Искусственный интеллект взял новую высоту — за три недели с нуля спроектировал работающий клиновоздушный ракетный двигатель, вокруг которого ракетостроители ходят кругами уже более 70 лет. Отпечатанная затем на 3D-принтере модель жидкостного ракетного двигателя проработала 11 секунд в огневом тесте, развив тягу 5 кН.

Источник изображений: LEAP 71

За проектирование двигателя отвечает компания LEAP 71, зарегистрированная в Дубае (ОАЭ). Изготовлением его частей из медного сплава CuCrZr методом аддитивной печати и лазерного плавления занимается немецкая компания AMCM. Испытания проводятся на полигоне Airborne Engineering в Уэскотте, Великобритания. Ранее в этом году LEAP 71 показала прототип обычного жидкостного ракетного двигателя, также разработанного ИИ и изготовленного на 3D-принтере. Над клиновоздушным ракетным двигателем ИИ пришлось попотеть. Если обычный двигатель он проектировал за две недели, то на проект клиновоздушного ушло целых три.

Клиновоздушные ракетные двигатели (aerospike) были предложены в 50-х годах прошлого века. Они интересны частично открытым соплом, что даёт возможность обтекающего ракеты потоку встречного воздуха служить виртуальной второй половинкой сопла. Это означает, что кривизна сопла будет изменяться по мере подъёма ракеты из-за постепенного разрежения воздуха. Из этого следует, что клиновоздушный ракетный двигатель будет одинаково эффективен на всех высотах, тогда как двигатели с обычным соплом эффективны лишь на отдельных участках полёта, поэтому у ракеты несколько ступеней с разными двигателями.

Интерес к двигателям типа aerospike вернулся на фоне проектирования многоразовых ракет и космических самолётов. По-хорошему, самолёт не должен быть многоступенчатым. Наконец, клиновоздушные ракетные двигатели в целом должны потреблять меньше топлива на доставку грузов в космос. В свете борьбы с потеплением и позиций экономии в космосе — это тоже важно.

Компания LEAP 71 создала нейронную сеть Noyron, которая научена проектировать механизмы и любые конструкторские решения без использования программ CAD. Компания успешно показала работу ИИ в сфере проектирования ракетных двигателей, но также утверждает, что Noyron способна проектировать не только ракетные двигатели, но и игрушки, а также тяжёлую технику. Программе задаются входные параметры, а на выходе получается готовое устройство. Похоже, под давлением ИИ ещё одну профессию ждёт трансформация. На этот раз это работа инженера-конструктора, хотя люди пока сами неплохо справляются даже с проектированием клиновоздушных двигателей, если это нужно.

Китайская компания Space Transportation опубликовала видео первого лётного испытания прямоточного воздушно-реактивного двигателя с детонацией. Он предназначен для самолётов, которые будут летать со скоростью около 4 Махов, что в два раза быстрее сверхзвуковых Ту-144 и «Конкордов». Двигатель был испытан в составе ракеты. Первые лётные испытания на самолёте запланированы на 2027 год.

Двигатель JinDou400. Источник изображения: Space Transportation

Двигатель JinDou400 (Jindouyun) длиной 3 м и диаметром 30 см обеспечил тягу 400 кг и разогнался до скорости 5000 км/ч на высоте более 20 км. Испытания прототипа двигателя состоялись в конце октября. Окончательная конструкция двигателя была испытана в полёте 9 декабря.

В процессе работы двигателя возникает серия взрывов в камере сгорания, которые создают фронт ударной волны. Это обеспечивает увеличенную тягу при сохранении расхода топлива. Воздух для сжатия топлива и последующей детонации поступает прямо в двигатель в процессе движения, что устраняет необходимость в компрессорах и турбинных компонентах. Это упрощает конструкцию, улучшает соотношение тяги к весу и снижает затраты.

Рендер будущего самолёта

Первый полноценный пассажирский маршрут на гиперзвуковом самолёте с представленными двигателями компания Space Transportation обещает открыть в 2030 году. Маршрут будет прямым: самолёт, например, сможет преодолеть расстояние между Пекином и Нью-Йорком за 2 часа. Сейчас на это уходит 15,5 часов в случае рейса без пересадок.

Испытания подтвердили надёжность и управляемость прямоточного детонационного реактивного двигателя. Двигатель выполнен модульным и частично изготовлен с помощью 3D-печати. Простая конструкция, немногочисленные компоненты и отсутствие механических узлов делают изделие высоконадёжным и относительно недорогим. Помимо полётов между различными точками мира, будущий гиперзвуковой самолёт сможет доставлять туристов в космос на суборбитальные высоты по цене, на порядок ниже текущей.

Компании Ad Astra и Space Nuclear Power Corporation объединили усилия по созданию комбинированной ядерно-электрической силовой установки для ускорения полётов по Солнечной системе. Плазменной двигательной установкой занимается Ad Astra, а источником энергии на распаде ядер — SpaceNukes. Испытания прототипа ожидаются в конце десятилетия с началом коммерциализации к середине 30-х годов, что позволит резко сократить время полёта к Марсу и дальше.

Источник изображений: techspot.com

Проектированием систем электрического (плазменного) ракетного двигателя VASIMR компания Ad Astra занимается более 20 лет. Двигатель VASIMR или магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом (variable specific impulse magnetoplasma rocket) как и любой другой ионный ракетный двигатель работает за счёт использования мощных электромагнитных полей для ионизации и ускорения топлива (рабочего тела), создавая высокоскоростной плазменный выброс.

Плазменные или ионные двигатели экономичны, но их тяга очень низкая. Проблему со слабой тягой может решить мощный источник питания от выбора которого, кстати, ионные двигатели не зависят — подойдёт любой. Для двигателя VASIMR требуются источники питания мощностью в несколько сотен киловатт. Прототип VASIMR VX-200, например, требует 200 кВт входной мощности. Подобную и более высокую мощность не смогут обеспечить ни радиоизотопные источники питания, ни солнечные батареи — энергетическая основа современной космонавтики.

Теперь поддержку Ad Astra решает оказать компания SpaceNukes. В 2018 году она показала прототип портативного космического ядерного реактора мощность 1 кВт и пообещала представить 10-кВт источник электричества с продолжительностью работы не менее 10 лет. Объединение усилий позволит создать интегрированную силовую ядерно-электрическую установку для космических кораблей. Если планы компаний будут воплощены в жизнь, то появится возможность достичь Марса и вернуться обратно за считанные месяцы, вместо примерно двух лет, как это возможно с использованием современных двигателей на химическом топливе.

Американский стартап Astro Mechanica провёл первые испытания революционного реактивного двигателя, который одинаково эффективно ведёт себя как на дозвуковых скоростях, так и на скоростях много выше скорости звука. Если бы такие двигатели стояли на «Конкордах», они могли бы летать на 61 % дальше, заявляют разработчики. В планах создать оснащённый такими двигателями самолёт и совершить на нём перелёт из Сан-Франциско в Токио.

Источник изображений: Astro Mechanica

Традиционные турбовентиляторные и турбореактивные авиационные двигатели оптимизированы каждый для своей области. Первые эффективны для полётов на дозвуковых скоростях, а вторые — на сверхзвуковых. Но в каждом из них есть система подачи воздуха через компрессор для создания условий эффективного сгорания топлива и образования реактивной струи. И в каждом случае компрессия создаётся за счёт набегающего потока воздуха и работы соответствующих механизмов двигателей.

На разных скоростях объёмы потока воздуха разные — для турбовентиляторного двигателя избыточные на сверхзвуковых скоростях, а для турбореактивного двигателя недостаточные на дозвуковых. Идея Astro Mechanica в том, чтобы поручить работу по накачке гибридного двигателя воздухом компрессору на отдельных электрических двигателях, подобных тем, которые устанавливаются в электромобили (такие электродвигатели сегодня самые эффективные из выпускаемых промышленностью). В схеме Astro Mechanica адаптивный гибридный двигатель работает с участием двух независимых электродвигателей: для вентилятора в турбовентиляторном блоке и для компрессора для турбореактивной части двигателя.

Как нетрудно понять, электродвигатели могут создавать оптимальные режимы работы для турбовентиляторного блока и турбореактивного вне зависимости от развиваемой самолётом скорости. За счёт этого двигатели могут работать в трёх режимах: на дозвуковой скорости, на сверхзвуковой и даже на гиперзвуковой, когда они фактически становятся прямоточными реактивными двигателями. Недостаток или избыток воздуха компенсируются работой электродвигателей. Такая адаптивная схема подстройки режимов позволит эффективно использовать топливо на протяжении всего полёта от рулёжки к ВПП до взлёта и приземления. «Конкорды» тратили по две тонны топлива только на перемещение от места посадки к полосе для взлёта.

Некоторое время назад Astro Mechanica провела тестовый запуск третьего поколения своего адаптивного реактивного двигателя с увеличением мощности до 30 % от номинальной. В перспективе компания намерена создать прототип реактивного самолёта с четырьмя двигателями собственной разработки и двумя двигателями GE CT7 для совершения беспосадочного сверхзвукового перелёта из Сан-Франциско в Токио. Компания создана всего три года назад и насчитывает восемь сотрудников, но её амбициям позавидуют даже матёрые разработчики авиационных двигателей.

29 октября 2024 года над Балтийским морем немецкий стартап Polaris Raumflugzeuge провёл испытательный полет масштабного прототипа самолёта MIRA II с клиновидным ракетным двигателем на борту. Двигатель включался всего на 3 секунды, но это было первое в мире испытание КРД в воздухе, а не в лаборатории. И оно было успешным.

Источник изображений: Polaris Raumflugzeuge

Клиновоздушные ракетные двигатели (aerospike) были предложены около 70 лет назад. Они представляют собой две соединённые половинки колокола — дюзы, тогда как вторая половина дюз отсутствует и её роль играет набегающий поток воздуха. За счёт этого достигается средняя эффективность ракетных двигателей (дюз) на всех высотах. В противном случае кривизна сопел должна быть своя для каждой высоты, что означает многоступенчатую конструкцию ракеты, где своё сопло для атмосферы и своё — для безвоздушного пространства. КРД идеальны для космопланов, которым ступенчатая конструкция не подходит.

Стартап Polaris Raumflugzeuge смог заключить контракт с Федеральным ведомством по оборудованию, информационным технологиям и технической поддержке бундесвера (BAAINBw) на разработку и создание космопланов с клиновоздушными ракетными двигателями. До 2000-х годов было несколько попыток создать работающие прототипы, но все они потерпели крах. КРД более сложны в производстве, управлении и охлаждении. До появления современных материалов и систем управления они уступали традиционным ракетным двигателям как по стоимости, так и по надёжности.

Немецкий стартап Polaris Raumflugzeuge попытался провести первый испытательный полёт маломасштабного прототипа MIRA I длиной 4,5 м с двигателем КРД летом этого года, но прототип опрокинулся и сгорел, даже не взлетев. Взамен компания изготовила два 5-м прототипа: MIRA II и MIRA III. В двадцатых числах октября MIRA II совершил несколько пробных полётов на четырёх керосиновых турбореактивных двигателях, которые пока являются для модели основными. А 29 октября впервые в воздухе на 3 секунды был запущен линейный клиновоздушный ракетный двигатель на топливной смеси из жидкого кислорода и керосина. Это испытание стало первым в мире запуском КРД в воздухе.

Прототип MIRA I

Вслед за 5-м прототипами MIRA II и III компания обещает построить 8-м прототип Nova. После испытаний Nova начнётся создание полноразмерного многоразового космоплана Aurora.

Современные гиперзвуковые ракеты достигают максимальных скоростей лишь на этапе снижения, что для настоящей гиперзвуковой авиации и ракетной техники неприемлемо. Проблема тут в отсутствии подходящих двигателей, поскольку классические турбины для гиперзвуковых самолётов не годятся. Выход может быть в прямоточных реактивных двигателях в комбинации с эффектом ротационной детонации. В США представили такой и готовы испытать на беспилотнике в 2025 году.

Рендер самолёта на двигателях VDR2. Источник изображений: Venus Aerospace

Разработка инновационного двигателя проведена совместно компаниями Velontra и Venus Aerospace. Последняя работает с DARPA по программе создания ротационного детонационного двигателя для ракет и уже добилась определённых успехов. Например, ещё в феврале был испытан беспилотник с прототипом двигателя RDRE (rotating detonation rocket engine), а в марте стало известно о стендовых статических огневых испытаниях соответствующей силовой установки.

Вместе с Velontra специалисты Venus Aerospace создали прототип прямоточного воздушно-реактивного ротационного детонационного двигателя VDR2 с малым лобовым сопротивлением для гиперзвуковых самолётов. Запуск демонстратора с двигателем VDR2 запланирован на 2025 год. Проект был показан недавно на мероприятии Up.Summit в Бентонвилле, штат Арканзас. Заявлено о создании двигателем тяги 2000 фунтов (0,907 т).

Двигатель VDR2 в разрезе

На этапе разгона до гиперзвуковой скорости VDR2 работает как прямоточный реактивный двигатель. У него нет никаких подвижных частей, что делает конструкцию простой и недорогой в изготовлении и обслуживании. То же самое относится к ротационно-детонационной части двигателя. Она представлена двумя соосными цилиндрами один в другом. Топливо впрыскивается в простенок и поджигается. Возникает взрыв и ударная волна, движущаяся по простенку подобно торнадо. Такое решение повышает КПД — увеличивает плотность газов и фактически переводит в тягу больше энергии топлива. Подобные двигатели, помимо разгона до гиперзвуковых скоростей, обещают экономить до 15 % горючего.

Хотя принципиально VDR2 очень простой, сложной его частью является система регулирования подачи топлива. Подобные двигатели должны вывести авиацию и ракетостроение на новый уровень и разрабатываются также в России, Китае и в других развитых странах. На самолётах с такими двигателями, которые будут разгонять их до скоростей от 6 до 9 Маха, можно будет долететь в любую точку Земли всего за час.

Новозеландская компания Dawn Aerospace сообщила о проведении нового цикла испытаний прототипа космоплана Mk-II Aurora с ракетным двигателем на керосине и перекиси водорода. Прототип превзошёл прежние показатели скорости и высоты подъёма в 3 и 5 раз соответственно. Он разогнался почти до скорости звука и должен будет вскоре её преодолеть, чтобы когда-нибудь обеспечить до двух запусков полезной нагрузки в сутки в стратосферу или на низкую орбиту.

Источник изображений: Dawn Aerospace

Год назад прототип космоплана Mk-II Aurora длиной 4,5 м мог разгоняться всего до 315 км/ч и поднимался на 1800 м. Но в ходе последней серии испытаний ранее этим летом прототип поднялся на высоту 15 000 м и разогнался до скорости 0,9 Маха. До преодоления звукового барьера осталось всего ничего. Это будет сделано позже прототипом Mk-IIA, а прототип Mk-IIB достигнет гиперзвуковых скоростей.

Целью компании Dawn Aerospace заявлено создание многоразового средства доставки небольшой полезной нагрузки на высоту от 30 до 100 км, а также вывод до 250 кг полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту в случае использования одноразовой верхней ступени. В стратосферу самолёт на ракетном двигателе сможет поднимать до 900 кг полезного груза. Как считают в Dawn Aerospace, заявленный диапазон высот не охвачен как воздушными шарами, так и спутниками.

Стратегия компании заключается в том, чтобы подбираться к многоразовым средствам доставки полезной нагрузки постепенно, осваивая всё более сложные миссии как по объёму груза, так и по высотам. Главным преимуществом предложенного подхода и его реализации в виде космоплана с фактически ракетным двигателем является возможность скорейшей подготовки судна к повторному запуску. В течение суток космоплан может совершать два полноценных коммерческих полёта.

Компания Rocket Lab сообщила, что 8 августа 2024 года впервые произвела статические огневые испытания нового ракетного двигателя Archimedes. Что важно, испытанный двигатель — не какой-то прототип или полусырой продукт. Это фактически лётный экземпляр, что позволит осуществить первый запуск ракеты с новыми двигателями уже до середины 2025 года.

Источник изображения: Rocket Lab

Испытания «Архимеда» состоялись в Космическом центре NASA имени Джона Стенниса в округе Ханкок, штат Миссисипи. Двигатель развил тягу в 102 % мощности, что примерно соответствует развиваемой мощности в 75 т на уровне моря. Время работы двигателя компания не сообщила, поэтому трудно судить о его готовности к полётам. Впрочем, двигатель ещё не прошёл все этапы квалификации и не сертифицирован для установки на ракету.

Двигатели Archimedes компания Rocket Lab создаёт для установки новую на частично многоразовую среднюю ракету Neutron. На первой ступени «Нейтрона» будет 7 «Архимедов», а на второй — один для работы в вакууме. Особенностью новой ракеты станет обтекатель, интегрированный с первой ступенью. Он будет не сбрасываться, а станет раскрываться как бутон цветка или ракушка моллюска, чтобы выпускать для дальнейшего самостоятельного полёта верхнюю ступень.

Сообщение об успешном испытании нового двигателя на топливной паре метан/кислород компания Rocket Lab приурочила к объявлению результатов второго квартала 2024 года. В отчётный период выручка компании увеличилась до рекордного значения $106,3 млн. Хороший результат, хотя Rocket Lab по-прежнему сообщает о регулярных квартальных убытках. Во втором квартале, например, она понесла их на сумму $41,6 млн. Многоразовая ракета «Нейтрон», которая придёт на смену или дополнит одноразовую лёгкую ракету «Электрон» компании, поможет ей уйти от убытков и стать прибыльной.

В сети X (бывшей Twitter) глава компании SpaceX Илон Маск (Elon Musk) показал изображение первого прожига первого серийного экземпляра нового ракетного двигателя — Raptor 3 (SN1). Фотография сделана 9 августа на полигоне МакГрегор в штате Техас. Интересно отметить, что её могло бы не быть, но к публикации подтолкнул провокационный пост в сети X главы компании ULA Тори Бруно (Tory Bruno).

Нажмите, чтобы раскрыть изображение. Источник изображения: SpaceX

Бруно прокомментировал демонстрацию первого экземпляра Raptor 3 в том духе, что это действительно отличная работа, но зачем показывать полусобранный двигатель без обвеса из датчиков и трубопроводов? И действительно, двигатель Raptor 3 на изображении выглядит слишком… голым, что ли. Нет привычного нагромождения вокруг верхней части сопла труб и прочего. Немудрено, что ветеран ракетостроения усомнился в том, что Маск показал полностью готовое к эксплуатации устройство.

Между тем, Маск сразу заявил, что все трубы и датчики в метановом Raptor 3 перенесены внутрь двигателя. В этом помогло использование 3D-печати металлами. За счёт этого также удалось обеспечить необходимое охлаждение этим компонентам и выбросить из конструкции тяжёлые и объёмные тепловые экраны. Теперь в них нет нужды. Тем самым удалось создать шедевр минимализма в области производства жидкостных ракетных двигателей.

В ответ на сарказм Бруно Илон Маск просто показал работающий Raptor 3 в том же «упрощённом» виде, как на фотографии со склада. Гвинн Шотвелл (Gwynne Shotwell), президент SpaceX, также продублировала эту картинку со словами «Хорошая работа для “полусобранного” двигателя» и добавила в конце смеющийся смайлик.

Также Маск пояснил, что все белые части двигателя на фотографии на самом деле чёрные, только покрыты льдом, чем подчеркнул впечатляющее регенеративное охлаждение компонентов двигателя без навесного защитного оборудования. Что же, действительно хорошая работа!

Глава компании SpaceX Илон Маск (Elon Musk) опубликовал в сети X (бывшая Twitter) изображение первого серийного экземпляра ракетного двигателя нового поколения — Raptor 3 (SN1). «Это произведение искусства», — сообщил Маск в подписи к фотографии. Двигатель стал легче, мощнее и элегантнее, с чем просто невозможно спорить.

Источник изображения: @elonmusk

Почти все каналы для транспортировки топлива и систем по обеспечению работы двигателя Raptor 3 перенесены вовнутрь обтекаемого корпуса. Части транспортной системы двигателя изготавливаются методом 3D-печати. Составные узлы Raptor 3 лишены многих прежних механических соединений (резьбовых и других). С одной стороны — это действительно красиво. Но остаются сомнения в удобстве разборки и обслуживания, ведь семейство двигателей Raptor разрабатывалось для многоразового использования. Надеемся, Маск их развеет.

«Объём работ, необходимых для упрощения двигателя Raptor, интеграции вторичных каналов подачи и добавления регенеративного охлаждения для незащищенных компонентов, был ошеломляющим, — пояснил Илон Маск в подписи к фотографии. Теперь для двигателя нужно меньше места и отсутствует необходимость в тепловом экране для целого ряда узлов.

«В результате Raptor 3 не требует никакого теплозащитного экрана, что исключает массу и сложность теплозащитного экрана, а также систему пожаротушения. Он также легче, обладает большей тягой и более высокой эффективностью, чем Raptor 2», — добавил Маск.

Сравнение двигателей Raptor трёх поколений. Источник изображения: @RiyanMendonsa

Заявленная тяга двигателей Raptor 2 на уровне моря достигает 230 тс. От двигателя Raptor 3, хотя это пока никак официально не отражено, ожидают тяги до 330 тс на уровне моря. Таких двигателей можно будет установить больше на ускоритель Super Heavy и корабль Starhip, тем самым подняв грузоподъёмность комплекса на 15–20 %.

Сообщается, что в Китае впервые испытали в «реальных» условиях жидкостный вакуумный ракетный двигатель для пилотируемой ступени будущей ракеты-носителя для лунной программы. Двигатель проработал «тысячу» секунд, доказав надёжность и управляемость, что ещё на шаг приблизило страну к доставке людей на Луну.

Источник изображения: China Aerospace Science and Technology Corporation

Испытания прошли в новом комплексе для высотных испытаний ракетных двигателей, сданном в эксплуатацию в мае 2024 года. Утверждается, что это самый большой в Азии испытательный комплекс для всестороннего тестирования ракетных двигателей на разных высотах, включая вакуум (с давлением не выше 1 кПа или 0,0098 атм). Похоже, что испытанный статическим прожигом вакуумный двигатель для будущей лунной ракеты стал первым объектом, прошедшим там тестирование.

Двигатель работал на паре кислород/водород. Его рабочие характеристики удовлетворили конструкторов. Также в мае этого года на другом комплексе прошли испытания счетверённых жидкостных ракетных двигателей YF-100K (топливо керосин/кислород). Эти двигатели будут работать в атмосфере в составе первой ступени будущей лунной ракеты «Чанчжэн-10» в количестве 7 штук и в двух боковых ускорителях также по 7 штук в каждом. Ракета «Чанчжэн-10» может выводить до 70 т полезной нагрузки на околоземную орбиту и до 27 т на лунную.

Первый испытательный полёт ракеты «Чанчжэн-10» ожидается в 2027 году. Успешные испытания двигателей для всех ступеней позволяют надеяться, что этот график будет соблюдён.

Компания Wave Engine Corporation объявила о начале поставок оборонному подрядчику новых реактивных двигателей J-1 для беспилотников массой до 90 кг. Эти двигатели интересны своей абсолютной простотой и надёжностью — в них нет никакой механики, которая рано или поздно приводит к поломкам. Новый тип реактивного двигателя не стал открытием, но в совокупности с цифровыми технологиями его перспективы оказались огромными.

Источник изображений: Wave Engine Corporation

Компания Wave Engine Corporation выросла из Университета Мэриленда и проекта по возрождению известного более ста лет импульсного реактивного двигателя. Двигатель такого типа представляет собой две трубы с общей камерой сгорания. Впрыснутое в камеру жидкое топливо поджигается и создаёт движущуюся в обеих трубках области ударной волны, воспроизводящие тягу. Возникшее в камере разрежение всасывает новую порцию воздуха, топливо вновь впрыскивается и поджигается, и так до тех пор, пока двигатель должен работать.

Конструкция такого двигателя проста донельзя — в нём нечему ломаться. Использование цифрового управления позволило оптимизировать работу двигателя и сделать его максимально управляемым. Ещё в марте компания Wave Engine показала дистанционный запуск такого двигателя в составе фирменного беспилотника Scitor-D. Также беспилотник совершил ряд полётов, доказав высокую надёжность и управляемость двигателем. Проведенные испытания стали поводом для заключения контракта с неназванным «ведущим» оборонным подрядчиком на поставку серии реактивных двигателей для беспилотников.

Двигатель J-1 массой 8,2 кг и размерами 14 × 32 × 163 см создаёт тягу до 245 Н. Он способен приводить в движение беспилотники самолётного типа массой до 90 кг. Двигатель работает на любом типе жидкого топлива: бензине, керосине или биоэтаноле E85. Также в компании разрабатывают версию двигателя K-1 с тягой до 979 Н для беспилотников массой до 454 кг. Во время испытаний беспилотника с двигателем J-1 воздушное средство разогналось до 322 км/ч, но в этом оно было ограничено возможностями аэродрома, поэтому полёты возможны будут также на более высокой скорости.

Машинные алгоритмы уверенно отбирают у людей шансы на творческую работу. На днях в Великобритании был испытан первый в мире жидкостный ракетный двигатель, с нуля спроектированный искусственным интеллектом. На проектирование ушло менее двух недель после утверждения спецификаций. Ещё несколько дней потребовалось для 3D-печати двигателя. После сборки он запустился с первой попытки. ИИ выполнил годовую работу коллектива КБ на «отлично».

Источник изображений: LEAP 71

Больше всего времени заняла финишная обработка деталей и сборка двигателя, чем занимались сотрудники британского Университета Шеффилда. ИИ как бы намекнул, что человеку осталась лишь физическая работа, а творческую составляющую алгоритмы взяли на себя.

Проект разработки сложных инженерных конструкций с помощью искусственного интеллекта продвигает компания LEAP 71, работающая в Дубае (ОАЭ). Специалисты компании создали большую вычислительную модель Noyron с «компактным и надёжным геометрическим ядром» PicoGK, которое позволяет создавать очень сложные физические объекты. Тем самым Noyron способна проектировать конструкции, машины и механизмы для любой сферы использования, а не только для аэрокосмической отрасли, от детской игрушки до космического челнока. В процессе проектирования программы САПР ни разу не использовались.

Спроектированный нейросетью ракетный двигатель работает на паре керосин/жидкий кислород. Во время статических огневых испытаний на полигоне Airborne Engineering в Уэскотте, Великобритания, двигатель мощностью 5 кН (500 кг) подтвердил свои характеристики. Сначала он прогревался в течение 3,5 с, а затем вышел на полную мощность и проработал 12 с, в ходе чего развил тягу в 20 тыс. лошадиных сил. Этого достаточно, чтобы вооружить таким двигателем верхнюю ступень ракеты. Каждую новую модификацию двигателя модель Noyron может выдавать со скоростью менее 15 мин, проводя вычисления на обычном компьютере. Вам нужна линейка двигателей? Подождите чуток за дверью, вам скоро вынесут.

Компоненты двигателя изготавливались в Германии компанией AMCM из медного сплава CuCrZr методом аддитивной печати на принтере EOS M290. Чтобы медь не расплавилась, а в камере сгорания двигателя температура достигала 3000 °C, было использовано инновационное решение с подачей охлаждённого топлива (керосина) через систему встроенных в двигатель каналов диаметром 0,8 мм. Благодаря этому корпус двигателя нагревался всего до 250 °C. Сбой в охлаждении мгновенно превратил бы двигатель в лужицу меди, но система отработала надёжно. Также для впрыска топлива в камеру сгорания была использована коаксиальная вихревая форсунка, что считается самым передовым на сегодня решением.

Джозефин Лисснер (Josefine Lissner), аэрокосмический инженер и управляющий директор LEAP 71, сказала: «Это важная веха не только для нас, но и для всей отрасли. Теперь мы можем автоматически создавать функциональные ракетные двигатели и напрямую переходить к практической проверке. От окончательной спецификации до производства проектирование этого двигателя прошло менее 2 недель. В традиционной инженерии это стало бы задачей многих месяцев или даже лет. Каждая итерация нового двигателя занимает всего несколько минут. Инновации в области космических двигателей сложны и дорогостоящи. С помощью нашего подхода мы надеемся сделать космос более доступным для всех».

Компания LEAP 71 будет использовать данные испытаний для дальнейшего продвижения инженерной модели Noyron. Компания работает с ведущими аэрокосмическими компаниями США, Европы и Азии над коммерциализацией полученных таким образом ракетных двигателей. Но только этим сфера деятельности компании не ограничивается. Она создаёт или обещает создавать продукты в различных областях — от аэрокосмической промышленности и электромобилей до теплообменников и робототехники. Звучит зловеще, особенно в сочетании со способностью печатать детали на 3D-принтере. Но пока на финальном этапе работ есть человек с напильником, мы можем спать спокойно.

Молодая американская компания Ursa Major (лат. — Большая Медведица) провела серию испытаний нового ракетного двигателя, пригодного для сверхзвуковых полётов. Двигатель Draper запускался свыше 50 раз, доказав способность работать и регулировать тягу. Топливом для него служит керосин и перекись водорода. Эти жидкости хранятся в обычных условиях и способны заменить твёрдое топливо с одновременным наращиванием эффективности.

Испытание силовой установки «Дрейпер». Источник изображений: Ursa Major

Двигатель «Дрейпер» — это развитие силовой установки «Хадли» (Hadley) этой же компании, уже проходящей испытание на прототипе гиперзвукового планера ТА-1 другой компании — Stratolaunch. Согласно предыдущей информации, двигатель «Хадли» развивает тягу 2,2 тс на уровне моря. «Дрейпер» чуть слабее — его тяга составляет 1,8 т на уровне моря. Он может найти применение как в космических аппаратах, так и в противоспутниковых оборонных системах. Собственно, «Дрейпер» создаётся по контракту с ВВС США в виде договора с исследовательским подразделением AFRL ведомства.

«Мы рады тому, как быстро продвигается программа разработки, и с нетерпением ожидаем запуска двигателя для гиперзвуковых и космических применений в ближайшие годы», — сказал Брэд Аппель (Brad Appel), технический директор Ursa Major, комментируя факт заключение контракта на разработку всего год назад.

Рендер двигателя Arroway

Компания Ursa Major разрабатывает целый спектр двигателей от маломощных Draper до средних Ripley («Рипли») тягой 22,7 тс и даже создаваемые для замены российских РД-180/181 двигатели Arroway с тягой 90 тс. Компания использует передовые наработки и экологически чистое топливо типа метана, керосина и перекиси водорода. По крайней мере, на стендах всё это показывает себя очень и очень неплохо.

Индийский стартап Agnikul успешно запустил демонстратор ракеты, двигатель которой полностью напечатан на 3D-принтере, пишет Tech Crunch. Ракета стартовала сегодня утром по местному времени с космодрома центра им. Сатиша Дхавана на острове Шрихарикота в Южной Индии. Вскоре ракета упала в Бенгальский залив, полностью выполнив возложенную на неё задачу — доказать возможность управляемого полёта на 3D-печатном двигателе.

Источник изображений: Agnikul

Двигатель для 6-метрового прототипа Agnibaan SOrTeD (демонстратор суборбитальных технологий) распечатывался в течение 72–75 часов. Ещё какое-то время ушло на финальную обработку изделия. В целом технология позволяет за неделю изготавливать два полностью готовых для эксплуатации жидкостных ракетных двигателя, что попросту невозможно в случае традиционного компонентного производства.

Разработкой 3D-печатного ракетного двигателя компания Agnikul начала заниматься два года назад. Впрочем, она также получала и получает консультации от вышедших на пенсию специалистов Индийской организации космических исследований (ISRO). Благодаря их опыту и, вероятно, связям, стартап достаточно успешно продвигается вперёд и смог привлечь десятки миллионов долларов США для исследований и производства прототипов.

В качестве материала для печати ракетного жидкостного «полукриогенного» двигателя был выбран жаропрочный материал инконель. Плохая теплопроводность материала заставила разработать изощрённую систему отвода тепла от сердцевины двигателя. Для выхода на наиболее оптимальную конструкцию двигателя потребовалось около 80 подходов, но результат себя оправдал. Национальное агентство ISRO, кстати, тоже испытывает 3D-печатные технологии в ракетостроении. Несколько недель назад, например, успешно был испытан напечатанный на 3D-принтере двигатель для верхней ступени штатной четырёхступенчатой индийской ракеты-носителя Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV).

В то же время сырость разработки и отсутствие опыта у сотрудников Agnikul дают о себе знать. Первый запуск прототипа за последние несколько недель откладывался четыре раза. И всё же ракета высотой 6,2 м и массой 570 кг смогла взлететь и приводниться в расчётной точке, что служит лучшим доказательством движения в правильном направлении.