Merlin (rakettimoottori)

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 26. tammikuuta 2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 19 muokkausta .
Merlin 1D

LRE "Merlin 1D" SpaceX .
Tyyppi LRE
Polttoaine kerosiini
Hapettaja nestemäistä happea
polttokammiot yksi
Maa USA
Käyttö
Toiminta-aika vuodesta 2006 (versio 1A)
vuodesta 2013 (versio 1D) [1]
Sovellus " Falcon 1 ", " Falcon 1e " (1. vaihe)
" Falcon 9 ", " Falcon 9 1.1 " " Falcon Heavy " (kaikki vaiheet)
Kehitys Merlin:
"1A"; "1B"; "1C"; "tyhjiö 1C"; "1D"; "Tyhjiö 1D"
Tuotanto
Rakentaja SpaceX , USA
Painon ja koon
ominaisuudet
Paino 450–490 kg [2]
Käyttöominaisuudet
työntövoima Tyhjiö: 914 kN [3]
Merenpinta: 852,2 kN [3]
Spesifinen impulssi Tyhjiö: 311 s [2]
Merenpinta: 282 s [2]
Tyhjiö (Merlin 1D Vacuum): 340 s [2]
Työtunnit 180 s (Merlin 1D)
375 s (Merlin 1D Vacuum) [3]
Paine palotilassa
9,7 MPa (97 atm. ) [2]
Laajennusaste Merlin 1D: 16 [2]
Merlin 1D Tyhjiö: 117 [2]
työntövoima-painosuhde 179,8 [4]
Sytytys Kemiallinen ( trietyylialumiinin ja trietyyliboorin seos ) [2]
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Merlin ([ˈmərlən],  merlin englanniksi   -  “ derbnik ”) on nestemäistä polttoainetta käyttävä rakettimoottori (LRE) SpaceX : ltä (USA). Polttoaineena käytetään kerosiini-happihöyryä. Moottoria käytetään uudelleen, kun ensimmäinen vaihe on laskeutunut avaruussatamaan tai kelluvaan offshore-alustaan ​​( ASDS ).

Suunniteltu käytettäväksi Falcon -perheen kantoraketeissa (LV) . Falcon 9 kantoraketti käyttää tätä moottoria ensimmäisessä ja toisessa vaiheessa, Falcon 1 käyttää yhtä Merliniä ensimmäisessä vaiheessa, sitä suunniteltiin käytettäväksi Falcon 1e -projektissa. Falcon Heavy -kantoraketti käyttää 27 Merlin-moottoria kolmessa ensimmäisen vaiheen lohkossa ja 1 moottoria toisessa vaiheessa.

Kehitys

Rakentaminen

LRE "Merlin" - avoin sykli . Polttoaineena käytetään kerosiinia, nestemäinen happi on hapetin.

"Merlin" -moottorissa käytetään tappisuuttimia . Tämän tyyppistä ruiskua käytettiin ensimmäisen kerran NASAn Apollo - ohjelmassa kuun laskeutumismoottorissa , joka oli yksi ohjelman kriittisimmistä osista. Polttoainekomponentit syötetään samalla akselilla sijaitsevan kaksoissiipipyöräisen turbopumpun kautta (suunnittelija ja valmistaja Barber-Nichols [5] ). Pumppu toimittaa myös korkeapainekerosiinia hydrauliohjausjärjestelmään, joka sitten puretaan matalapainekanavaan. Tämä eliminoi erillisen hydraulijärjestelmän tarpeen työntövoimavektorin ohjaukseen ja takaa sen toiminnan koko Merlin-rakettimoottorin toiminnan ajan.

Moottorivaihtoehdot

Vuonna 2009 Merlin- rakettimoottorista valmistettiin kolme versiota. Falcon 1 -kantoraketin moottori käyttää TNA:n liikkuvaa pakoputkea kallistuksen ohjaamiseen. LRE "Merlin" "Falcon 9" -versiossa on rakenteeltaan lähes identtinen kiinteää pakojärjestelmää lukuun ottamatta. "Merlin" on käytössä myös kantoraketin toisessa vaiheessa. Tässä tapauksessa moottori on varustettu suuttimella, jolla on suurempi paisuntasuhde, joka on optimoitu toimimaan tyhjiössä ja jonka kuristusjärjestelmä on 60-100%. [6]

Merlin 1A

Merlin 1A -moottorin alkuperäisessä versiossa käytettiin halpaa kammiota ja ablatiivisesti jäähdytettyä suutinta. Komposiittimateriaalin hiilikuitu sisäpinnalta kulkeutuu moottorin käytön aikana vähitellen pois ulosvirtaavan kuuman kaasun vaikutuksesta, mikä poistaa lämpöä katoavan materiaalin mukana. Tämän tyyppistä moottoria käytettiin kahdesti: ensimmäisen kerran 24. maaliskuuta 2006 , kun moottorissa tapahtui polttoainevuoto, joka johti onnettomuuteen pian lennon alun jälkeen [7] [8] , toisen kerran 24. maaliskuuta , 2007 , jolloin se toimi onnistuneesti. Molemmissa tapauksissa moottoria käytettiin Falcon 1 :ssä . [9] [10]

Merlin 1B

Merlin 1B LRE on SpaceX : n kehittämä parannettu versio Falcon 1 -kantoraketille . Sen työntövoiman piti nostaa 39 tf : iin verrattuna Merlin 1A:n 35 tf :iin. Pääturbiinin tehoa on nostettu 1 490 kW :sta 1 860 kW: iin . "Merlin 1B" suunniteltiin käytettäväksi raskaassa kantoraketissa "Falcon 9" , jolla oli ensimmäisessä vaiheessa yhdeksän näistä moottoreista. Epäonnistuneen kokemuksen perusteella edellisen mallin moottorin käytöstä päätettiin olla kehittämättä tätä versiota, vaan keskittyä regeneratiivisesti jäähdytettyyn nestemäistä polttoainetta käyttävään rakettimoottoriin "Merlin 1C". Kehitys lopetettu. [9] [10]

Merlin 1C

LRE "Merlin 1C" käyttää regeneratiivisesti jäähdytettyä suutinta ja polttokammiota, läpäisi maatestit 170 s (lentoaika) marraskuussa 2007. [11] [12]

Käytettäessä Falcon 1 -kantoraketissa Merlin 1C:n työntövoima merenpinnan tasolla oli 35,4 tf ja 40,8 tf tyhjiössä, ominaisimpulssi tyhjiössä on 302,5 s . Tämän moottorin polttoaineenkulutus on 136 kg / s . Yhdelle "Merlin 1C":lle suoritettiin testit, joiden kokonaiskesto oli 27 minuuttia , mikä on kymmenen kertaa rakettimoottorin toiminta-aika " Falcon 1 " :n lennon aikana . [13]

Merlin 1C - rakettimoottoria käytettiin ensimmäisen kerran Falcon 1 - kantoraketin epäonnistuneella kolmannella lennolla . Puhuessaan epäonnistumisesta SpaceX :n toimitusjohtaja Elon Musk totesi, että "ensimmäisen vaiheen lento uudella Merlin 1C:llä asennettuna , jota käytetään Falcon 9 -kantoraketissa , sujui täydellisesti." [14] Moottoria käytettiin Falcon 1 :n neljännellä onnistuneella lennolla 28. syyskuuta 2008. [viisitoista]

Merlin 1C Vacuum

Moottori on muunnelma "Merlin 1C:stä" ja se asennettiin Falcon 9 v1.0 -rakettien toiseen vaiheeseen. Tyhjiötoiminnan parantamiseksi siinä on suuri suuttimen laajenemisaste [16] , joka jäähdytetään uudelleen lämpösäteilyllä. Tyhjiössä moottorin työntövoima on 42 tf ja ominaisimpulssi 342 s [17] . SpaceX ilmoitti 10. maaliskuuta 2009 lehdistötiedotteessa, että se oli onnistuneesti testannut Merlin 1C Vacuum -rakettimoottoria .

Merlin 1D

Merlin 1D LRE on Merlin 1C -moottorin päivitys. Asennettu Falcon 9 v1.1 -rakettien ensimmäiseen vaiheeseen . Työntövoima merenpinnalla - 66,6 tf , tyhjiössä - 73,4 tf . Työntövoima -painosuhde on hieman yli 150. Moottorin paino on 489 kg. Ominaisimpulssi merenpinnalla on 282 s, tyhjiössä 311 s [18] . Moottorin resurssit mahdollistavat toistuvan käytön ensimmäisen vaiheen paluussa ja pehmeässä laskussa, oletetaan - jopa neljäkymmentä kertaa. [19] Tärkeä ero 1D-moottorin ja 1C-moottorin välillä on kuristus 70–100 % työntövoimasta. Kuristusta käytetään:

Merlin 1D -moottorilla varustetun kantoraketin ensimmäinen laukaisu tapahtui 29. syyskuuta 2013 [20] . Moottorin kehittäjien mukaan moottorin ruuhka mahdollistaa työntövoiman lisäämisen merenpinnan tasolla 666 kN:stä 730  kN :iin [21] .

Merlin 1D Vacuum

Moottori on muunnelma Merlin 1D:stä ja se on asennettu Falcon 9 v1.1 -rakettien toiseen vaiheeseen. Toisin kuin perusmallissa, sen suuttimen laajenemissuhde on 117, mikä parantaa tyhjiön suorituskykyä. Suutin jäähdytetään uudelleen lämpösäteilyllä. Moottorin työntövoima tyhjiössä on 80 tf (801 kN ), ominaisimpulssi on 340 s [22] (muiden lähteiden mukaan 347 s [23] ). Moottorin toiminta-aika lennon aikana on jopa 375 s [24] . Sitä käytettiin ensimmäisen kerran julkaisussa 29. syyskuuta 2013.

Merlin 1D+

1D-moottorin pakkoversio. Asennettu Falcon 9 FT - ja Falcon Heavy - rakettien ensimmäisiin vaiheisiin . Lisääntynyt paine polttokammiossa johtuen alijäähdytetyn polttoaineen (jopa -7 ° C) ja hapettimen (jopa -207 ° C) käytöstä [25] [26] [27] [28] . Moottorin työntövoima kasvoi 8 % 780 kN :stä (78 tf) noin 845 kN :iin (84,5 tf) merenpinnan tasolla [29] . Tämän sekä raketin FT-version lisäpolttoainemäärän ansiosta LEOn maksimihyötykuorma nousi 22,8 tonniin kuluvassa versiossa ja 15,8 tonniin uudelleenkäytettävässä versiossa. Falcon 9 FT pystyy nostamaan geotransfer-kiertoradalla jopa 8,3 tonnia kertakäyttöisenä tai noin 5,5 tonnia uudelleenkäytettävänä versiona. Siten Falcon 9 siirtyi raskaiden kantorakettien luokkaan.

Merlin 1D Vacuum +

1D+-moottorin muunnos Falcon 9 FT- ja Falcon Heavy -rakettien toiseen vaiheeseen asentamista varten . Toiminut 22.12.2015 alkaen.

Merlinin moottorivalikoiman ominaisuudet [23]

Moottori Merlin 1A Merlin 1Ci Merlin 1C Merlin 1C Vac Merlin 1C+ Merlin 1D Merlin 1D Vac Merlin 1D+ Merlin 1D Vac+
Käyttö Falcon 1

(kokenut)

Falcon 1

(parantunut)

Falcon 1e,

Falcon 9 v1.0

Falcon 9 v1.0 Falcon 9 v2.0

(ei rakennettu)

Falcon 9 v1.1,

Falcon 9 v1.1R

Falcon 9 v1.1,

Falcon 9 v1.1R

Falcon 9FT Falcon 9FT
LCD /  RP-1 suhde 2.17 2.17 2.17 2.17 2.17 2.34 2.36 2.36 2.38
Työntövoima merenpinnan tasolla, kN 330 355 354 - 555 666 - 845 [30] -
Työntövoima tyhjiössä, kN 376 401 408 420 628 734 801 914 [30] 934 [31]
SI merenpinnalla, s 253,7 264,5 267 - 275 282 - 286 -
UI tyhjiössä, s 288,5 302,5 304.8 336 311 320 347 321 347
Paine palotilassa, MPa 5.39 6.08 6.14 6.14 6.77 9.72 9.72 10.8 10.8
Suuttimen laajenemissuhde 14.5 16 16 117 ? 21.4 117 21.4 117

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ SpaceX julkaisi onnistuneesti debyyttiversion Falcon 9 v1.1:n . Käyttöpäivä: 16. helmikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 29. syyskuuta 2013.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 http://www.spaceflight101.com/falcon-9-v11.html Arkistoitu 24. syyskuuta 2015 Wayback Machine Falcon 9 v1.1 & F9R laukaisuajoneuvon yleiskatsauksessa
  3. ↑ 1 2 3 http://www.spacex.com/falcon9 Arkistoitu 5. elokuuta 2014 Wayback Machine Falcon 9 :ssä
  4. ↑ Arkistoitu kopio . Haettu 22. helmikuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 18. huhtikuuta 2018.
  5. ↑ Rakettimoottorin turbopumput | Parturi Nichols . Haettu 3. heinäkuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 3. heinäkuuta 2020.
  6. ↑ Aaron Dinardi; Peter Capozzoli; Gwynne Shotwell. Falcon Family of Launch Vehicles tarjoaa edullisia laukaisumahdollisuuksia (pdf) (1. lokakuuta 2008). Käyttöpäivä: 6. tammikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 30. maaliskuuta 2012.
  7. ↑ Falcon 1 -vika jäljitetty murtuneeseen mutteriin, Space.com (19. heinäkuuta 2006). Arkistoitu alkuperäisestä 4. kesäkuuta 2010. Haettu 25. huhtikuuta 2009.
  8. ↑ Demolennon päivitys , Space.com (19. tammikuuta 2007). Arkistoitu alkuperäisestä 5.4.2020. Haettu 25. huhtikuuta 2009.
  9. ↑ 1 2 SpaceX saa päätökseen Falcon 1:n ja 9:n rakettimoottorin kehittämisen . Wired Science (12. marraskuuta 2007). Haettu 28. helmikuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 30. maaliskuuta 2012.
  10. ↑ 1 2 SpaceX:llä on maagisia tavoitteita Falcon 9:lle (linkki ei saatavilla) . NASAn avaruuslento (5. elokuuta 2006). Haettu 28. helmikuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 25. syyskuuta 2006. 
  11. ↑ SpaceX saa päätökseen Merlinin regeneratiivisesti jäähdytetyn rakettimoottorin kehittämisen (linkki ei saatavilla) . yritysjohto. Haettu 12. marraskuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 30. maaliskuuta 2012. 
  12. ↑ SPACEX SAATTAA MERLININ REGENERATIIVISESTI JÄÄHDYTETTYN RAKETTIMOOTTORIN KEHITTÄMISEN (linkki ei saatavilla) . SpaceX. Haettu 12. maaliskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 30. maaliskuuta 2012. 
  13. ↑ SpaceX on suorittanut Falcon 1 Rocketin regeneratiivisesti jäähdytetyn Merlin-moottorin pätevyystestauksen (linkkiä ei ole saatavilla) . SpaceX (25. helmikuuta 2008). Käyttöpäivä: 6. tammikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 30. maaliskuuta 2012. 
  14. ↑ Bergin, Chris; Davis, Matt. SpaceX Falcon I epäonnistuu ensimmäisen vaiheen lennon aikana (linkki ei käytettävissä) . Haettu 4. syyskuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 6. elokuuta 2008. 
  15. ↑ Ray , Justin Mission Status Center  . Avaruuslento nyt (28. syyskuuta 2008). Haettu 28. syyskuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 30. maaliskuuta 2012.
  16. ↑ FALCON-PERHEEN LÄHTÖAJONEUVOJEN TARJOAMMAT EDULLISET LÄHTÖMAHDOLLISUUDET (linkki ei ole käytettävissä) . Haettu 12. maaliskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 15. maaliskuuta 2012. 
  17. ↑ Falcon 9 v1.1 & F9R Launch Vehicle Overview  (englanniksi)  (linkki ei ole käytettävissä) . Haettu 12. maaliskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 30. maaliskuuta 2012.
  18. ↑ FALCON 9 (downlink) . Käyttöpäivä: 16. helmikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 5. elokuuta 2014. 
  19. ↑ NASA, CNES varoittaa SpaceX:ää lentävän uudelleenkäytettävän Falcon 9 -raketin haasteista . Haettu 2. maaliskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 2. huhtikuuta 2015.
  20. ↑ Falcon_9
  21. ↑ Elon, Musk. "SES-8 Prelaunch Teleconference" (24. marraskuuta 2013). Haettu 1. maaliskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 7. joulukuuta 2013.
  22. ↑ SpaceX Falcon 9:n ylemmän vaiheen moottori suoritti onnistuneesti koko tehtävän keston.  (englanniksi)  (linkki ei ole käytettävissä) . SpaceX (10. maaliskuuta 1009). Haettu 12. maaliskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 30. maaliskuuta 2012.
  23. ↑ 1 2 SpaceX Merlin-1 -moottorin kehitys (linkki ei saatavilla) . Käyttöpäivä: 1. maaliskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 24. helmikuuta 2015. 
  24. ↑ FALCON 9 (downlink) . Käyttöpäivä: 16. helmikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 5. elokuuta 2014. 
  25. ↑ Mikä muuttuu Merlin 1D -moottorin ja päivitetyn Merlin 1D+ -moottorin välillä? . Käyttöpäivä: 3. maaliskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 3. helmikuuta 2015.
  26. ↑ Paska Elon sanoo - Transcript - SpaceX SES-8 Pre-Launch Conference . Haettu 16. helmikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 16. helmikuuta 2015.
  27. ↑ Elon Musk Twitterissä . Viserrys. Käyttöpäivä: 18. joulukuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 31. joulukuuta 2015.
  28. ↑ Elon Musk Twitterissä . Viserrys. Käyttöpäivä: 18. joulukuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 18. joulukuuta 2015.
  29. ↑ Caleb Henry. SpaceX pyrkii seuraamaan bannerivuotta entistä nopeammalla laukaisupoljinnolla 2018  . Spacenews (21. marraskuuta 2017). Haettu 7. elokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 1. lokakuuta 2021.
  30. ↑ 12 Emily Shanklin . Merlin Engines (31. elokuuta 2015). Haettu 18. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 24. syyskuuta 2015.
  31. ↑ spacexcmsadmin. Falcon 9 (downlink) (16. marraskuuta 2012). Haettu 21. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 5. elokuuta 2014. 

Linkit