Goyda Space

Первая ракета на пропане

05.09 в 23:12 по МСК ракета Spectrum немецкой Isar Aerospace стартовала с Андёйи и вывела на орбиту пять кубсатов - первый европейский частник, добравшийся до орбиты, и, как пишут западные издания, первый орбитальный пуск с континентальной Европы. Прошлый полёт в марте 2025 закончился падением носителя рядом со стартом меньше чем через минуту

Про пуск написали все, а про топливо - никто. А ведь заправлена ракета жидким кислородом и пропаном, переохлаждённым почти до температуры жидкого кислорода. В полёте такого топлива до Спектрума еще не было.
Британская Orbex делала ракету Prime на биопропане, с интересной коаксиальной схемой баков - но до старта компания не дожила - умерла в феврале 2026

Пропан в ракетной технике встречался и раньше, но не как горючее. На ракете Авангард, что взорвалась в прямом эфире прям на старте в декабре 1957 с первым американским спутником, сжиженный пропан работал рабочим телом сопел крена второй ступени - почти 6 килограмм грели, чтобы держать давление паров около 16 бар

Как горючее пропан гоняли на стендах - центр Льюиса NASA в 60-х с кислородом и фтором, в России в 90-х на опытных двигателях. Да и я в октябре 2024 испытал свой ЖРД на 10 кгс как раз на жидком пропане и 60% пероксиде водорода

Теперь почему именно пропан. Кислород кипит при 90К, пропан замерзает при 85.5К - запас >4 градусов, можно лить в один температурный контур с окислителем. Но главный плюс даже не в этом, а в наземке - пропан жидкий и при комнатной температуре, надо только держать ~8 бар, то есть обычная цистерна без изоляции. Он никуда не испаряется, а перед заправкой его прогоняют через теплообменник с жидким азотом и заливают уже холодным
С метаном и СПГ так не выйдет. Хранилища СПГ проектируют под 0.05% испарения в сутки, автоцистерны до 0.25% - и это либо в факел, либо реконденсировать. Хуже другое: СПГ не чистый метан, а смесь углеводородов, метан выкипает быстрее остальных, и состав уезжает, даже в баке ракеты. Пуск ракеты Terran 1 в 2023 из-за этого ждали по трое суток между попытками - слитый СПГ обратно не зальёшь, брали свежий и ждали, пока смесь устоится. Пропан однокомпонентный, уезжать нечему

Платят за это холодом на заправке - охладить килограмм пропана с +20 до 90К стоит 437 кДж, около килограмма жидкого азота на килограмм горючего. Но азот самый дешёвый криоген на площадке, и платишь за него один раз перед пуском, а не всё время хранения. Isar переносили пуск с января по сентябрь - прикиньте, сколько СПГ ушло бы в факел, это явно не по зелёной повестке Евросоюза

Плотность пропана от охлаждения растёт неплохо - при +20 в обычных красных баллонах это около 500 кг/м3, а при -183 уже 729, что чуть-чуть недотягивает до керосиновых 810

По эффективности пропана как ракетного горючего. Считал в своём расчётном ПО для ракетных двигателей, 10 МПа в КС и 0.8 бар на срезе сопла. Пропан даёт удельный импульс на 6 секунд больше керосина, около +1.8%. Переохлаждение съедает из них секунду, холодный пропан несёт меньше энтальпии - на фоне 46% роста плотности ни о чём

Isar пишут на сайте, что их пара даёт наивысший плотностной импульс среди углеродных топлив. По моим расчётам не даёт, только догоняет керосин. Зато баки выходят того же размера, что на керосине, при импульсе выше

Про выхлоп, раз уж пропан продают как чистое топливо. В сравнении с керосином - CO2 на 10% меньше, угарного газа на 14%, водяного пара на 21% больше, по полному углероду разница 12%. При этом еще и сажи меньше, чем у керосина - что большой плюс для различных завесных защит в КС и т.д.

Итого чистота на 12%, а вот цистерна под давлением вместо криохранилища - уже серьёзно, и, ИМХО, она, а не экология, и есть настоящая причина выбора. Правда, при 90К пропан "густеет" в 38 раз, до 7.5 мПа·с - насосам и форсункам с этим жить - больше потери давлений и так далее

P.s. а больше всего понравилось про первый орбитальный пуск с континентальной Европы. Только не говорите европейцам, что Плесецк и Капустин Яр, вот беда - в европейской части - и оттуда летают с 60-х. Да и Андёйя - вообще-то остров

Добавил в трекер спутников группировки «Рассвет» от Бюро 1440 идеи, предложенные комьюнити:

1) Светлая тема
2) График темпа изменения высоты орбиты
3) Отображение названия КА на карте и 3Д даже когда спутники не выбраны
4) Много прочих мелких исправлений

С увеличением числа пусков я добавлю еще несколько графиков, пока для них маловато данных

Трекер: findrassvet.ru

https://www.youtube.com/watch?v=rZLK4RlM_co

Полёт ZQ-3 от старта до посадки со СТЕРЕОЗВУКОМ

Слышен переход на сверхзвук, как грохот двигателей с высотой переходит на шипение и писк (двигатели "гремят" только в атмосфере, ибо их сверхзвуковой выхлоп взаимодействует с ней, в вакууме звучат чисто сами двигатели - вращающийся ротор турбонасоса (пищит) и выходящий газ из сопла (шипит), иногда пульсации в камере сгорания)

Так же слышна работа РСУ, запуск ТНА двигателей и самих двигателей во время тормозного зажигания в атмосфере


Пост про их опоры и решетчатые рули

Советую кстати глянуть эту документалку про Союз-5

Так называемая "Звёздная фабрика"

Тем временем Starship S40 (с тринадцатого полёта, про который я совершенно ничего не написал) до сих пор плавает в океане - недавно его отбуксировали к острову Рождества, где его удалось отлично наснимать с дрона

По имеющимся кадрам восстановил некоторые параметры форсуночной головки двигателя Раптор 3.

Итого, с наибольшей достоверностью у меня получился диапазон от 285 до 287 форсунок. Много это или мало? В целом - для полнопоточного двигателя с таким давлением в камере сгорания - нормально - менее 2.5-2.8 кг топливной пары в секунду на каждую форсунку на полном режиме тяги. Мои работы по реверс-проектированию Раптора выходили на несколько большее количество форсунок

Стоит понимать - данные не финальные. Например - форсунки внешнего пояса видны не все, и там разные ракурсы дают оценки от 59 до 61 форсунки (и ровно 60 даёт самую минимальную достоверность по погрешности угла - не могу верифицировать эту цифру). Так же речь идёт про двухкомпонентные форсунки в ядре - без учета пристеночных форсунок (которых не видно, но они есть)

Интересные мои посты про Рапторы - 1 и 2, а так же пост про запальники Рапторов


Да, я вручную пометил сотню форсунок на размытых картинках, посчитал углы между ними и групп, и посчитал с оценками достоверности сколько форсунок в каждом ряду. Аутизм.

Вот так одна из посадочных опор выглядит изнутри

Как делают посадочные ноги и решётчатые рули для Zhuque-3

Все каналы уже написали про сам факт посадки, но никто не уходил в технику. На глаза попался выпуск CCTV-2 с двух заводов-смежников, которые делают для ракеты посадочные опоры и решётчатые рули

Опоры. Их делает Sichuan Hangtai Aviation Equipment. Каждая из четырёх устроена одинаково: телескопическая штанга и собственно посадочная опора - V-образная рама из труб с переходником, обшивкой и башмаком. Штанга передаёт нагрузку при посадке, энергопоглотитель сидит внутри неё. Рама держит ступень и задаёт геометрию, снизу на ней массивный башмак, которым ступень встаёт на площадку

Сложена опора так, что сама работает кожухом и закрывает собой всё, что стоит под ней (Идентично Falcon 9). Снаружи нанесено чёрное теплозащитное покрытие. В развернутом виде размах по башмакам около 14 метров, срезы сопел при этом подняты чуть более чем на 2 метра над площадкой

Самое нагруженное место - узел, где соединяется опора и телескопическая штанга с энергопоглотителем. Его печатают целиком из титанового сплава. Держать опора должна нагрузки в несколько раз больше самолётного шасси, с которого, по словам разработчиков, конструкцию и срисовали. Ресурс сегодня - 20 циклов

Цифры производства: 10-20 опор в месяц, план около 200 штук в год под 50 ракет, прогноз оборота 300-500 млн юаней. После полёта опоры снимают и везут обратно на завод - дефектоскопия рам, разборка штанг, проверка уплотнений и деталей на повреждения от удара. Прямо сейчас собирают комплекты на Y-4, Y-5 и Y-6, то есть на четвёртый, пятый и шестой пуски ZQ-3

Рули. Их делает Jiangsu Xinchao Alloy Technology. Основную часть, которой руль крепится к ракете и к приводам внутри, фрезеруют из цельного куска металла с допусками 0.02 мм. Саму решётку набирают и сваривают из деталей, вырезанных из стального листа, и уже доваривают к фрезерованной базе. Главная сложность вся в сварке: стенки тонкие, швов огромное количество, и техпроцесс построен вокруг борьбы с поводкой - специальные приспособления, многопроходная сварка, отпуск для снятия напряжений, и только потом чистовая обработка и многократный контроль

Подход ближе к Super Heavy, чем к Falcon 9. У Falcon 9 руль - цельная титановая отливка, одна из самых крупных цельнолитых титановых деталей в мире, и фрезеруются на ней только ответственные поверхности сопряжения, а швов нет вообще. Деталь выходит очень дорогой - настолько, что на Super Heavy от литья отказались в пользу сварной стали. На ускорителях первой версии рули полностью сваривались из листовых деталей, а в третьей версии системы основную часть фрезеруют из цельного куска - туда теперь идут нагрузки при ловле, точку захвата перенесли на сам руль