Аутсорсинг при создании двигателя Merlin 1D
15:14 27/02/2018
0 👁 2 052
В конце 2015 года публика увидела запуск ракеты-носителя SpaceX нового поколения – Falcon 9 FT (Full Thrust, полная тяга). Новая версия ракеты заменила предыдущую – Falcon 9 v1.1. Вместе с многочисленными изменениями конструкции ракеты улучшению подверглись её двигатели, в частности, Merlin 1D – главный двигатель компании SpaceX.
Двигатель новой версии, спроектированный в 2014 году и отработанный в 2015, получил повышенные тягу и эффективность. Оба этих показателя были улучшены во многом благодаря повышению давления в камере сгорания двигателя. Этот фундаментальный параметр определяет, кроме тяги и эффективности, размерность двигателя и косвенно влияет на его стоимость. Таким образом, при отсутствии заметных изменений снаружи, двигатель внутри был значительно обновлён.
На самом деле SpaceX намеревались реализовать модернизации 2014 года постепенно. Сделав новое «железо» в 2015 году, тогда же они немного повысили давление в камере сгорания, повысив тягу приблизительно на четверть. После наработки успешной статистики новой версией двигателя, в 2017 году давление в камере сгорания подняли ещё выше, постепенно приближаясь к версии двигателя, которая будет летать на Falcon 9 Block 5.
Давление в камере сгорания двигателя Merlin 1D образца 2012-2015 годов находилось на уровне 9,7 МПа. В 2015 оно перешагнуло 10 МПа, дойдя до 10,8 МПа, а в 2017 году давление в камере сгорания довели до 12,5 МПа.
Если с изготовлением трубопроводов и корпуса камеры, включая её тракт охлаждения, у SpaceX серьёзных проблем не возникло, то производство коллектора подвода охладителя потребовало задействование специальных технологий. Коллектор подвода охладителя к камере обладает переменным сечением и представляет собой изделие достаточно сложной формы. Это и не труба и не лист, а деталь с криволинейными поверхностями, выдерживающая давление порядка 16… 17 МПа. Эти 16,5 МПа складываются из давления в камере сгорания 12,5 МПа и перепадов давления на штифтовой форсунке и тракте охлаждения камеры, которые можно оценить в 1 МПа и 3 МПа соответственно.
Коллекторы, обладающие достаточной прочностью, можно изготовить и использованием легированных стальных сплавов (обладающих улучшенными характеристиками) с помощью литья под давлением. Литьё расплавленного метала под давлением обладает рядом преимуществ, таких как отсутствие газовых пор и трещин, улучшенная структура заготовки и высокое качество поверхности, часто не требующее дополнительной обработки.
С целью реализации задумки, SpaceX обратилась к компании Consolidated Precision Products (CPP), которая занимается изготовлением литых деталей для самолётов, в частности, коробок передач, зубчатых колёс, лопаток газовых турбин и прочих высоконапряжённых элементов.
Коллекторы для двигателей Merlin 1D изготавливают в расположенном в паре часов езды от штаб-квартиры SpaceX в Хоторне (Hawthorne), на заводе CPP в Индастри (City of Industry), на что указывают отметки на коллекторе «CPP – IND».
Завод относится к категории «Investment Casting Division», что переводится как «Отдел литья под давлением».
После обработки сварочных поверхностей заготовки, доставленной с завода CPP, коллектор приваривают к корпусу в ходе сборки камеры.
Создание коллектора подвода охладителя — не единственный случай привлечения сторонних компаний к созданию двигателя Merlin 1D. Если Вам известны другие случаи — напишите об этом в комментарии.
— Елисей —