Работаю в смежной области (композитные конструкции для авиации), так что часть знаний пересекается. Попробую систематизировать основные направления.

1. Материалы

Самое очевидное. Замена металлических компонентов на более легкие сплавы и композиты.

• Никелевые суперсплавы (Inconel 718, Waspaloy) в горячем тракте постепенно дополняются интерметаллидами на основе ниобия и керамическими матричными композитами (CMC). SpaceX экспериментирует с жаропрочными сплавами собственной разработки для Raptor.
• Турбонасосные агрегаты (ТНА) исторически делались из титана и нержавейки. Современные разработки применяют карбид кремния и нитрид кремния для крыльчаток, экономя до 40% массы узла.
• Сопловые насадки из углерод-углеродных композитов (C/C) вместо ниобиевых сплавов. РД-0146 (Россия) и RL10C (Aerojet) используют этот подход.

2. Аддитивное производство (3D-печать)

Это не просто замена техпроцесса. 3D-печать позволяет объединять десятки отдельных деталей в один цельный компонент. Меньше фланцев, болтов, сварных швов. Меньше мертвого металла.

• SuperDraco (SpaceX): камера сгорания целиком печатается из Inconel методом DMLS. Количество деталей сократилось с нескольких сотен до единиц.
• Rutherford (Rocket Lab): практически весь двигатель напечатан, включая камеру сгорания, инжектор, турбонасосы.
• Relativity Space пытается печатать вообще всю ракету, хотя пока с переменным успехом.

3. Архитектурные решения

Переход на другие циклы работы двигателя позволяет упростить и облегчить конструкцию.

• Электронасосные двигатели (Rutherford) заменяют тяжелый газогенераторный ТНА на электромотор с литиевыми батареями. Для малых тяг это дает существенный выигрыш в массе и сложности.
• Детонационные двигатели (ротационная детонация) потенциально позволяют отказаться от турбонасоса высокого давления, т.к. детонационная волна сама создает повышенное давление в камере.
• Аэроспайк вместо колокольного сопла убирает необходимость в тяжелом сопловом насадке, хотя пока это больше теория, чем серийная практика.

4. Оптимизация топологии

Компьютерное моделирование позволяет убрать материал отовсюду, где он не несет нагрузку. Генеративный дизайн создает органические формы, которые невозможно изготовить фрезеровкой, но можно напечатать. Экономия 15-30% массы на конкретных кронштейнах и корпусных деталях.