Merlin (motor rachetă)

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 26 ianuarie 2020; verificările necesită 19 modificări .
Merlin 1D

LRE „Merlin 1D” SpaceX .
Tip de LRE
Combustibil kerosenul
Oxidant oxigen lichid
camere de ardere unu
Țară STATELE UNITE ALE AMERICII
Utilizare
Timp de funcționare din 2006 (versiunea 1A)
din 2013 (versiunea 1D) [1]
Aplicație " Falcon 1 ", " Falcon 1e " ( prima etapă)
" Falcon 9 ", " Falcon 9 1.1 " " Falcon Heavy " ( toate etapele)
Dezvoltare Merlin:
„1A”; „1B”; „1C”; "Vacuum 1C"; „1D”; "Vacuum 1D"
Productie
Constructor SpaceX , SUA

Caracteristici de greutate și dimensiune
Greutate 450-490 kg [2]
Caracteristici de operare
împingere Vacuum: 914 kN [3]
Nivelul mării: 852,2 kN [3]
Impulsul specific Vacuum: 311 s [2]
Nivelul mării: 282 s [2]
Vacuum (Merlin 1D Vacuum): 340 s [2]
Ore de lucru 180 s (Merlin 1D)
375 s (Merlin 1D Vacuum) [3]
Presiunea în camera de ardere
9,7 MPa (97 atm. ) [2]
Gradul de expansiune Merlin 1D: 16 [2]
Merlin 1D Aspirator: 117 [2]
raportul tracțiune-greutate 179,8 [4]
Aprindere Chimic (un amestec de trietilaluminiu și trietilbor ) [2]
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Merlin ([ˈmərlən],  merlin din  engleză  -  „ derbnik ”) este un motor de rachetă cu propulsie lichidă (LRE) de la SpaceX (SUA). Aburul de kerosen-oxigen este folosit drept combustibil. Motorul este reutilizat după ce prima etapă a aterizat pe un port spațial sau pe o platformă offshore plutitoare ( ASDS ).

Proiectat pentru utilizare pe vehiculele de lansare (LV) din familia Falcon . Vehiculul de lansare Falcon 9 folosește acest motor în prima și a doua etapă, Falcon 1 folosește un Merlin în prima etapă, era planificat să fie folosit în proiectul Falcon 1e . Vehiculul de lansare Falcon Heavy folosește 27 de motoare Merlin pe trei blocuri din prima etapă și 1 motor pe treapta a doua.

Dezvoltare

Constructii

LRE "Merlin" - ciclu deschis . Kerosenul este folosit ca combustibil, oxigenul lichid este un agent oxidant.

Motorul „Merlin” folosește injectoare cu știfturi . Acest tip de injector a fost folosit pentru prima dată în programul Apollo al NASA pe motorul de aterizare lunară , care a fost unul dintre cele mai critice segmente ale acelui program. Componentele combustibilului sunt alimentate printr-o turbopompă cu rotor dublu (proiectată și fabricată de Barber-Nichols [5] ) situată pe aceeași axă. De asemenea, pompa furnizează kerosen de înaltă presiune către sistemul de control hidraulic, care este apoi descărcat în canalul de joasă presiune. Acest lucru elimină necesitatea unui sistem hidraulic separat pentru controlul vectorului de tracțiune și garantează funcționarea acestuia pe toată durata funcționării motorului rachetă Merlin.

Opțiuni motor

În 2009, au fost produse trei versiuni ale motorului rachetă Merlin . Motorul vehiculului de lansare Falcon 1 folosește o țeavă de evacuare mobilă TNA pentru controlul ruliului. LRE „Merlin” în versiunea pentru „Falcon 9” are un design aproape identic, cu excepția unui sistem de evacuare fix. „Merlin” este folosit și în a doua etapă a vehiculului de lansare. În acest caz, motorul este echipat cu o duză cu un raport de expansiune mai mare, care este optimizată pentru funcționarea în vid și are un sistem de reglare în intervalul 60-100%. [6]

Merlin 1A

Versiunea originală a motorului Merlin 1A folosea o cameră ieftină și o duză răcită prin ablație. Fibra de carbon a materialului compozit de pe suprafața interioară este îndepărtată treptat de gazul fierbinte care se scurge în timpul funcționării motorului, eliminând căldura împreună cu materialul pierdut. Acest tip de motor a fost folosit de două ori: prima dată pe 24 martie 2006 , când motorul a suferit o scurgere de combustibil, care a dus la un accident la scurt timp după începerea zborului [7] [8] , a doua oară pe 24 martie. , 2007 , când a funcționat cu succes. În ambele cazuri, motorul a fost folosit pe „ Falcon 1 ”. [9] [10]

Merlin 1B

Merlin 1B LRE este o versiune îmbunătățită dezvoltată de SpaceX pentru vehiculul de lansare Falcon 1 . Trebuia să aibă o forță crescută la 39 tf comparativ cu 35 tf pentru Merlin 1A. Puterea turbinei principale a fost crescută de la 1.490 kW la 1.860 kW . „Merlin 1B” a fost planificat să fie utilizat pe vehiculul greu de lansare „Falcon 9” , care ar fi trebuit să aibă nouă dintre aceste motoare în prima etapă. Pe baza experienței nereușite de utilizare a motorului modelului anterior, s-a decis să nu se dezvolte în continuare această versiune, ci să se concentreze pe motorul rachetă cu combustibil lichid răcit cu regenerare „Merlin 1C”. Dezvoltarea sa încheiat. [9] [10]

Merlin 1C

LRE „Merlin 1C” folosește o duză răcită cu regenerare și o cameră de ardere, a trecut testele la sol cu ​​o durată de 170 s (timp de zbor) în noiembrie 2007. [11] [12]

În cazul utilizării pe vehiculul de lansare Falcon 1 , Merlin 1C a avut o forță la nivelul mării de 35,4 tf și 40,8 tf în vid, impulsul specific în vid este de 302,5 s . Consumul de combustibil al acestui motor este de 136 kg / s . Pentru unul, au fost efectuate teste „Merlin 1C” cu o durată totală de 27 de minute , adică de zece ori timpul de funcționare al motorului rachetei în timpul zborului „ Falcon 1 ”. [13]

Motorul rachetă Merlin 1C a fost folosit pentru prima dată pentru al treilea zbor nereușit al vehiculului de lansare Falcon 1 . Când a discutat despre eșec, CEO-ul SpaceX Elon Musk a remarcat că „zborul primei etape cu noul Merlin 1C instalat, care va fi folosit pe vehiculul de lansare Falcon 9 , a decurs perfect”. [14] Motorul a fost folosit în al patrulea zbor de succes al lui Falcon 1 pe 28 septembrie 2008. [cincisprezece]

Aspirator Merlin 1C

Motorul este o modificare a „Merlin 1C” și a fost instalat pe a doua etapă a rachetelor Falcon 9 v1.0. Pentru a îmbunătăți funcționarea în vid, are un grad mare de expansiune a duzei, [16] care este răcită prin reradiere de căldură. În vid, motorul are o tracțiune de 42 tf și un impuls specific de 342 s [17] . Pe 10 martie 2009, SpaceX a anunțat într-un comunicat de presă că a testat cu succes motorul rachetei Merlin 1C Vacuum .

Merlin 1D

Merlin 1D LRE este o actualizare a motorului Merlin 1C. Instalat pe prima treaptă a rachetelor Falcon 9 v1.1. Impingerea la nivelul mării - 66,6 tf , în vid - 73,4 tf . Raportul tracțiune -greutate este puțin mai mare de 150. Greutatea motorului este de 489 kg. Impulsul specific la nivelul mării este de 282 s, în vid este de 311 s [18] . Resursa motorului permite utilizarea repetată în caz de întoarcere și aterizare moale a primei etape, se presupune - de până la patruzeci de ori. [19] O diferență importantă între motorul 1D și motorul 1C este accelerarea la 70-100% din tracțiune. Se folosește throttling :

Prima lansare a unei rachete purtătoare cu motor Merlin 1D a avut loc pe 29 septembrie 2013 [20] . Potrivit dezvoltatorilor motorului, acumularea motorului face posibilă creșterea tracțiunii la nivelul mării de la 666 la 730  kN [21] .

Merlin 1D Vacuum

Motorul este o modificare a lui Merlin 1D și este instalat pe a doua etapă a rachetelor Falcon 9 v1.1. Spre deosebire de modelul de bază, are un raport de expansiune a duzei de 117 pentru o performanță îmbunătățită a vidului. Duza este răcită prin reradiere termică. Impingerea motorului în vid este de 80 tf (801 kN ), impulsul specific este de 340 s [22] (după alte surse, 347 s [23] ). Timpul de funcționare al motorului în timpul zborului este de până la 375 s [24] . A fost folosit pentru prima dată la lansare pe 29 septembrie 2013.

Merlin 1D+

Versiune forțată a motorului 1D. Montat pe primele trepte ale rachetelor Falcon 9 FT și Falcon Heavy . Creșterea presiunii în camera de ardere datorită utilizării combustibilului suprarăcit (până la -7 ° C) și a oxidantului (până la -207 ° C) [25] [26] [27] [28] . Tracțiunea motorului a crescut cu 8% de la 780 kN (78 tf) la aproximativ 845 kN (84,5 tf) la nivelul mării [29] . Datorită acestui fapt, precum și cantității suplimentare de combustibil în versiunea FT a rachetei, sarcina utilă maximă a LEO a crescut la 22,8 tone în versiunea consumabilă și 15,8 tone în versiunea reutilizabilă. Falcon 9 FT va putea ridica până la 8,3 tone pe o orbită de geotransfer într-o singură utilizare sau aproximativ 5,5 tone într-o versiune reutilizabilă. Astfel, Falcon 9 a intrat în clasa vehiculelor grele de lansare.

Merlin 1D Vacuum +

Modificarea motorului 1D+ pentru instalarea pe a doua treaptă a rachetelor Falcon 9 FT și Falcon Heavy . Funcționează din 22 decembrie 2015.

Caracteristicile gamei de motoare Merlin [23]

Motor Merlin 1A Merlin 1Ci Merlin 1C Merlin 1C Vac Merlin 1C+ Merlin 1D Merlin 1D Vac Merlin 1D+ Merlin 1D Vac+
Utilizare Soimul 1

(cu experienta)

Soimul 1

(îmbunătățit)

Falcon 1e,

Falcon 9 v1.0

Falcon 9 v1.0 Falcon 9 v2.0

(nu construit)

Falcon 9 v1.1,

Falcon 9 v1.1R

Falcon 9 v1.1,

Falcon 9 v1.1R

Falcon 9FT Falcon 9FT
Raport LCD /  RP-1 2.17 2.17 2.17 2.17 2.17 2.34 2.36 2.36 2.38
Impingerea la nivelul mării, kN 330 355 354 - 555 666 - 845 [30] -
Împingere în vid, kN 376 401 408 420 628 734 801 914 [30] 934 [31]
UI la nivelul mării, s 253,7 264,5 267 - 275 282 - 286 -
UI în vid, s 288,5 302,5 304,8 336 311 320 347 321 347
Presiune în camera de ardere, MPa 5.39 6.08 6.14 6.14 6,77 9,72 9,72 10.8 10.8
Raport de expansiune a duzei 14.5 16 16 117 ? 21.4 117 21.4 117

Vezi și

Note

  1. ↑ SpaceX lansează cu succes Falcon 9 v1.1 . Data accesului: 16 februarie 2015. Arhivat din original la 29 septembrie 2013.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 http://www.spaceflight101.com/falcon-9-v11.html Arhivat 24 septembrie 2015 la Wayback Machine Falcon 9 v1.1 & F9R Launch Vehicle Overview
  3. ↑ 1 2 3 http://www.spacex.com/falcon9 Arhivat 5 august 2014 la Wayback Machine Falcon 9
  4. ↑ Copie arhivată . Preluat la 22 februarie 2020. Arhivat din original la 18 aprilie 2018.
  5. ↑ Turbopompe cu motor rachetă | Bărbierul Nichols . Preluat la 3 iulie 2020. Arhivat din original la 3 iulie 2020.
  6. ↑ Aaron Dinardi; Peter Capozzoli; Gwynne Shotwell. Oportunități de lansare la preț redus oferite de familia Falcon de vehicule de lansare (pdf) (1 octombrie 2008). Data accesului: 6 ianuarie 2010. Arhivat din original la 30 martie 2012.
  7. ↑ Falcon 1 Failure Traced to a Busted Nut , Space.com (19 iulie 2006). Arhivat din original pe 4 iunie 2010. Preluat la 25 aprilie 2009.
  8. ↑ Actualizare demonstrativă a zborului doi , Space.com (19 ianuarie 2007). Arhivat din original pe 5 aprilie 2020. Preluat la 25 aprilie 2009.
  9. ↑ 1 2 SpaceX finalizează dezvoltarea motorului de rachetă pentru Falcon 1 și 9 . Wired Science (12 noiembrie 2007). Consultat la 28 februarie 2008. Arhivat din original la 30 martie 2012.
  10. ↑ 1 2 SpaceX are obiective magice pentru Falcon 9 (link nu este disponibil) . Zborul spațial al NASA (5 august 2006). Consultat la 28 februarie 2008. Arhivat din original pe 25 septembrie 2006. 
  11. ↑ SpaceX finalizează dezvoltarea motorului de rachetă cu răcire regenerativă Merlin (link nu este disponibil) . fir de afaceri. Consultat la 12 noiembrie 2007. Arhivat din original la 30 martie 2012. 
  12. ↑ SPACEX FINALĂ DEZVOLTAREA MOTORULUI DE RACHETE MERLIN RĂCIT REGENERATIV (link nu este disponibil) . SpaceX. Consultat la 12 martie 2009. Arhivat din original la 30 martie 2012. 
  13. ↑ SpaceX finalizează testarea de calificare a motorului Merlin răcit cu regenerare pentru racheta Falcon 1 (link nu este disponibil) . SpaceX (25 februarie 2008). Data accesului: 6 ianuarie 2010. Arhivat din original la 30 martie 2012. 
  14. ↑ Bergin, Chris; Davis, Matt. SpaceX Falcon I eșuează în timpul zborului primei etape (link indisponibil) . Preluat la 4 septembrie 2008. Arhivat din original la 6 august 2008. 
  15. ↑ Ray , Justin Mission Status Center  . Zborul spațial acum (28 septembrie 2008). Consultat la 28 septembrie 2008. Arhivat din original la 30 martie 2012.
  16. ↑ OPORTUNITĂȚI DE LANSARE LA COST MIC OFERITE DE FAMILIA DE VEHICULE DE LANSAREA FALCON (link indisponibil) . Consultat la 12 martie 2009. Arhivat din original pe 15 martie 2012. 
  17. ↑ Falcon 9 v1.1 & F9R Launch Vehicle Overview  (în engleză)  (link nu este disponibil) . Consultat la 12 martie 2009. Arhivat din original la 30 martie 2012.
  18. ↑ FALCON 9 (link descendent) . Data accesului: 16 februarie 2015. Arhivat din original pe 5 august 2014. 
  19. ↑ NASA, CNES avertizează SpaceX cu privire la provocările legate de racheta Falcon 9 reutilizabilă zburătoare . Preluat la 2 martie 2015. Arhivat din original la 2 aprilie 2015.
  20. ↑ Falcon_9
  21. ↑ Elon, Musk. „Teleconferința de prelansare SES-8” (24 noiembrie 2013). Preluat la 1 martie 2015. Arhivat din original la 7 decembrie 2013.
  22. ↑ Motorul de etapă superioară SpaceX Falcon 9 termină cu succes declanșarea pe toată durata misiunii.  (engleză)  (link inaccesibil) . SpaceX (10 martie 1009). Consultat la 12 martie 2009. Arhivat din original la 30 martie 2012.
  23. ↑ 1 2 Evoluția motorului SpaceX Merlin-1 (link indisponibil) . Data accesului: 1 martie 2015. Arhivat din original pe 24 februarie 2015. 
  24. ↑ FALCON 9 (link descendent) . Data accesului: 16 februarie 2015. Arhivat din original pe 5 august 2014. 
  25. ↑ Ce se schimbă între motorul Merlin 1D și motorul Merlin 1D+ îmbunătățit? . Data accesului: 3 martie 2015. Arhivat din original pe 3 februarie 2015.
  26. ↑ Shit Elon Says - Transcriere - SpaceX SES-8 Pre-Launch Conference . Consultat la 16 februarie 2015. Arhivat din original pe 16 februarie 2015.
  27. ↑ Elon Musk pe Twitter . Stare de nervozitate. Data accesului: 18 decembrie 2015. Arhivat din original la 31 decembrie 2015.
  28. ↑ Elon Musk pe Twitter . Stare de nervozitate. Data accesului: 18 decembrie 2015. Arhivat din original la 18 decembrie 2015.
  29. ↑ Caleb Henry. SpaceX își propune să urmeze un an banner cu o cadență de lansare 2018 și mai rapidă  . Spacenews (21 noiembrie 2017). Preluat la 7 august 2018. Arhivat din original la 1 octombrie 2021.
  30. ↑ 12 Emily Shanklin . Merlin Engines (31 august 2015). Preluat la 18 iulie 2016. Arhivat din original la 24 septembrie 2015.
  31. ↑ spacexcmsadmin. Falcon 9 (downlink) (16 noiembrie 2012). Preluat la 21 iulie 2016. Arhivat din original la 5 august 2014. 

Link -uri