С чего начать создание своей ракеты?

2 April 2020
514 full reads
2 min.
843 story viewsUnique page visitors
514 read the story to the endThat's 61% of the total page views
2 minutes — average reading time

Для тех, кто не испугался того, что ракету (а по правде космический ракетный комплекс) должна создавать достаточно внушительная команда специалистов, попытаюсь рассказать с чего надо начинать.

Опять же считаем, что вы хотите создать жидкостную сверхлёгкую ракету для выведения спутников. Обычно все в качестве первого этапа рассматривают именно такую задачу. Но думаю и для других задач многое будет актуальным.

Компоновочная схема двухступенчатой ракеты-носителя сверхлёгкого класса Falcon-1
Компоновочная схема двухступенчатой ракеты-носителя сверхлёгкого класса Falcon-1
Компоновочная схема двухступенчатой ракеты-носителя сверхлёгкого класса Falcon-1

Так с чего же начать? А начать опять-же надо с команды. Вам необходимо собрать команду 3-4 специалистов, которые смогут выполнить небольшую научно-исследовательскую работу (НИР) по той ракете (комплексу), которую вы хотите создать. Этот этап совсем не формальность. Вы должны будете определиться с основными параметрами ракеты, требованиями, которые вы к ней предъявляете, последовательностью действий по её созданию и потребными ресурсами, которые нужны для воплощений ваших идей. По сути это инвестиционная презентация или бизнес-план с картинками, параметрами, деньгами и сроками. Такую презентацию можно и на коленке сварганить без расчётов и раздумий. Но этот вариант я не рассматриваю в качестве цели, так как целью должно являться не облапошивание инвестора или заказчика, а реальное создание и полёт ракеты. Но самый первый шаг придётся делать на коленке, ибо это лучше, чем чистый лист. А дальне уже надо начинать создавать!

Так вот, какие же работы надо на первом этапе сделать? А их примерный список такой:

  • Оценка рынка и его потребностей. Тут должны быть определены целевые орбиты и потребные массы полезного груза, а также цена таких запусков у конкурентов.
  • Формирование облика своей ракеты с комплексом. Сравнение с конкурентами и объяснение почему вы будете на рынке жить, а не умирать.
  • Формирование состава работ по созданию ракеты и комплекса, их увязку в график и назначение стоимости каждому этапу.
  • Определение цены изготовления и запуска ракеты, затрат на содержание инфраструктуры и т.п.
  • Формирование финансовой модели проекта, где показывается схема привлечения средств и окупаемость проекта.

Это достаточно укрупнённый и не полный список, но это база, без которой нельзя. В принципе всё это нужно больше не инвестору или заказчику, а больше вам самим для понимания того, что вы сами хотите сделать. Инвестору и заказчику нужно ответить на три вопроса:

  • Что вы предлагаете делать?
  • Кто это всё будет делать?
  • Какие для этого нужны ресурсы?

Уверяю вас, что развёрнутые ответы на эти вопросы однозначно определят судьбу проекта.

Теперь хотел бы пояснить по основным работам и как прийти к развёрнутым ответам. В принципе оценку рынка каждый себе "фантазирует" сам и тут сильно нечего комментировать, рыночную нишу просто надо уметь выбирать и в неё попадать. А вот дальше уже идут достаточно сложные технические вопросы. Так вот для техники вам надо увязать облик ракеты и комплекса. Для этого под нишу в рынке надо выполнить проектно-баллистический анализ и определиться с основными параметрами ракеты. Основными проектными параметрами являются:

  • Количество ступеней ракеты и тип их соединения.
  • Тип применяемого топлива и удельные импульсы тяги двигателей.
  • Тяговооружённости ступеней (тяга двигателей).
  • Распределение масс по ступеням (заправки) или относительные конечные массы ступеней.
  • Диаметр ракеты или нагрузка на мидель.

Дополнительно и желательно выбираются:

  • Точка старта (космодром).
  • Дальность полей падения отделяющихся частей.
  • Ограничения на условия сброса головного обтекателя.
  • Максимальные действующие перегрузки в полёте.
  • Тип и схема разделения ракетных блоков.
  • Требования по "захоронению" верхней ступени.

Эти параметры, требования и ограничения не являются полными, но их вполне достаточно для того, чтобы определиться с обликом ракеты. Перебирая основные проектные параметры, вы влияете на всё, в том числе на стоимость и сроки создания, а также на стоимость пусковых услуг. Как видите тут очень много баллистики. Так что, либо ищите себе в команду проектного баллистика, либо изучайте сами. Также при расчёте баллистики нужны относительные весовые коэффициенты или попросту массы элементов конструкции. Желательно, чтобы у вас был специалист, который умеет эти массы считать с достаточно высокой степенью точности и обосновывать их на основании статистики. Что такое весовые коэффициенты, можете почитать в 15 главе книги "Проектирование средств выведения космических аппаратов", В.К. Сердюк. В принципе баллистику и веса вполне может считать один человек, это даже было бы самым правильным. Но нагрузка тогда сильно большая на специалиста может лечь, что скажется на сроках и качестве. Единственное, стоит учитывать, что при выборе проектных параметров вы должны максимизировать или минимизировать некую функцию. В учебной литературе предлагается обычно улучшать весовое совершенство ракеты. Но скорее всего вам нужно будет минимизировать стоимость пуска или сроки и стоимость разработки (создания). Обычно эти критерии противоречат друг другу, так что придётся выбирать. Но самое сложное в этой работе, что достоверных моделей (функций) стоимости и сроков нет. Либо формируйте зависимость от основных проектных параметров сами на базе учебной литературы и статей, либо волюнтаристически выбирайте параметры, которые как вам кажется обеспечат вам то, что нужно.

После выполнения проектно-баллистического анализа у вас на руках появляются все параметры ракеты и массы всех её систем. Вы можете нарисовать её облик в виде компоновочной схемы и заполнить табличку с характеристиками. Обычно в учебной литературе и в институтах на этом заканчивают проектирование и дальше дают только разрозненные дисциплины. Но вы видите, что из перечня работ на первом этапе (НИР) мы с горем пополам сделали только второй пункт. Думаю, объяснять, как разрекламировать полученный облик ракеты не нужно.

А как-же выполнить все остальные работы? А для этого необходимо определиться с составом комплекса. Наилучшим образом для этого подходит схема деления.

Примерный вид схемы деления космического ракетного комплекса.
Примерный вид схемы деления космического ракетного комплекса.
Примерный вид схемы деления космического ракетного комплекса.

На схеме деления вы определяете структуру и состав комплекса и его составных частей. Вы должны всё расписать на такую глубину, чтобы у каждого кубика был определён исполнитель по проектированию, изготовлению и испытаниям. Это может быть кооперация, а можете туда вписать свою компанию. Каждому кубику вы расписываете этапы их создания, не забывая вопросы организации производства и испытаний. Для чего это делается? Каждому этапу и кубику вы можете присвоить значение сроков и стоимости создания. Лучше всего на основании статистики и переговоров с кооперацией и специалистами. Можно и из головы взять, это всё равно будет точнее, чем ничего. Все этапы вы увязываете в последовательность с отслеживанием зависимости их друг от друга. При этом следует учесть, что без неких выполненных этапов одного кубика нельзя начать выполнение этапов других кубиков. Кажется довольно сложным, но голова у нас всегда боится, а руки делают. Как только вы начнёте это прорисовывать, то увидите, что это всё надо просто прорисовать. Хотя всё это много времени и сил. В итоге вы получаете возможность сформировать взаимоувязанный план-график работ, график затрат, перечень кооперации и даже потребность в специалистах. Поставив каждому кубику цену изготовления и услуги при подготовке и проведению пуска, вы сможете сформировать цену пуска. На выходе вы будете знать всё о своём проекте. Не выполнив эту работу, вы будете знать - ничего! Ну а если вы постараетесь и всё сделаете правильно, то финансовый план у вас получится сам. Также к данным кубикам и их этапам вы можете приписывать количество людей, их квалификацию, площади помещений, оборудование и всё, что потребуется.

Вот с чего необходимо начинать создание своей ракеты. Если вы хотите сэкономить силы и этого не делать, то вы просто начнёте начинать создание позже, а до этого вы будете готовиться к первому этапу. Сама же глубина и точность проработки на первом этапе (НИР) может быть относительно небольшая, но сформированная модель, структура и состав позволят вам достаточно уверенно идти вперёд и решать новые совершенно непонятно откуда взявшиеся задачи.