3928
(já už bohužel něco mám 😉
Jj.
Taky by mě zajímalo, jaký je rozdíl mezi B1 a B2?
Že by znovupoužitelnost?
Kde sa tie motory upevnuju na rakete? Vidim ta nieco na hornej casti motora ale nepride mi ze by to bolo dizajnovane na 200ton + ked su motory vektorovatelne, kde sa uchytavaju dane ramena? Pride mi ze je motor okrem trysky zasypany trubkami a nikde tam nevidim nejake masivne uchytky.
Nahore mas gimbal za ktery je to upevneno a zaroven slouzi k vektorovani. Pokud vim jeden motor nema tah 200 tun. A je to namahano na tlak nikoliv na tah.
Na 150m hope starshipu je ten actuator vidiet pri praci. No a k tomu tahu, ved tu mas v clanku pisane jak elon tweetoval ze pri 330baroch ma raptor 225ton tah.
No takze jsi na to vlastne prisel sam xD Actuator ale nedrzi hmotnost motoru. To co prenasi tu silu je gimbal. Actuator zajistuje jen pohyb (vektorovani) motoru.
Ano, přesně tak, v tom gimbalu (kardanový závěs) ještě prochází přívod tekutého kyslíku realizovaný pomocí kovového vlnovce. Zajímavé je, že spodní úchyty aktuátorů jsou přímo na metanovém sběracím potrubí sedícím na spalovací komoře. Žádný konstrukční materiál navíc. Přesto, komlexita všech těch drobných potrubí a ventilů je úžasná.
Spíš mě je záhadou k cemu jsou ty malé trubicky okolo. Není to jen fejk, aby neslo vidět to důležité?
Je tam spousta dodatečných senzorů a další diagnostiky kvůli testování. Na ostré misi by tam toho bylo méně.
Těžko říct, kolik toho ve finále zmizí, i tak je to mazec. Výhody Full-flow cyklu nejsou zadarmo, mimo jiné přinášejí nutnou větší komplexitu podpůrných systémů motoru – různých tlakových vedení, ventilů, senzorů, apod. Krom toho, tím jak má Raptor 2 preburnery a k tomu provázané přes které teče hlavní přítok do spalovací komory, startování motoru taky bude vyžadovat spoustu přídavné techniky navěšené na motor.
Tohle se pokusim vyvrátit. Turbočerpadlo je vlastně letecký proudový motor. Roztáčí se tak, že do něj pustíš pod tlakem provozní plyn a když dostane “bezpečné” otáčky, tak tam pustíš druhou složku potřebnou pro zážeh. Letecký motor se roztáčí tlakem vzduchu z APU, pak se tam vsříkne kerosin a zapálí. Stejně to probíhá v Raptoru jen ty složky jsou kyslík a metan. Není potřeba rozvodů navíc, jen něco jako žhavicí svíčka. Ty svíčky jsou pak i ve spalovací komoře. Pokud vím Raptor nepotřebuje nic víc, než kyslík a metan.
Raptoru by měli stačit 4 “trubky” + nějaké dráty k připojení. Přívod LOX, tekutý metan a zpátky vrací plynný kyslík a metan pro tlakování nádrží.
Co nevim je, jak je poháněno naklápění motoru. Na Starhopperu to bylo pneumaticky, zřejmě heliem nebo dusíkem. SS nemá mít dusík ani helium. Jako nejvhodnější mi přijde metan. Může tedy mít ještě další připojení na hydrauliku/pneumatiku naklápění.
Proudový a raketový motor jsou dost rozdílné. Dá se říci, že preburner raketového motoru je v principu stejný se základem proudového motoru. Tam veškerá podobnost končí. Turbočerpadla pracují s tekutými látkami a sotva je jednoduše roztočíš na potřebný výkon řádově MW. V preburneru se musí vygenerovat nejvyšší tlak v celém motoru, se 4 trubkami fakt nevystačíš, Helium a Dusík tam najdeš taky. Co asi maj v těch COPV navěšených na plášť SS?
https://twitter.com/VoltzCoreAudio/status/1229569672585965568/photo/1
Ještě poznámka: samozřejmě žádné z publikovaných schémat nemůže zachycovat celou komplexitu Raptoru. I v tomto schématu však věnujte pozornost přívodům “Ignition System”.
Na fotografii skutečného Raptoru vidíte desítky různých trubek a zařízení, ale tvrdíte, že to tam být nemusí? Tento očividný rozdíl mezi realitou a vaší teorií vysvětlíte jak?
Ja taky mluvim o preburneru.
Snaha pri navrhu cele SH/SS je zbavit se helia a dusiku. Uznavam, ze kapalnej metan tam pro start asi pod tlakem pustit nemuzou, to by tu turbinu roztrhalo. Proc to ale nestartovat plynnym metanem/kyslikem? Od toho maj, mimo jine, ty nadrze tlakovany.
Perfektni schema, dik.
Ten zdroj asi nedohledám….Ale v nějakém rozhovoru tvrdil Tom Mueller, že ty schémata co jsou všude na netu jsou velmi zjednodušená. A jsou spíše pro základní představu o fungování motoru. Ostatně – podívejte se na letadlové motory – například pro SR-71 (motor Pratt & Whitney J58). Je to taky pořádný kus techniky, kde nedohledáte(?) co a jaká trubička plní za funkci.
No ved ja som to tak povodne myslel, ze ten horny zaves vobec nevyzera ze by mal prenasat take extremne namahania, zjavne to je dobre optimalizovane voci pevnost/hmotnost. + uchytenie aktuatorov, zjavne tie motory vydrzia viac nez na co sa laickym okom zdaju.
Super článek, díky 🙂
“A jako zajímavost na závěr Musk uvedl, že název motoru Raptor je zkratka z „velociraptor“, tedy druhu dinosaura. Možná si ale jen dělá legraci, protože je to v přímém rozporu s tím, co řekl Tom Mueller, hlavní konstruktér motorů ve SpaceX. Ten v roce 2018 vysvětloval, podle čeho jsou pojmenovány motory firmy, a jasně řekl, že název Raptor je odvozen od dravých ptáků, nikoli dinosaurů”
Přímý rozpor? To se přece vůbec nevylučuje…
Dneska už snad nikdo nepovažuje dinosaury za tupé těžkopádné studenokrevné plazy. Současné pojetí je takové, že ptáci jsou oddělenou vývojovou větví od teropodních dinosaurů, mezi které patřil i velociraptor: https://cs.wikipedia.org/wiki/Velociraptor
Jinak díky za zajímavý srovnávací článek.
Mně to teda přijde dost jednoznačné. 🙂
Nojo, tak by se Mueller kromě konstruování motorů měl vzdělat i v paleontologii 🙂
Už nemusí je na penzi a ve SpaceX pusobi už jen jako poradce.
Aha, pro mě byl Merlin čaroděj z Excaliburu a ne nějaký druh sokola
A nebo jsou to obojí kosmické lodě v Eve Online 🙂
Také je možné, že E.Musk pojmenoval motor podle scifi seriálu Battlestar Galactica. Raptor byl raketoplán bojové lodi Battlestar Galactica.
Nad posledním odstavcem jsem se musel usmát. Pro mě jako neangličtináře znamená od začátku Raptor dinosaura. Až do dneška mě nenapadlo, že by to mohlo být jinak, že pro anglicky mluvící znamená raptor obecného dravce 🙂
Všichni milujeme velociraptory od Jurské parku, kde měli hlavní roli žroutů padouchů. Takže pro mě raptor byl taky vždy spojen s dinosaury
Všichni určitě ne, jen ti, které toto téma baví.
V Jurském parku to ovšem byl spíš Deinonychus, přestože tam měl název Velociraptor. Velociraptor má velikost trochu přerostlého krocana..
.
Flameout=zhaslo to
Já právě nevěděl, jak se tomu u nás říká odborně, tak jsem to radši nechal. 🙂
Český odborný výraz je “utržení plamene”. Tedy alespoň v oboru leteckých motorů.
Díky za informaci!