Merlin (raketmotor)

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 26 januari 2020; kontroller kräver 19 redigeringar .
Merlin 1D

LRE "Merlin 1D" SpaceX .
Sorts LRE
Bränsle fotogen
Oxidationsmedel flytande syre
förbränningskammare ett
Land USA
Användande
Drifttid sedan 2006 (version 1A)
sedan 2013 (version 1D) [1]
Ansökan " Falcon 1 ", " Falcon 1e " (1:a etappen)
" Falcon 9 ", " Falcon 9 1.1 " " Falcon Heavy " (alla etapper)
Utveckling Merlin:
"1A"; "IB"; "1C"; "Vakuum IC"; "1D"; "Vacuum 1D"
Produktion
Konstruktör SpaceX , USA
Vikt- och
storleksegenskaper
Vikt 450-490 kg [2]
Driftsegenskaper
sticka Vakuum: 914 kN [3]
Havsnivå: 852,2 kN [3]
Specifik impuls Vakuum: 311 s [2]
Havsnivå: 282 s [2]
Vakuum (Merlin 1D Vakuum): 340 s [2]
Arbetstimmar 180 s (Merlin 1D)
375 s (Merlin 1D Vacuum) [3]
Tryck i förbränningskammaren
9,7 MPa (97 atm. ) [2]
Expansionsgrad Merlin 1D: 16 [2]
Merlin 1D Vakuum: 117 [2]
dragkraft-viktförhållande 179,8 [4]
Tändning Kemikalie (en blandning av trietylaluminium och trietylbor ) [2]
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Merlin ([ˈmərlən],  merlin från  engelska  -  " derbnik ") är en raketmotor för flytande drivmedel (LRE) från SpaceX (USA). Fotogen-syreånga används som bränsle. Motorn återanvänds efter att det första steget har landat på en rymdhamn, eller flytande offshoreplattform ( ASDS ).

Designad för användning på bärraketer (LV) från Falcon- familjen . Falcon 9 bärraket använder denna motor i det första och andra steget, Falcon 1 använder en Merlin i det första steget, det var planerat att användas i Falcon 1e- projektet. Falcon Heavy bärraket använder 27 Merlin-motorer på tre förstastegsblock och 1 motor på andrasteget.

Utveckling

Konstruktion

LRE "Merlin" - öppen cykel . Fotogen används som bränsle, flytande syre är ett oxidationsmedel.

"Merlin"-motorn använder stiftinjektorer . Denna typ av injektor användes först i NASA :s Apollo - program på månlandarmotorn , som var ett av de mest kritiska delarna av det programmet. Bränslekomponenterna matas genom en turbopump med dubbla impeller (designad och tillverkad av Barber-Nichols [5] ) placerad på samma axel. Pumpen levererar även högtrycksfotogen till det hydrauliska styrsystemet, som sedan matas ut i lågtryckskanalen. Detta eliminerar behovet av ett separat hydraulsystem för dragkraftsvektorstyrning och garanterar dess funktion under hela driften av Merlin-raketmotorn.

Motoralternativ

Under 2009 tillverkades tre versioner av Merlin -raketmotorn . Motorn för Falcon 1 bärraket använder ett TNA rörligt avgasrör för rollkontroll. LRE "Merlin" i versionen för "Falcon 9" är nästan identisk i design med undantag för ett fast avgassystem. "Merlin" används också i det andra steget av bärraketen. I detta fall är motorn utrustad med ett munstycke med ett högre expansionsförhållande, som är optimerat för drift i vakuum, och har ett strypsystem i intervallet 60-100%. [6]

Merlin 1A

Den ursprungliga versionen av Merlin 1A-motorn använde en billig kammare och ett ablativt kylt munstycke. Kolfibern i kompositmaterialet från den inre ytan förs gradvis bort av den utströmmande heta gasen under motordrift, vilket tar bort värme tillsammans med det förlorade materialet. Denna typ av motor användes två gånger: första gången den 24 mars 2006 , då motorn upplevde ett bränsleläckage, vilket ledde till en olycka kort efter flygningens start [7] [8] , andra gången den 24 mars , 2007 , när det fungerade framgångsrikt. I båda fallen användes motorn på " Falcon 1 ". [9] [10]

Merlin 1B

Merlin 1B LRE är en förbättrad version utvecklad av SpaceX för Falcon 1 - raketen . Den var tänkt att ha en dragkraft ökad till 39 tf jämfört med 35 tf för Merlin 1A. Huvudturbinens effekt har höjts från 1 490 kW till 1 860 kW . "Merlin 1B" var planerad att användas på den tunga bärraketen "Falcon 9" , som var tänkt att ha nio av dessa motorer i första etappen. Baserat på den misslyckade erfarenheten av att använda motorn från den tidigare modellen, beslutades det att inte utveckla denna version ytterligare, utan att fokusera på den regenerativt kylda raketmotorn "Merlin 1C". Utvecklingen avbröts. [9] [10]

Merlin 1C

LRE "Merlin 1C" använder ett regenerativkylt munstycke och förbränningskammare, klarade marktester med en varaktighet på 170 s (tid under flygning) i november 2007. [11] [12]

Vid användning på Falcon 1 -raketen hade Merlin 1C en dragkraft vid havsnivå på 35,4 tf och 40,8 tf i vakuum, den specifika impulsen i vakuum är 302,5 s . Bränsleförbrukningen för denna motor är 136 kg / s . För en "Merlin 1C" tester utfördes med en total varaktighet av 27 minuter , vilket är tio gånger drifttiden för raketmotorn under flygningen av " Falcon 1 ". [13]

Merlin 1C -raketmotorn användes först för den misslyckade tredje flygningen av Falcon 1 - raketen . När vi diskuterade misslyckandet, noterade SpaceX VD Elon Musk att "flygningen av den första etappen med den nya Merlin 1C installerad, som kommer att användas på Falcon 9 bärraket , gick perfekt." [14] Motorn användes i den fjärde framgångsrika flygningen med Falcon 1 den 28 september 2008. [femton]

Merlin 1C Vacuum

Motorn är en modifiering av "Merlin 1C" och installerades på det andra steget av Falcon 9 v1.0-raketerna. För att förbättra driften i vakuum har den en stor expansionsgrad av munstycket, [16] som kyls av värmeåterstrålning. I ett vakuum har motorn en dragkraft på 42 tf och en specifik impuls på 342 s [17] . Den 10 mars 2009 meddelade SpaceX i ett pressmeddelande att man framgångsrikt hade testat Merlin 1C Vacuum raketmotor .

Merlin 1D

Merlin 1D LRE är en uppgradering av Merlin 1C-motorn. Installerad på första steget av Falcon 9 v1.1-raketerna. Dragkraft vid havsnivå - 66,6 tf , i vakuum - 73,4 tf . Förhållandet mellan dragkraft och vikt är något mer än 150. Motorvikten är 489 kg. Den specifika impulsen vid havsnivån är 282 s, i vakuum är den 311 s [18] . Motorresursen tillåter upprepad användning vid återkomst och mjuklandning av det första steget, antas det - upp till fyrtio gånger. [19] En viktig skillnad mellan 1D-motorn och 1C-motorn är gaspådraget inom 70–100 % av dragkraften. Strypning används:

Den första uppskjutningen av en bärraket med en Merlin 1D-motor ägde rum den 29 september 2013 [20] . Enligt utvecklarna av motorn gör eftersläpningen av motorn det möjligt att öka dragkraften vid havsnivån från 666 till 730  kN [21] .

Merlin 1D Vacuum

Motorn är en modifiering av Merlin 1D och är installerad på det andra steget av Falcon 9 v1.1-raketerna. Till skillnad från basmodellen har den ett munstyckesexpansionsförhållande på 117 för förbättrad vakuumprestanda. Munstycket kyls genom värmeåterstrålning. Motorns dragkraft i vakuum är 80 tf (801 kN ), den specifika impulsen är 340 s [22] (enligt andra källor, 347 s [23] ). Motorns drifttid under flygningen är upp till 375 s [24] . Den användes första gången vid lanseringen den 29 september 2013.

Merlin 1D+

Forcerad version av 1D-motorn. Monterad på de första etapperna av Falcon 9 FT och Falcon Heavy raketer . Ökat tryck i förbränningskammaren på grund av användningen av underkylt bränsle (upp till -7 ° C) och oxidationsmedel (upp till -207 ° C) [25] [26] [27] [28] . Motorkraften ökade med 8 % från 780 kN (78 tf) till cirka 845 kN (84,5 tf) vid havsnivå [29] . Tack vare detta, såväl som den extra mängden bränsle i FT-versionen av raketen, ökade den maximala nyttolasten på LEO till 22,8 ton i den förbrukningsbara versionen och 15,8 ton i den återanvändbara versionen. Falcon 9 FT kommer att kunna lyfta upp till 8,3 ton i en geoöverföringsbana vid engångsbruk eller cirka 5,5 ton i en återanvändbar version. Därmed flyttade Falcon 9 in i klassen för tunga bärraketer.

Merlin 1D Vacuum +

Modifiering av 1D+-motorn för installation på andra steget av Falcon 9 FT och Falcon Heavy -raketerna . Drivs sedan 22 december 2015.

Egenskaper hos Merlin-motorserien [23]

Motor Merlin 1A Merlin 1Ci Merlin 1C Merlin 1C Vac Merlin 1C+ Merlin 1D Merlin 1D Vac Merlin 1D+ Merlin 1D Vac+
Användande Falcon 1

(erfaren)

Falcon 1

(förbättrad)

Falcon 1e,

Falcon 9 v1.0

Falcon 9 v1.0 Falcon 9 v2.0

(ej byggd)

Falcon 9 v1.1,

Falcon 9 v1.1R

Falcon 9 v1.1,

Falcon 9 v1.1R

Falcon 9FT Falcon 9FT
LCD /  RP-1- förhållande 2.17 2.17 2.17 2.17 2.17 2,34 2,36 2,36 2,38
Dragkraft vid havsnivå, kN 330 355 354 - 555 666 - 845 [30] -
Tryck i vakuum, kN 376 401 408 420 628 734 801 914 [30] 934 [31]
UI vid havsnivå, s 253,7 264,5 267 - 275 282 - 286 -
UI i vakuum, s 288,5 302,5 304,8 336 311 320 347 321 347
Tryck i förbränningskammaren, MPa 5,39 6.08 6.14 6.14 6,77 9,72 9,72 10.8 10.8
Munstyckets expansionsförhållande 14.5 16 16 117 ? 21.4 117 21.4 117

Se även

Anteckningar

  1. ↑ SpaceX lanserar framgångsrikt debut Falcon 9 v1.1 . Datum för åtkomst: 16 februari 2015. Arkiverad från originalet den 29 september 2013.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 http://www.spaceflight101.com/falcon-9-v11.html Arkiverad 24 september 2015 på Wayback Machine Falcon 9 v1.1 & F9R Launch Vehicle Overview
  3. ↑ 1 2 3 http://www.spacex.com/falcon9 Arkiverad 5 augusti 2014 på Wayback Machine Falcon 9
  4. ↑ Arkiverad kopia . Hämtad 22 februari 2020. Arkiverad från originalet 18 april 2018.
  5. ↑ Turbopumpar för raketmotorer | Frisör Nichols . Hämtad 3 juli 2020. Arkiverad från originalet 3 juli 2020.
  6. ↑ Aaron Dinardi; Peter Capozzoli; Gwynne Shotwell. Lågprisuppskjutningsmöjligheter som tillhandahålls av Falcon-familjen av uppskjutningsfordon (pdf) (1 oktober 2008). Datum för åtkomst: 6 januari 2010. Arkiverad från originalet den 30 mars 2012.
  7. ↑ Falcon 1-fel spåras till en bruten mutter , Space.com (19 juli 2006). Arkiverad från originalet den 4 juni 2010. Hämtad 25 april 2009.
  8. ↑ Uppdatering av demoflyg två , Space.com (19 januari 2007). Arkiverad från originalet den 5 april 2020. Hämtad 25 april 2009.
  9. ↑ 1 2 SpaceX avslutar utvecklingen av raketmotor för Falcon 1 och 9 . Wired Science (12 november 2007). Hämtad 28 februari 2008. Arkiverad från originalet 30 mars 2012.
  10. ↑ 1 2 SpaceX har magiska mål för Falcon 9 (länk ej tillgänglig) . Nasa rymdfärd (5 augusti 2006). Hämtad 28 februari 2008. Arkiverad från originalet 25 september 2006. 
  11. ↑ SpaceX avslutar utvecklingen av Merlin Regeneratively Cooled Rocket Engine (länk inte tillgänglig) . affärsledning. Hämtad 12 november 2007. Arkiverad från originalet 30 mars 2012. 
  12. ↑ SPACEX SLUTFÖR UTVECKLING AV MERLIN REGENERATIVT KYLD RAKETMOTOR (länk ej tillgänglig) . SpaceX. Hämtad 12 mars 2009. Arkiverad från originalet 30 mars 2012. 
  13. ↑ SpaceX avslutar kvalificeringstestning av Merlin regenerativt kyld motor för Falcon 1 Rocket (länk ej tillgänglig) . SpaceX (25 februari 2008). Datum för åtkomst: 6 januari 2010. Arkiverad från originalet den 30 mars 2012. 
  14. ↑ Bergin, Chris; Davis, Matt. SpaceX Falcon I misslyckas under första etappens flygning (inte tillgänglig länk) . Hämtad 4 september 2008. Arkiverad från originalet 6 augusti 2008. 
  15. ↑ Ray , Justin Mission Status Center  . Rymdfärd nu (28 september 2008). Hämtad 28 september 2008. Arkiverad från originalet 30 mars 2012.
  16. ↑ LÅGKOSTA LANSERINGSMÖJLIGHETER TILLHANDAHÅLLS AV FALCON-FAMILJEN AV LANSERINGSFORDON (länk ej tillgänglig) . Hämtad 12 mars 2009. Arkiverad från originalet 15 mars 2012. 
  17. ↑ Falcon 9 v1.1 & F9R Lanseringsfordon Översikt  (engelska)  (länk ej tillgänglig) . Hämtad 12 mars 2009. Arkiverad från originalet 30 mars 2012.
  18. ↑ FALCON 9 (nedlänk) . Datum för åtkomst: 16 februari 2015. Arkiverad från originalet den 5 augusti 2014. 
  19. ↑ NASA, CNES varnar SpaceX för utmaningar i att flyga återanvändbar Falcon 9-raket . Hämtad 2 mars 2015. Arkiverad från originalet 2 april 2015.
  20. ↑ Falcon_9
  21. ↑ Elon, Musk. "SES-8 Prelaunch Teleconference" (24 november 2013). Hämtad 1 mars 2015. Arkiverad från originalet 7 december 2013.
  22. ↑ SpaceX Falcon 9 överstegsmotor fullföljer framgångsrikt avfyring av hela uppdraget.  (engelska)  (otillgänglig länk) . SpaceX (10 mars 1009). Hämtad 12 mars 2009. Arkiverad från originalet 30 mars 2012.
  23. ↑ 1 2 Utvecklingen av SpaceX Merlin-1-motorn (ej tillgänglig länk) . Datum för åtkomst: 1 mars 2015. Arkiverad från originalet 24 februari 2015. 
  24. ↑ FALCON 9 (nedlänk) . Datum för åtkomst: 16 februari 2015. Arkiverad från originalet den 5 augusti 2014. 
  25. ↑ Vad förändras mellan Merlin 1D-motorn och den uppgraderade Merlin 1D+-motorn? . Tillträdesdatum: 3 mars 2015. Arkiverad från originalet 3 februari 2015.
  26. ↑ Shit Elon Says - Transcript - SpaceX SES-8 Pre-Launch Conference . Hämtad 16 februari 2015. Arkiverad från originalet 16 februari 2015.
  27. ↑ Elon Musk på Twitter . Twitter. Datum för åtkomst: 18 december 2015. Arkiverad från originalet 31 december 2015.
  28. ↑ Elon Musk på Twitter . Twitter. Tillträdesdatum: 18 december 2015. Arkiverad från originalet 18 december 2015.
  29. ↑ Caleb Henry. SpaceX siktar på att följa ett bannerår med en ännu snabbare 2018 lanseringskadens  . Spacenews (21 november 2017). Hämtad 7 augusti 2018. Arkiverad från originalet 1 oktober 2021.
  30. ↑ 12 Emily Shanklin . Merlin Engines (31 augusti 2015). Hämtad 18 juli 2016. Arkiverad från originalet 24 september 2015.
  31. ↑ spacexcmsadmin. Falcon 9 (nedlänk) (16 november 2012). Hämtad 21 juli 2016. Arkiverad från originalet 5 augusti 2014. 

Länkar