Thêm 1 động cơ nữa được phát triển dựa trên in 3D, lần này là 1 động cơ tên lửa (rocket engine) mới.
Hiện Nga vẫn chưa tiến nhiều trong phân khúc phương tiện phóng siêu nhẹ, phân khúc phóng giá rẻ. Đây chính là phát triển nhằm vào phân khúc này.
Loại phương tiện phóng siêu nhẹ này thì theo tôi nên để tư nhân làm thì hay hơn. Còn những tập đoàn to đùng Rocosmos nên tập trung vào các phương tiện phóng hạng nặng thì hay hơn. Còn những vụ phóng thương mại nhạnh và giá rẻ thì nên để những công ty nhỏ làm, mà những công ty nhỏ thì phần lớn là tư nhân hơn là nhà nước, vì nhà nước không nên tham gia vào phân khúc doanh nghiệp vừa và nhỏ.
Hiện Mỹ và châu Âu đang đầu tư nhiều vào hướng dịch vụ phóng giá rẻ, phương tiện phóng siêu nhẹ này.
Các nhà khoa học từ Voenmekh đã phát triển và thử nghiệm thành công một động cơ tên lửa, được in trên máy in 3D
Buồng sau khi thử nghiệm. Nguồn ảnh: BSTU im. D.F. Ustinova (Voenmekh)
Một nhóm các nhà khoa học trẻ từ Đại học Kỹ thuật nhà nước Baltic (BTGU) được đặt tên theo D.F. Stimul, một tạp chí trực tuyến về những đổi mới ở Nga, viết về sự phát triển chủ động này của các nhà khoa học Voenmekh sẽ giúp Nga chiếm vị trí như thế nào trong phân khúc các vụ phóng nhanh và giá rẻ để vận chuyển hàng hóa thương mại vào quỹ đạo.
Thiết kế dựa trên động cơ tên lửa đẩy chất lỏng, đã được chứng minh độ tin cậy của nó, được sử dụng cho các vụ phóng vào không gian đầu tiên. Việc sử dụng công nghệ in 3D giúp tăng tốc và giảm đáng kể chi phí của quá trình tinh chế và thử nghiệm sản phẩm, đáp ứng xu hướng toàn cầu chính - tạo ra công nghệ vũ trụ nhanh hơn và rẻ hơn so với thời kỳ bình minh của kỷ nguyên không gian. , và mang lại cho Nga cơ hội thoát khỏi vị thế bắt kịp trong cuộc đua giành vị trí dẫn đầu trong lĩnh vực thám hiểm không gian thương mại. Là một phần của dự án, đến năm 2024-2025, các nhà phát triển cũng dự kiến sẽ tạo ra một băng thử nghiệm mạnh mẽ hơn cho động cơ và chính tên lửa siêu nhẹ.
TRUYỀN THỐNG + CÔNG NGHỆ MỚI
“Vào mùa thu năm 2020 - mùa hè năm 2021, chúng tôi đã tiến hành 5 loạt thử nghiệm về sự phát triển của mình. Andrey Galadzhun, người đứng đầu phòng thí nghiệm của Cục Động cơ và Nhà máy điện của Aircraft của Voenmeh, nói với Stimul, lưu ý rằng trường đại học có băng ghế thử nghiệm riêng. Hơn nữa, các nhóm khoa học khác cũng sẽ đưa các phát triển của họ tới đây để thử nghiệm, họ vẫn còn kém nhóm mech quân sự một chút và đang nghiên cứu thêm các thiết kế buồng - động cơ để lái và căn chỉnh quỹ đạo. Chúng kém mạnh hơn nhiều.
Andrey Galadzhun làm rõ rằng buồng động cơ được làm thành hai phần thay vì nhiều phần như trong phương pháp sản xuất động cơ truyền thống. Để làm được điều này, cần phải cải tiến máy in 3D của trường đại học, mở rộng vùng in theo chiều cao từ 75 lên 85 mm. Chiều dài và chiều rộng của vùng có thể in là 90 mm. Nhưng khi sản xuất hàng loạt buồng động cơ tên lửa, tốt hơn hết bạn nên in nó thành một mảnh. Galajun giải thích: “Ngay cả khi chúng tôi có cơ hội in buồng động cơ thành một phần, trong giai đoạn đầu tiên, chúng tôi vẫn sẽ in nó thành hai phần để đảm bảo rằng các kênh của đường dẫn làm mát là rõ ràng.
Và tại đây, theo anh, mọi tính toán của các nhà phát triển đã thành hiện thực. Công nghệ in 3D đã cho phép kết hợp thiết kế phức tạp của hệ thống làm mát động cơ vào thành của nó, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và nhân công, vì việc sản xuất các cánh tản nhiệt bằng công nghệ truyền thống là một quá trình rất phức tạp, tốn thời gian và tốn kém. . Việc sử dụng công nghệ in 3D đã giúp tiết kiệm tài nguyên đáng kể trong giai đoạn phát triển.
Trong quá trình thử nghiệm, chỉ cần tinh chỉnh đối với đầu trộn của động cơ, nơi các thành phần đẩy - dầu hỏa và ôxy - được trộn lẫn (các thành phần đẩy được sử dụng như trong các động cơ truyền thống, đã đưa tàu vũ trụ Soyuz vào quỹ đạo trong nhiều thập kỷ).
Andrey Galadzhun nhấn mạnh rằng sự phát triển là chủ động. “Động cơ tên lửa in đã được sử dụng ở các nước khác. Chúng tôi muốn chứng minh với bản thân rằng chúng tôi cũng có thể in một buồng động cơ sẽ hoạt động thành công mà không bị phá hủy trong quá trình thử nghiệm. Và chúng tôi tin rằng Nga có cả tiềm năng con người và khả năng công nghệ để tạo ra động cơ in cho tên lửa hạng nhẹ, ”nhà khoa học nói.
Tuổi trung bình của nhóm phát triển dưới 35 tuổi, nhóm khoa học bao gồm các kỹ sư, nghiên cứu sinh và thậm chí một học viên thạc sĩ. Nhóm nghiên cứu, như Andrei Galadzhun lưu ý, là "ổn định về mặt đạo đức" và sẵn sàng tiếp tục dự án sáng kiến, mặc dù hiện tại không có đơn đặt hàng của nhà nước cho loại công nghệ vũ trụ này.
Các nhà khoa học nhấn mạnh rằng không có gì tốt hơn và đáng tin cậy hơn động cơ tên lửa đẩy chất lỏng của Liên Xô chưa được tạo ra trong lĩnh vực này, và họ rất vui khi dựa vào di sản của quá khứ, bổ sung công nghệ mới vào quy trình sản xuất động cơ.
Động cơ tên lửa đẩy chất lỏng trên băng ghế. Nguồn ảnh: BSTU im. D.F. Ustinova (Voenmekh)
PHÁT TRIỂN THÀNH CÔNG
Andrey Galadzhun cho biết, buồng của một động cơ tên lửa đẩy chất lỏng, đã được thử nghiệm thành công tại Voenmech, cung cấp lực đẩy ở mức 1-1,25 kN. Đối với tên lửa hạng nhẹ, cần động cơ có lực đẩy 12-20 kN. Do đó, nhóm phát triển đã tập trung vào việc tạo ra những động cơ mạnh mẽ hơn, động cơ này cũng sẽ được sản xuất bằng phương pháp in 3D và một băng ghế thử nghiệm dựa trên một container biển 20 feet có thể dễ dàng di chuyển. Băng thử này sẽ được thiết kế để thử nghiệm động cơ có lực đẩy từ 5 đến 25 kN.
Trong cuộc thi Sáng kiến Công nghệ Quốc gia (NTI) của Tập đoàn Aeronet về phát triển hệ thống vận tải vũ trụ siêu nhẹ vào tháng 4 năm nay, một cuộc đánh giá các ý tưởng kỹ thuật đã diễn ra. Kết quả là các thông số tối ưu của hệ thống trở nên rõ ràng. Khối lượng phóng của tên lửa không được quá 15-20 tấn với khối lượng có tải là 250 kg. Đối với điều này, lực đẩy của hệ thống đẩy kết hợp của giai đoạn đầu tiên phải ở mức 180-190 kN. Theo Artem Levikhin, trưởng phòng A8 "Động cơ và nhà máy điện của máy bay" Voenmeh, các tác giả của các dự án khác nhau khi đó đã đồng ý rằng giải pháp kỹ thuật thành công nhất là phương án có 9-15 động cơ như một phần của hệ thống đẩy giai đoạn đầu, và với một lực đẩy 12-20 kN mỗi cái. Nhóm phát triển Voenmeh luôn ghi nhớ những nguyên tắc này.
“Cùng với buồng của động cơ tên lửa đẩy chất lỏng, phức tạp và tốn kém nhất theo quan điểm vật chất và thời gian là bộ phận phản lực cánh quạt, nơi cung cấp nguồn cung cấp các thành phần của thuốc phóng. Do đó, song song với công việc đốt buồng máy, Voenmekh đang tiến hành công việc chế tạo các tổ máy bơm điện. Các phòng thí nghiệm nghiên cứu của trường đại học "Tổ hợp năng lượng tuabin khí" và "Hệ thống vận chuyển vũ trụ không người lái" (NIL GEC và NIL BAKTS) có giá để thử nghiệm máy điện và pin trên tàu, cũng như giá đỡ để thử nghiệm vòng bi và Artem Levikhin nói. - Điều quan trọng cần lưu ý là các chủ đề công việc cao theo hướng tạo ra một phương tiện phóng siêu nhẹ đã trở nên khả thi nhờ vào cụm giáo dục và sáng tạo được tạo ra trên cơ sở của bộ phận A8,hợp nhất chính bộ phận A8, NIL GEC và NIL BAKTS, cũng như trung tâm sử dụng tập thể “Công nghệ phụ gia và quét thể tích” (CCU ATOS). Ngoài ra, trong quỹ đạo của cụm là bộ phận cơ sở của Công ty cổ phần "UEC-Klimov" ". Sự hợp tác này tạo điều kiện tốt cho việc triển khai song song công việc tạo ra các tổ máy bơm điện được thiết kế để cung cấp các thành phần nhiên liệu.
Theo kế hoạch, tên lửa siêu nhẹ hiện tại sẽ sẵn sàng vào năm 2024-2025.
TẠI SAO BẠN CẦN Ổ CẮM SIÊU SÁNG
Các nhiệm vụ khám phá không gian trong những thập kỷ gần đây đã chuyển sang các chuyến bay thương mại. Bản thân trọng tải, dưới dạng vệ tinh, mà ngày nay cần được đưa vào quỹ đạo, đã được thu nhỏ. Các vệ tinh ngày nay nhẹ hơn 30 lần so với các vệ tinh của 30 năm trước. Tốc độ thay đổi công nghệ cũng đòi hỏi việc tạo ra các vệ tinh có tuổi thọ ngắn hơn - từ hai đến ba năm. Nếu như trước đây, chúng ta tạo ra một vệ tinh có tuổi thọ là 10 năm, thì việc lấp đầy nó - bộ vi điều khiển và các phần tử khác - sẽ trở nên lỗi thời trong thời gian này. Ngoài ra, một vệ tinh có tuổi thọ dài hơn sẽ khó chế tạo hơn và đắt hơn. Điều này đặt ra các nhiệm vụ mới cho ngành vũ trụ: cần phải bay vào quỹ đạo thường xuyên, các phương tiện phóng cần nhẹ và rẻ, và bạn cần chuẩn bị chúng để phóng nhanh chóng.
Theo Artem Levikhin, trong thập kỷ qua, khối lượng của phân khúc phát triển tế bào nano và vi mô trên thế giới đã tăng hơn gấp đôi. Ở Nga, nhu cầu phóng tàu vũ trụ nhỏ (tàu vũ trụ nhỏ, vệ tinh có khối lượng tới 250 kg) trong 5 đến 7 năm có thể lên tới 100 tàu vũ trụ mỗi năm với giá phóng từ hai đến ba triệu đô la. Đồng thời, nhu cầu phóng vệ tinh "theo yêu cầu" tăng lên, ví dụ, trong vòng một ngày sau khi nhận được yêu cầu từ khách hàng.
“Các phương tiện phóng hạng nặng và hạng trung thuộc loại Proton và dòng Soyuz có sẵn ở nước ta không nằm ngoài xu hướng mới và hệ thống của chúng tôi hóa ra chưa được chuẩn bị cho việc thương mại hóa không gian trong phân khúc thị trường này phương tiện phóng siêu nhẹ này. Artem Levikhin cho biết các nhiệm vụ để cung cấp một công ty khởi nghiệp cạnh tranh hấp dẫn về mặt thương mại có thể đã được thực hiện, nhưng chúng tôi đã chưa đạt được tốc độ cần thiết của giải pháp của họ, - Artem Levikhin nói. "Phương tiện phóng Zenith và dự án Sea Launch gần nhất với điều này, nhưng với việc đóng cửa các dự án, chúng tôi bắt đầu bị tụt lại phía sau."
Artem Levikhin làm rõ rằng ngày nay công ty Rocket-Lab của New Zealand-Mỹ, được hỗ trợ bởi NASA, là công ty đi đầu trong lĩnh vực này. Trên thực tế, đây là công ty duy nhất chuyên cung cấp dịch vụ phóng để đưa các tàu vũ trụ nhỏ lên quỹ đạo trái đất thấp. Công ty này đã không có các đợt ra mắt khẩn cấp kể từ năm 2018. Có một số công ty Mỹ và châu Âu ít nhiều đang tiến tới thành công trong việc tạo ra các phương tiện phóng siêu nhẹ và động cơ cho họ.
Ở Nga, những phát triển theo hướng tạo ra động cơ tên lửa sử dụng công nghệ in 3D, ngoài BSTU, đang được thực hiện tại Đại học Kỹ thuật Nhà nước Voronezh, MSTU im. N.E.Bauman, Đại học Bang Nam Ural và một số công ty thương mại - Lin Industrial (Krasnoyarsk), KB Laros (Moscow), Center for Additive Technologies (Voronezh), VNKh-E (St. Petersburg).
Các phần tử buồng LRE sau khi in. Nguồn ảnh: BSTU im. D. F. Ustinova (Voenmekh)
CÁCH TIẾP CẬN AERONET
Nhà du hành vũ trụ thử nghiệm, lãnh đạo (đồng giám đốc) của nhóm công tác Aeronet NTI, Sergey Zhukov nói với Stimul rằng sự phát triển của các nhà khoa học từ Voenmech đã giành chiến thắng trong chặng đầu tiên của cuộc thi về việc tạo ra một hệ thống vận chuyển vũ trụ siêu nhẹ ( competition for the creation of an ultralight space transport system)....
Экспертное жюри подвело итоги конкурса концепций ракеты – носителя сверхлегкого класса и межорбитального малого разгонного блока, проводившегося между частными компаниями в 2020 г. Организатором конкурса выступил ЦЕНТР «АЭРОНЕТ» (АНО «Аналитический Центр «Аэронет»), в состав жюри вошли эксперты...
nti-aeronet.ru
“Các đồng nghiệp đã bắt đầu những tác phẩm này còn sớm hơn cả khi tham gia cuộc thi. Chúng tôi hoan nghênh họ, họ tốt, - Sergey Zhukov nhận xét. - Chúng tôi đã tiến hành một tầm nhìn xa khá dài và chọn việc tạo ra một hệ thống giao thông siêu nhẹ làm trọng điểm cho nỗ lực của mình. Đây là loại tên lửa siêu nhẹ, bệ phóng phức tạp và tầng trên. Tên lửa lúc đầu không được nặng quá 20 tấn, trọng tải khi phóng lên quỹ đạo tham chiếu 500 km là 250 kg. Và một giai đoạn nhỏ phía trên - giai đoạn thứ ba - mang các vệ tinh nhỏ lên độ cao 2.000 km. Có thể có một vệ tinh, có thể có năm vệ tinh nặng 50 kg mỗi vệ tinh. Do đó, hệ thống giao thông này cũng trở thành cửa sổ cơ hội cho các công việc khác. Đây có thể là việc tạo ra các chòm sao nhỏ của các vệ tinh khoa học hoặc "phi công" của quỹ đạo. " Theo giải thích của Sergei Zhukov,ngụ ý những điều sau đây. Sẽ có lợi hơn về mặt kinh tế nếu phóng một số lượng lớn phương tiện lên quỹ đạo bằng một tên lửa trung bình. Nhưng khi yêu cầu thay thế một hoặc hai vệ tinh từ một chùm vệ tinh đa quỹ đạo đã bị lỗi, nhiệm vụ này sẽ nằm trong khả năng của một hệ thống tên lửa siêu nhẹ.
CHƯƠNG TRÌNH CẠNH TRANH
Theo Sergei Zhukov, kiến trúc sâu hơn của cuộc thi sẽ bao gồm hai giai đoạn nữa. Lần thứ hai bắt đầu vào mùa thu năm 2021 và sẽ kết thúc vào tháng 2 năm 2022, kết quả của nó dự kiến sẽ được tổng kết vào Ngày Du hành vũ trụ, 12 tháng 4. Ở giai đoạn thứ ba - dự kiến vào đầu mùa thu năm 2022 - sẽ có thiết kế sơ bộ.
Ông Sergei Zhukov cho biết Aeronet tiến hành chủ đề này theo thỏa thuận với Roscosmos: “Tập đoàn Nhà nước không cấp kinh phí, nhưng nó sẽ giúp đỡ với chuyên gia, khung quy định và chúng tôi hy vọng sẽ giúp tạo ra một cơ sở thử nghiệm (thử nghiệm) trong tương lai. "
“Mục đích của cuộc thi là chọn ra một nghệ sĩ chính, có thể là hai, người mà chúng tôi có thể hỗ trợ. Và mời các đối thủ cạnh tranh hợp tác với họ. Do đó, chúng ta sẽ thành lập một hoặc hai hợp tác xã hoạt động với một tên lửa siêu nhẹ trên nguyên tắc mạng. Chúng tôi kỳ vọng rằng đây sẽ là những giải pháp kỹ thuật thú vị và chi phí chung sẽ thấp hơn đáng kể ”, lãnh đạo Aeronet cho biết.
Ở giai đoạn thứ ba của cuộc thi, có kế hoạch thu hút vốn từ các tổ chức phát triển, ví dụ như quỹ Sáng kiến Công nghệ Quốc gia. Nhưng mô hình tiêu chuẩn về tài trợ dự án của quỹ này không phù hợp lắm. Thường có một người chiến thắng. Sergey Zhukov giải thích: “Chúng tôi có một con đường nhiều giai đoạn, chúng tôi muốn tất cả các nhóm nhận được cùng một khoản tài trợ đảm bảo ở mỗi giai đoạn và cuộc đấu tranh sẽ tiếp tục để chuyển sang giai đoạn tiếp theo.
Hiện tại, vấn đề nhận được nguồn tài chính “liền mạch” từ Vnesheconombank cho dự án cuối cùng sẽ được xem xét.
Победители конкурса Аэронета испытали ракетный двигатель, напечатанный на 3D-принтере. Эта инициативная разработка ученых Военмеха поможет России занять место в сегменте быстрых и дешевых стартов для доставки на орбиту коммерческих грузов
stimul.online
zenit3d.ru
ZENIT 3D đã hoạt động trên thị trường Nga từ cuối năm 2015. Những chiếc máy in 3D đầu tiên trong quá trình sản xuất của Zenit đã được bán vào tháng 2 năm 2016.
vortex-3d.ru
