Familia de motoare cu rachete SpaceX

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Motoare Merlin în construcție

De la fondarea sa în 2002, SpaceX a dezvoltat trei familii de motoare pentru rachete: Merlin , Kestrel și Draco ; și se dezvoltă un al patrulea: Raptorul .

Istorie

În primii zece ani, SpaceX a dezvoltat mai multe motoare cu propulsor lichid, plus încă un model în faza de proiectare. În ianuarie 2016 toate motoarele produse: Kestrel , Merlin 1 , Draco și SuperDraco , au fost dezvoltate pentru a fi utilizate pe unul dintre lansatoarele companiei: Falcon 1 , 9 sau Heavy ; sau pe capsula Dragon . Fiecare motor dezvoltat înainte de 2012 a fost conceput pentru a consuma RP-1 și oxigen lichid (LOX), în timp ce propulsoarele RCS consumă propulsor hipergolic .

În noiembrie 2012, la conferința Royal Aeronautical Society de la Londra, SpaceX a anunțat planurile de a dezvolta un motor alimentat cu metan pentru viitorii transportatori. Aceste motoare vor folosi un ciclu de ardere etapizat pentru o eficiență mai mare, similar cu cel al fostului motor URSS NK-33 . [1]

La mijlocul anului 2015, SpaceX a dezvoltat nouă tipuri diferite de motoare în primii treisprezece ani de existență. [2]

Motoare RP-1 / LOX

SpaceX a dezvoltat două motoare cu kerosen în 2012: Merlin 1 și Kestrel ; și a discutat public posibilitatea creării unei versiuni mai puternice și mai eficiente a Merlin: Merlin 2. Merlin 1 a fost utilizat în prima etapă a Falcon 1 (al doilea a folosit un motor Kestrel), în prima și a doua din Falcon 9 și Heavy și, de asemenea, în demonstranții tehnologici Grasshopper și F9R Dev 1 .

Merlin 1

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Merlin (motor rachetă) .

Merlin 1 este o familie de motoare rachete RP-1 / LOX dezvoltate între 2003 și 2013. Versiunile A și B au folosit o duză răcită prin ablația unei structuri compozite din fibră de carbon . Merlin 1A putea livra 340 kN și a fost folosit pentru prima etapă a Falcon 1, pentru primele două zboruri din 2006 și 2007. Merlin 1B a fost echipat cu o turbopompă mai puternică și a fost mai puternic, dar nu a fost folosit niciodată în timpul unui lansare pe măsură ce SpaceX a trecut direct la versiunea 1C.

Melin 1C folosește o duză răcită prin regenerare și o cameră de ardere. Primul test care simulează un întreg ciclu de misiune a avut loc în 2007, [3] în timp ce prima sa misiune a avut loc în august 2008 [4] , în timpul celui de-al treilea zbor al Falcon 1, acest zbor a fost primul lichid cu rachete cu combustibil privat care a atins cu succes orbita ; a fost apoi folosit în ultimul zbor al Falcon 1 [4] și în primele cinci misiuni ale Falcon 9 v1.0 , între 2010 și 2013. [5]

Melin 1D, dezvoltat între 2011 și 2012, are, de asemenea, aceeași [[cameră de combustie]] și aceeași duză de răcire regenerativă ca și versiunea C. Acest model are o presiune în vid de 690 kN, un impuls specific de 310 s, o raport de expansiune mai mare (16 versus 14,5 pentru Merlin 1C) și o presiune în camera de ardere de 9,7 MPa . O nouă îmbunătățire adăugată motorului este capacitatea de a varia tracțiunea de la 70% la 100% din maxim. [6] Motorul are cel mai mare raport putere-greutate al oricărui alt motor rachetă: 150: 1. [7] [8] Primul zbor al versiunii D a fost în misiunea inaugurală a Falcon 9 v1.1. [9] La 29 septembrie 2013, în timpul celei de-a șasea misiuni a Falcon 9, în care sonda CASSIOPE a fost lansată cu succes, capacitatea de a reporni motorul a fost testată pentru prima dată. Pas fundamental pentru ca proiectul să facă lansatoarele SpaceX complet reutilizabile. [10]

Strestrul

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Kestrel (motor rachetă) .

Kestrel a fost un motor de rachetă alimentat de amestecul RP-1 / LOX dezvoltat de SpaceX pentru a doua etapă a Falcon 1 . A fost proiectat cu aceeași arhitectură ca și Merlin, dar fără pompa turbo grea, exploatând presiunea rezervoarelor pentru fluxul de combustibil. Camera de ardere a fost răcită cu material ablativ în timp ce duza, fabricată dintr-un aliaj de înaltă rezistență compus din niobiu , exploata căldura radiantă. Controlul de vectorizare a tracțiunii (TVC) de-a lungul axelor de pas și de girație a fost asigurat de actuatoare electromecanice, în timp ce rola a fost controlată de jeturi de heliu rece. [11]

Motoare GNC

Pentru a actualiza
Acest articol sau secțiune ar trebui să fie revizuite și actualizate cât mai curând posibil.
Comentariu : SpaceX a abandonat transferul colonial de pe Marte în favoarea Starship.
Într-adevăr, se pare că această intrare conține informații învechite și / sau învechite. Dacă aveți posibilitatea, să contribuie la actualiza.

În noiembrie 2012, CEO-ul SpaceX, Elon Musk, a anunțat [1] un nou obiectiv în ceea ce privește grupurile de propulsie ale companiei: proiectarea unui motor metan / LOX. Această alegere este esențială pentru a sprijini programul de dezvoltare a tehnologiilor pentru a ajunge pe Marte. Nu există planuri de a dezvolta o etapă superioară de metan pentru transportatorii familiei Falcon. [12] Acest program se concentrează pe dezvoltarea motorului Raptor pentru utilizare în misiuni pe Marte . [12]

Raptor

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Raptor (motor rachetă) .
De la stânga la dreapta: un om (1,80 m înălțime), un Falcon 9 v 1.0 și un Falcon 9 v1.1 (3,7 metri în diametru) și prima etapă a transferului colonial Marte (10 m) echipat cu 9 motoare Raptor .

Raptorul este un motor pe gaz natural care a fost în curs de dezvoltare de la sfârșitul anilor 2000 [1] , deși inițial mixul LH2 / LOX a fost cel ales la începutul proiectării, în 2009. [13] Când a fost folosit pentru prima dată de SpaceX termenul „Raptor” se referea exclusiv la un design pentru o etapă superioară. [1] SpaceX , în octombrie 2013, a anunțat planurile de a dezvolta o serie de motoare cu metan , [14] indicând inițial că fiecare motor ar produce 2,94 MN de tracțiune în vid . [14] În februarie 2014, s-a anunțat că Raptorul va fi desfășurat atât pe o nouă treaptă superioară, cât și pe imensa primă treaptă a Mars Colonial Transporter (10 metri în diametru, adică ca prima treaptă a lui Saturn V). [15] Fiecare etapă va folosi nouă Raptors, ca pe prima etapă a Falcon 9, unde nouă Merlin 1D sunt folosite și astăzi. Luna următoare (martie 2014) SpaceX a confirmat că toate lucrările de proiectare pe Raptor s-au concentrat pe ultimul proiect, lăsând deoparte dezvoltarea versiunii mai mici pentru etapa superioară. [12]

Motorul Raptor va utiliza ciclul de precombustie cu flux complet mai eficient și teoretic mai fiabil [15] , spre deosebire de Merlin-urile dezvoltate anterior, care foloseau un ciclu deschis și un generator de gaz . [1] În februarie 2014, era planificat ca Raptor să atingă 4,4 MN de forță și un impuls specific în vid de 363 secunde, 321 secunde la nivelul mării. [15] [16]

Primul test a fost programat pentru începutul lunii mai 2014. Primul element care a fost testat a fost injectorul de combustibil. [14]

Ciclul de precombustiune al debitului complet al Raptorului va determina 100% din oxidant și combustibil să conducă turbinele respective. Ambii proelanți vor fi complet în faza gazoasă înainte de a intra în camera de ardere. Înainte de 2014, doar două proiecte similare fuseseră dezvoltate suficient pentru a ajunge la faza de testare: proiectul sovietic RD-270 din anii 1960 și demonstratorul de tehnologie integrată Aerojet Rocketdyne Integrated , dezvoltat la începutul anilor 2000. [15]

Alte caracteristici de proiectare a fluxului complet sunt furnizate pentru a îmbunătăți în continuare performanța și fiabilitatea, cu posibilitatea de a alege ce calitate să prefere: [15]

  • Eliminarea decalajului dintre cele două turbine , un punct foarte delicat în motoarele cu rachetă
  • Este necesară o presiune mai mică în sistemul hidraulic, crescând durata de viață și reducând riscul de avarie catastrofală
  • Posibilitatea creșterii presiunii în camera de ardere, sporind performanța motorului
  • Folosesc gaze mai reci, prin urmare se asigură aceleași performanțe ca și o combustie etapizată normală, dar stresul materialelor este mai mic; acest lucru reduce oboseala metalului sau greutatea motorului. [15]

Motoare hipergolice

Draco

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Draco (motor rachetă) .

Draco este un motor hipergolic care folosește un amestec de monometilhidrazină și tetraoxid de azot . Fiecare motor Draco produce 400 N de forță. [17] Sunt folosite la bordul capsulei Dragon și pe a doua etapă a Falcon 9 ca sistem de control al reacției . [18]

SuperDraco

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: SuperDraco .

SuperDraco folosește aceleași propulsori hipergolici ca și Draco, dar produce de aproape 200 de ori forța de forță (67 kN), făcându-l al treilea cel mai puternic motor proiectat de SpaceX. Pentru comparație, dezvoltă un al nouălea din puterea lui Merlin, dar dublu față de puterea Kestrelului utilizat pe a doua etapă a Falcon 1. Acesta va fi utilizat ca sistem de lansare a scăpării la bordul capsulei Dragon V2 , care va transporta echipajele pe pământul de jos orbita ; și ca sistem de control pentru reintrarea și debarcarea sondei Dragonul Roșu pe Marte . [19]

Notă

  1. ^ a b c d și racheta Marte a SpaceX va fi alimentată cu metan , pe Flightglobal.com , 22 noiembrie 2012. Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  2. ^ SpaceX Prepared Testimony de Jeffrey Thornburg , la spaceref.com . Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  3. ^ (EN) SpaceX finalizează dezvoltarea Rocket Engine pentru Falcon 1 și 9 , WIRED, https://plus.google.com/+WIRED . Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  4. ^ a b Spaceflight Now | Falcon Launch Report | Lansare de succes pentru racheta Falcon 1 , la www.spaceflightnow.com . Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  5. ^ (EN) Musk SpaceX spune că este „extrem de paranoic” așa cum se arată pentru debutul Falcon 9 în California - SpaceNews.com pe SpaceNews.com. Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  6. ^ Webcite interogare rezultat , pe www.webcitation.org. Adus la 12 ianuarie 2016 (arhivat din original la 12 ianuarie 2014) .
  7. ^ SpaceX schimbă ecuația rachetei? , pe revista Air & Space . Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  8. ^ SpaceX, Centru de presă , pe SpaceX . Adus la 12 ianuarie 2016 (arhivat din original la 25 septembrie 2012) .
  9. ^ SpaceX pregătește motoarele actualizate , pe Flightglobal.com , 16 martie 2012. Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  10. ^ SpaceX Hit Huge Reusable Rocket Milestone with Falcon 9 Test Flight (Video) , pe Space.com . Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  11. ^ SpaceX confirmă Stage Bump On Demoflight 2 , la www.spacedaily.com . Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  12. ^ a b c Vineri, 21.03.2014 - 00:00 | Gwynne Shotwell , la www.thespaceshow.com . Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  13. ^ (RO) Spațiu pentru toți la HobbySpace , pe Spațiu pentru toți la HobbySpace. Adus la 12 ianuarie 2016 (arhivat din original la 14 februarie 2010) .
  14. ^ A b c (EN) SpaceX ar putea începe testarea motorului alimentat cu metan la Stennis anul viitor - SpaceNews.com pe SpaceNews.com. Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  15. ^ a b c d e f SpaceX avansează unitatea pentru racheta Marte prin intermediul puterii Raptor | NASASpaceFlight.com , la www.nasaspaceflight.com. Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  16. ^ Șeful de propulsie al SpaceX ridică mulțimea în Santa Barbara , Pacific Coast Business Times . Adus pe 12 ianuarie 2016 .
  17. ^ SpaceX, Știri , pe SpaceX . Adus la 12 ianuarie 2016 (arhivat din original la 8 august 2008) .
  18. ^ (RO) Falcon 9 Launch veichle Rev1 Payload User's Guide (PDF), 2009, p. 10. Accesat la 9 ianuarie 2016 (arhivat din original la 29 aprilie 2011) .
  19. ^ (EN) NASA - SpaceX Test Fires Motor Prototype for Astronaut Escape System on www.nasa.gov. Adus pe 12 ianuarie 2016 .

Elemente conexe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Famiglia_di_motori_a_razzo_SpaceX&oldid=121636056 ”