การพัฒนาเครื่องยนต์จรวดที่สร้างขึ้นตั้งแต่ต้น

 (blog.ablspacesystems.com)
1 คะแนน โดย GN⁺ 2024-05-03 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • ผู้เขียน Ryan Kuhn เริ่มโครงการเครื่องยนต์ของ ABL ตั้งแต่เริ่มต้น แม้ในตอนแรกจะยังไม่มีประสบการณ์ในการพัฒนาเครื่องยนต์มาก่อน แต่เขาเลือกที่จะท้าทายด้วยความอยากรู้อยากเห็น สัญชาตญาณ และความสามารถในการแก้ปัญหา

การออกแบบเครื่องยนต์ E2

  • เครื่องยนต์ E2 ใช้วงจร gas-generator และประกอบด้วยเทอร์โบปั๊ม ห้องเผาไหม้ อินเจกเตอร์ และเครื่องก๊าซเจนเนอเรเตอร์
  • เทอร์โบปั๊มหมุนที่ 50,000 รอบต่อนาที และอัดเชื้อเพลิงกี่แกลลอนต่อวินาทีให้ได้ความดัน 2,000 psi
  • อินเจกเตอร์เลือกใช้รูปแบบ pintle เพื่อทำให้กระบวนการผลิตเรียบง่ายขึ้น
  • ห้องเผาไหม้พิมพ์ด้วยวัสดุ Inconel แบบ 3 มิติ และปรับการออกแบบช่องทางระบายความร้อนให้เหมาะสมที่สุด

การสร้างฮาร์ดแวร์

  • ช่วงแรกร่วมมือกับผู้ผลิตชิ้นส่วนในการทำชิ้นส่วนเครื่องยนต์ แต่เนื่องจากต้นทุนและระยะเวลาในการจัดหา (lead time) สูง จึงพัฒนาความสามารถการผลิตด้วยตนเอง
  • นำเข้าเครื่องมิลลิ่ง 5 แกนและเครื่องกลึงเข้ามา และจ้างช่างเทคนิคเพื่อผลิตอิมเพลอร์กับกังหันภายในองค์กร
  • จากการปรับปรุงการออกแบบและยกระดับความสามารถการผลิต ทำให้การผลิตอิมเพลอร์และกังหันใช้เวลาน้อยลงอย่างมาก และลดต้นทุนได้อย่างมาก

การจัดทีม

  • วิธีที่มีประสิทธิผลคือมีวิศวกรที่มุ่งมั่นทั้งด้านการออกแบบและการสร้างเครื่องยนต์ และวิศวกรที่ชื่นชอบการทดสอบภาคสนาม
  • วิศวกรที่ประสบความสำเร็จคือผู้ที่ไม่พึ่งประสบการณ์มากเกินไป และคิดบนพื้นฐาน First Principles
  • วิศวกรที่ยอดเยี่ยมคือผู้ที่พยายามทำความเข้าใจจรวดทั้งระบบ ไม่ได้จำกัดตัวเองแค่สาขาวิชาชีพเดียว
  • ความสามารถในการแก้ปัญหา และสัญชาตญาณด้านกลศาสตร์/พลศาสตร์ของไหลเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุด

การทดสอบและการลองซ้ำ

  • ในช่วงฤดูร้อนปี 2019 ได้ทำการทดสอบเครื่องยนต์ E2 ครั้งแรก และได้เจอปัญหาหลายอย่างพร้อมค้นหาวิธีแก้ไข
  • ในปี 2020 ทำการทดสอบเทอร์โบปั๊มที่ AFRL และบรรลุการทำงานที่เสถียร
  • ในปี 2021 สร้างสถานีทดสอบใหม่ที่โมฮาวี และเริ่มการทดสอบเครื่องยนต์สำหรับการบิน
  • ผ่านการลองผิดลองถูกหลากหลายด้าน ทำให้เครื่องยนต์ วิศวกร และบริษัทแข็งแกร่งขึ้น
  • การทดสอบอย่างต่อเนื่องเพื่อค้นหาปัญหาและแก้ไขปัญหาเป็นสิ่งสำคัญ

ความคิดเห็นของ GN⁺

  • กรณีการพัฒนาเครื่องยนต์ของ ABL จะเป็นตัวอย่างที่ดีที่สตาร์ทอัปในวงการอากาศยานควรนำไปอ้างอิงได้ การที่ทีมขนาดเล็กพัฒนาเครื่องยนต์ของตนเองได้ในเวลาอันสั้นถือเป็นความสำเร็จที่น่าทึ่ง
  • การออกแบบเครื่องยนต์ที่ง่ายและจัดการได้ไม่ซับซ้อน การผลิตที่รวดเร็วผ่านการทำแนวตั้งภายในองค์กร (vertical integration) และวัฒนธรรมวิศวกรรมที่เน้นภาคสนาม เป็นปัจจัยสำคัญแห่งความสำเร็จที่ดูเหมือนจะนำไปสู่ผลลัพธ์นี้
  • อย่างไรก็ตาม คาดว่าจะต้องมีการพิสูจน์ความถูกต้องของเครื่องยนต์ผ่านการบินจริงต่อไป เพราะการทดสอบการเผาไหม้บนพื้นดินเพียงอย่างเดียวอาจไม่สามารถรับประกันสมรรถนะและความน่าเชื่อถือในสภาวะการบินจริงได้อย่างสมบูรณ์
  • เพื่อทันกับความรู้และความชำนาญทางเทคนิคของผู้ผลิตเครื่องยนต์จรวดรายเดิม ต้องใช้เวลาและประสบการณ์เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพัฒนาเครื่องยนต์แบบใช้งานซ้ำได้คาดว่าจะเป็นความท้าทายถัดไป
  • อย่างไรก็ตาม ผมมองว่ากรณีของ ABL เป็นตัวอย่างที่ดีที่แสดงให้เห็นว่าเครื่องยนต์จรวดสามารถพัฒนาได้ด้วยวิธีที่ล้ำสมัยและแตกต่างจากแนวปฏิบัติเดิม และคาดว่าจะเป็นแรงบันดาลใจให้สตาร์ทอัปรายอื่น ๆ ต่อไป

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2024-05-03
ความคิดเห็นจาก Hacker News
  • รายงานของ NASA และ NRO โดยเฉพาะเอกสารในช่วงทศวรรษ 1950–60 เป็นตัวอย่างที่ดีของการเขียนเอกสารทางเทคนิคที่กระชับและชัดเจน และยังให้องค์ความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับรูปแบบการดำเนินโครงการในยุคนั้น
  • แนวทางระบบปล่อยแบบใช้คอนเทนเนอร์ของ ABL เป็นระบบปล่อยที่รวดเร็ว โดยดัดแปลงแนวทางที่มีอยู่เดิมอย่างสร้างสรรค์
  • กรณีที่เพิ่มระยะห่างของใบพัดเทอร์ไบน์เพื่อย่นเวลาเครื่องกลได้อย่างมาก แสดงให้เห็นว่าควรคำนึงถึงความง่ายในการผลิตอย่างรอบด้านตั้งแต่ขั้นตอนออกแบบ
  • ย้ำถึงความสำคัญของรอบการรับข้อมูลย้อนกลับที่เร็วและความรู้ที่ฝังตัวในกระบวนการผลิตฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อน
  • ในสถานการณ์ที่ Falcon และ Starship ของ SpaceX มีอยู่แล้ว เสียดายที่ยังไม่มีการอธิบายจุดเด่นเชิงความแตกต่าง ลูกค้าหรือข้อได้เปรียบด้านสมรรถนะของจรวด ABL
  • การที่การสร้างชิ้นส่วนโลหะสำหรับเครื่องยนต์จรวดด้วยการพิมพ์ 3D เป็นไปได้ถือเป็นความก้าวหน้าที่น่าสนใจ
  • ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีถังแรงดันทำให้เปิดโอกาสให้สร้างจรวดแบบง่ายและราคาถูกด้วยการใช้ของไหลที่เย็นจัด เช่น อากาศเหลว
  • ในฐานะเครื่องยนต์ตัวแรก การเลือกออกแบบแบบระมัดระวังจึงสมเหตุสมผล และคาดว่าจะเห็นความพยายามที่กล้าหาญและเสี่ยงมากขึ้นในการออกแบบรุ่นต่อ ๆ ไป
  • มีการกล่าวถึงโครงการเรดาร์โอเพ่นซอร์สเพื่อการศึกษา
  • มีมุขขำเกี่ยวกับว่า Saturn V สามารถสร้างได้ด้วย ChatGPT หรือไม่