___lin___ (___lin___) wrote,
___lin___
___lin___

«Лин Индастриал» – работа продолжается



Итак, как я уже говорил – 202 кафедра МАИ, с которой у нас был предварительный договор об испытаниях двигателя, проводить испытания отказалась. «Мало ли что случиться», да и стенд на кафедре, как оказалось, требовал реставрации. Предприятие космической отрасли (предпочту не называть), умеющее работать с высококонцентрированной перекисью водорода, запросило за испытание нашего небольшого (100 кгс) ЖРД сумму, превосходящую стоимость создание собственного стенда ~ в четыре раза! В общем, мы были вынуждены начать строить свой огневой стенд.

Сначала мы хотели заказать его «под ключ» - пневмогидросхема (ПГС) стенда не такая уж и сложная, чтобы профильные предприятия не смогли её осилить. В июне закупили металл для конструкции стенда, начали сборку рамы. Параллельно стали выяснять вопрос с заказом всего остального. К сожалению, выяснялась неприятная особенность – никто не хочет брать ответственность – в стиле – «вот вы на этом стенде потом взорветесь, а засудят нас». После изучения законодательства, мы поняли – так оно и есть. Бред!

Спасибо и за то, что нам согласились продать компоненты огневого стенда. Дело в том, что несмотря на кажущуюся небольшую сложность ПГС, для правильной и безопасной работы требуется закупить множество специальных компонентов. Быстрые клапаны, которые совместимы с перекисью, специальные весы для взвешивания баков и определения расходов, краны для регулировки – и множество других элементов, необходимость которых не так очевидна на первый взгляд. Про сами баки и не говорю – они должны выдерживать давление 25 атм. (и даже больше – с запасом) и в одном из них должна храниться перекись.

Итак – мы начали закупки и сборку, фонд Сколково продлил нам грантовый период до 15 сентября («без «огневых» не закроем!»), инвесторы поддержали деньгами (фонд хоть и продлил грант, но не продлил финансирование, конечно). Судя по обещаниям, мы должны были получить компоненты стенда максимум к августу. Увы – некоторые ключевые вещи мы не получили до сих пор!

Попутно решается множество проблем – найдены разработчики, готовые работать в нужном нам темпе, закуплены недостающие элементы рамы стенда (оказалось, заказать их на Украине – проще, дешевле и быстрее, чем обращаться в московские фирмы), начат выпуск подробной конструкторской документации. Отдельная проблема – место для проведения испытаний. Удалось договориться со знакомым фермером – генеральный директор «Лин Индастриал» на своем стареньком Lexus`е отвез в подарок фермеру гусей и ягненка (баран знатно уделал машину). Труден путь к звездам!

В процессе решения проблем, постоянно возникали проблемы новые. Например, все кто обещал продать нам катализатор для разложения перекиси (перекись разлагается на нём и поступает в камеру двигателя в виде сильно разогретого парогаза, от которого загорается керосин), сообщили – что катализатора нет, пропал, что его нельзя просто так взять и продать – и т.д. В итоге, мы были вынуждены самостоятельно заняться синтезом катализатора – буквально вчера был проведен эксперимент – наш катализатор прекрасно разлагает даже 30% перекись! Другой вопрос – как он сработает в двигателе с большим массовым расходом компонента. Проверим на стенде. Думаю, прямо в гараже, а выезжать будем только для огневых с двумя компонентами. В конце концов, Armadillo Aerospace испытывала двигатели на парковке возле супермаркета!

Но только работами по огневому стенду наша деятельность не ограничивается. Неделю назад – 20 августа, нам впервые удалось показать стабилизированный полет небольшой ракеты - дозвукового «летающего стенда» с вариантом системы управления на базе Arduino. Конструкция ракеты осталась прежней, ключевые изменения были внесены в алгоритмы системы управления — уменьшено количество вычислений, повышена точность установки сервомоторов и изменены коэффициенты в законе управления.

Ракета стартует на двух двигателях РД1-300М (суммарный импульс одного двигателя 300 Нс), а спустя две секунды зажигается вторая пара РДТТ, которая сообщает ракете дополнительную скорость. На графике ускорения это хорошо заметно. С момента запуска ракета успешно стабилизировалась по каналам тангажа и рысканья, по каналу крена начались колебания, которые достигли своего пика на четвертой секунде, после чего системе управления удалось их парировать, и до апогея траектории ракета летела, сохраняя правильную ориентацию. Судя по графику скоростного напора – колебания возникли в момент максимальной скорости. Чтобы этого избежать, необходимо будет скорректировать коэффициенты закона управления для данного скоростного режима. Впервые было реализовано получение телеметрии в полете по Wi-Fi каналу. Для приема с большого расстояния использовалась антенна Бестер Полярис 2400.

Дальнейшие планы по дозвуковому летающему стенду – замена четыре двигателей РД1-300М одним мощным двигателем (получил неофициальное название «Хренозвар-1») с суммарным импульсом 1500 Нс. Он будет работать целых шесть секунд (РД1-300М – всего две секунды – включая четыре двигателя попарно мы увеличивали активный участок до четырех секунд). Двигатель сделан по нашему ТЗ кировскими партнерами – фирмой Real Rockets. Пока это довольно сырая конструкция, кроме того - довольно большая и тяжелая. Параллельно в Москве мы начали разработку новых РДТТ и топлив к ним – и уже есть первые результаты, продемонстрированные на фотосессии журнала «Популярная механика». Кстати – в сентябрьском номере снова мы :) На этот раз – как раз с той самой ракетой на новом двигателе (и не на обложке, как в прошлый раз). Забавно, что в статье расписан процесс создания «классического» карамельного мотора, а на картинках показаны этапы работы по нашему новому РДТТ – в котором используется далеко не «классическая» карамель. Новые двигатели позволят выйти дозвуковому «летающему стенду» на трансзвук (сейчас он летает с максимальной скоростью всего 380 км/ч). Вторая глобальная доработка – переход с Arduino на 86Duino Zero. Кстати – можно подумать и о посадке – уже сейчас реализован алгоритм, который помогает ракете садиться не спутывая стропы. Осталось научиться возвращать в точку старта и отрабатывать тормозной импульс маленьким двигателем – для мягкой посадки :)

Не забываем мы и про сверхзвуковой «летающий стенд» - в начале сентября должен состояться его второй тестовый полет, пока без системы управления.

Цель всей это возни с небольшими ракетами – к моменту создания жидкостного прототипа нашего орбитального носителя, иметь отработанную (облетанную) систему управления. Пока прототип представляется небольшой (~ 200-250 кг) одноступенчатой ракетой, оснащенной одним 400 кгс жидкостным двигателем (кстати – документацию на «четырехсотку» мы сейчас как раз выпускаем). Высота его полета вряд ли превысит 30-40 км. Для того, чтобы коснуться космоса, мы планируем поставить на него вторую небольшую твердотопливную ступень (доработанный двигатель сверхзвукового «летающего стенда») - что позволит не только пройти условную границу в 100 км, но и поставить новый мировой рекорд высоты для любительских ракет (можно ли считать наши ракеты любительскими – вопрос, конечно).

Хотелось бы начать полеты прототипа к столетию Революции, но судя по опыту, более реальным сроком будет 2019 год (если всё пойдет как надо и даже лучше – 2018). К сожалению, зависимость деньги/время не линейная - для ускорения работ в два раза, денег нужно в десять раз больше!


Вот так сейчас выглядит рама нашего огневого стенда. Сборку ведем в одном из автосервисов Москвы – именно там удалось найти опытных и рукастых людей!



Пневмогидросхема (ПГС) стенда не такая уж и сложная, но требует тщательной проработки



Пульт управления клапанами подачи основных компонентов. Окислитель, горючее, компонент завесы и красная кнопка экстренного закрытия.  Работать буду так – открыл клапан окислителя, увидел белый дым – значит, выбрали Папу Римского катализаторный пакет работает – сразу включаю следующий клапан – идет керосин –  должен появится яркий факел.  В первых испытаниях время работы двигателя вряд ли превысит 3-5 секунд. Потом, постепенно, будем тестировать режимы с завесой (возможно, придется попробовать разные варианты – в качестве завесы окислитель, в качестве завесы – горючее). В любом случае, двигатель из нержавейки не выйдет на расчетные параметры мотора из инконеля – но научиться работать с ЖРД мы с ним сможем. А инконель у нас уже давно закуплен и ждет своего часа. Кстати, если партнеры не подведут, возможно, испытаем и двигатель на 50 кгс, напечатанный на 3D принтере - но это уже совсем другая история.



Тот самый автоматический клапан на основной компонент. Управляется он пневматикой, а подача «пневматического сигнала» - электрической командой.



Предварительные варианты (во время сборки всё ещё может поменяться) компоновки огневого стенда. Под баками – датчики расхода (весы). Вся телеметрия (расход, тяга двигателя, давление в различных точках ПГС) – передается по защищенному кабелю в телеметрический шкаф с промышленным контроллером, где записывается на флешку.



Полет «летающего стенда». На приведенном графике ускорений ясно просматриваются два характерных участка зеленого цвета — сила тяги вдоль продольной оси ракеты при запуске каждой пары двигателей. В момент времени T+10 происходит выброс парашюта и ракета начинает снижаться.




Процесс управления не нарушался и просматривается во всех каналах — наблюдаются низкочастотные колебания относительно требуемого положения равновесия. Наиболее интересный график показывает колебания по крену. Если дополнительно рассмотреть график скоростного напора (серая линия), то можно видеть, что колебания по крену возникают в момент максимальной скорости. Чтобы этого избежать, необходимо будет скорректировать коэффициенты закона управления для данного скоростного режима.



Подготовка к запуску и сам запуск велись под проливным дождем. Несмотря на плохие погодные условия, испытания прошли успешно! Наш «летающий стенд» оказался всепогодным :)



Наши твердотопливные двигатели потихоньку растут :) На сверхзвуковой ракете - ещё больше и на перхлорате.


Tags: Лин Индастриал
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 46 comments