Merlin (ракетний двигун)

Merlin (укр. Мерлін) — рідинний ракетний двигун створений компанією SpaceX, США. Призначений для використання на ракетах сімейства Falcon.

Merlin

Країна походження США
Перший політ2006
Проєктувальник США, SpaceX
Виробник США, SpaceX
Призначення1, 2 ступені
Пов'язані РНFalcon 1
Falcon 1e
Falcon 9
Falcon Heavy
Статусвикористовується
Рідинний двигун
ПаливоРідкий кисень / Гас
Циклвідкритий
Продуктивність
Тяга у вакуумі
  • 1C: 480 кН;
  • 1D+: 914 кН;[1]
  • 1D+ Vacuum: 934 кН
Тяга на рівні моря
  • 1С: 420 кН;
  • 1D+: 845 кН
Відношення тяга-до-маси
  • 1С: 96;
  • 1D+: 180,1
Тиск камери
Питомий імпульс у вакуумі
  • 1C: 304 c;[2]
  • 1D+: 311 с,
    (3,05 км/с);
  • 1D+ Vacuum: 348 с
Питомий імпульс на рівні_моря
  • 1С: 275 c
    (2609 м/c);[2]
  • 1D+: 282 с, 2,77км/с
Тривалість роботи1D+ Vacuum: 397 c
Розміри
Діаметр1 250 мм
Суха маса
  • 1С: 640 кг;
  • 1D+: 470 кг
Використовується1D+, 1D+ Vacuum

Ракета-носій Falcon 9 використовує цей двигун на першому та другому ступенях, а Falcon 1 та Falcon 1e використовували один «Мерлін» на першому ступені. У найпотужнішій на поточний момент ракеті Falcon Heavy встановлено 28 двигунів Мерлін на усіх ступенях. Даний двигун є двигуном відкритого циклу. Як пальне використовує гас, окисником є рідкий кисень. Двигуни, як і весь перший ступінь ракети Falcon 9 Block 5, використовуються кілька разів.

Штировий інжектор був використаний вперше в програмі «Аполлон» НАСА на двигуні посадкового ступеня місячного модуля, який був одним з найбільш критичних сегментів цієї програми. Аналогічний використовується в камері згоряння «Мерліна». Компоненти палива подаються крізь розташований на одній осі турбонасос з подвійною крильчаткою. Насос також подає гас під високим тиском для гідравлічної системи керування, який потім скидається в канал низького тиску. Це виключає необхідність окремої гідравлічної системи для керування вектором тяги і гарантує її функціонування протягом усього часу роботи двигуна.

Варіанти двигуна

Станом на 2009 рік виготовлялись три версії рідинного ракетного двигуна «Мерлін». Двигун для ракети-носія «Фалькон 1» використовує для керування по крену переміщуваний вихлопний патрубок турбонанасосного агрегату. рідинний ракетний двигун «Мерлін» у варіанті для «Фалькон 9» практично ідентичний конструктивно за винятком фіксованої системи вихлопу. «Мерлін» також використовується у другому ступені ракети-носія. У цьому випадку двигун має сопло з великим коефіцієнтом розширення, яке оптимізоване для роботи у вакуумі, і має діапазон дроселювання в діапазоні 60-100%.[3]

Merlin 1A

Початкова версія двигуна «Мерлін 1A» використовувала дешеву камеру та сопло з абляційним охолодженням. Вуглецеве волокно композиційного матеріалу з внутрішньої поверхні поступово згорає під впливом гарячого газу під час роботи двигуна, відводячи тепло разом з втраченим матеріалом. Цей тип двигуна використовувався двічі: вперше 24 березня 2006, коли у двигуні стався витік палива, що призвело до аварії незабаром після початку польоту[4][5], другий раз 24 березня 2007 року, коли він відпрацював успішно. В обох випадках двигун використовувався на «Фалькон 1».[6][7]

Merlin 1B

Рідинний ракетний двигун «Мерлін 1В» — вдосконалена версія, що розроблялася SpaceX для ракети-носія «Фалькон 1». Тяга мала бути збільшеною до 39 тс порівняно з 35 тс у «Мерліна 1А». Потужність основної турбіни мала бути збільшена з 1 490 кВт до 1 860 кВт. «Мерлін 1В» планувалося використовувати у важкій ракеті-носії «Фалькон 9», яка мала би дев'ять таких двигунів у першому ступені. На підставі невдалого досвіду використання двигуна попередньої моделі, було вирішено не розвивати далі цю версію, а зосередити роботу на регенеративно-охолоджуваному рідинному ракетному двигуні «Мерлін 1С». Розробка припинена.[6][7]

Merlin 1C

Рідинний ракетний двигун «Мерлін 1C» використовує регенеративно охолоджуване сопло й камеру згоряння, пройшов наземні випробування тривалістю 170 с (час роботи в польоті) в листопаді 2007 року.[8][9]

У разі використання в ракеті-носії «Фалькон 1», «Мерлін 1C» мав тягу на рівні моря 35,4 тс та у вакуумі 40,8 тс, питомий імпульс у вакуумі становить 302,5 с. Споживання компонентів палива цим двигуном становить 136 кг/с. Один двигун «Мерлін 1C» випробувався 27 хв, що вдесятеро перевищує час роботи двигуна під час польоту ракети-носія «Фалькон 1».[10]

Рідинний ракетний двигун «Мерлін 1C» був вперше використаний для невдалого третього польоту ракети-носія «Фалькон 1». При обговоренні невдачі глава SpaceX Елон Маск зазначив, що «політ першого ступеня з встановленим новим „Мерлін 1C“, який буде використовуватися на РН „Фалькон 9“, пройшов ідеально.»[11] Двигун використовувався в четвертому вдалому польоті «Фалькон 1» 28 вересня 2008 року.[12]

Мерлін Вакуум

10 березня 2009 SpaceX інформувала в прес-релізі про успішне випробування рідинного ракетного двигуна «Мерлін Вакуум». Двигун базується на «Мерлін 1C», але має великий ступінь розширення сопла для оптимізації роботи у вакуумі[2], яке охолоджується перевипроміненням тепла. Тяга двигуна в вакуумі становить 42 тс та питомий імпульс 342 з.[13]

Див. також

Примітки
  1. Falcon 9. spacex.com. Архів оригіналу за 9 грудня 2015. Процитовано 6 вересня 2017.
  2. LOW-COST LAUNCH OPPORTUNITIES PROVIDED BY THE FALCON FAMILY OF LAUNCH VEHICLES. Архів оригіналу за 15 березня 2012. Процитовано 18 вересня 2012.
  3. Aaron Dinardi; Peter Capozzoli; Gwynne Shotwell (1 жовтня 2008). Low-cost Launch Opportunities Provided by the Falcon Family of Launch Vehicles (pdf). Архів оригіналу за 30 березня 2012. Процитовано 18 вересня 2012.
  4. Falcon 1 Failure Traced to a Busted Nut. Space.com. 19 липня 2006.
  5. Demo flight two update. Space.com. 19, January 2007.
  6. SpaceX Completes Development of Rocket Engine for Falcon 1 and 9. Wired Science. 12 листопада 2007. Архів оригіналу за 30 березня 2012. Процитовано 28 лютого 2008.
  7. SpaceX has magical goals for Falcon 9. Nasa Spaceflight. 5 серпня 2006. Архів оригіналу за 25 вересня 2006. Процитовано 28 лютого 2008.
  8. SpaceX Completes Development of Merlin Regeneratively Cooled Rocket Engine. Business Wire. Архів оригіналу за 30 березня 2012. Процитовано 18 вересня 2012.
  9. SPACEX COMPLETES DEVELOPMENT OF MERLIN REGENERATIVELY COOLED ROCKET ENGINE. SpaceX. Архів оригіналу за 30 березня 2012. Процитовано 12 березня 2009.
  10. SpaceX Completes Qualification Testing of Merlin Regeneratively Cooled Engine for Falcon 1 Rocket. SpaceX. 25 лютого 2008. Архів оригіналу за 30 березня 2012. Процитовано 18 вересня 2012.
  11. Bergin, Chris; Davis, Matt. SpaceX Falcon I fails during first stage flight. Архів оригіналу за 11 серпня 2008. Процитовано 18 вересня 2012.
  12. Ray, Justin (28 вересня 2008). Mission Status Center (English). Spaceflight Now. Архів оригіналу за 30 березня 2012. Процитовано 28 вересня 2008.
  13. SpaceX Falcon 9 upper stage engine successfully completes full mission duration firing. (English). SpaceX. 10 березня 1009. Архів оригіналу за 30 березня 2012. Процитовано 12 березня 2009.

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.