Merlin (ракетний двигун)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Мерлін (англ. Merlin)
SpaceX Merlin engine.gif
Країна походження США США
Перший політ 2006
Проектувальник США США, SpaceX
Виробник США США, SpaceX
Призначення 1, 2 ступені
Пов'язані РН «Фалькон 1»
«Фалькон 1е»
«Фалькон 9»
«Фалькон Хеві»
Статус використовується
Рідинний двигун
Паливо Рідкий кисень / Гас
Цикл відкритий
Продуктивність
Тяга у вакуумі 480 кН
Тяга на рівні моря 420 кН
Відношення тяга-до-маси 96
Тиск камери 6,77 МПа (67 атм.)[1]
Питомий імпульс у вакуумі 304 c[1]
Питомий імпульс на рівні_моря 275 c
(2609 м/c)[1]
Розміри
Діаметр 1 250 мм
Суха маса 640 кг

«Мерлін» (англ. Merlin) — рідинний ракетний двигун створений компанією SpaceX, США. Призначений для використання на ракетах сімейства «Фалькон». Ракета-носій «Фалькон 9» використовує цей двигун у першому та другому ступенях, «Фалькон 1» використовує один «Мерлін» у першому ступені, один з проектів SpaceX — ракета-носій «Фалькон 1e» має використовувати його також у першому ступені. У найпотужнішому проекті SpaceX — ракеті-носії «Фалькон Хеві» — передбачається використання 28-ми двигунів Мерлін на усіх ступенях. Рідинний ракетний двигун «Мерлін» є двигуном відкритого циклу. Як пальне використовується гас, окислювачем є рідкий рідкий кисень. Двигун передбачається використовувати повторно після приводнення та повернення відпрацьованого ступеня.

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[ред.ред. код]

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 агрегата. 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%.[2]

Мерлін 1A[ред.ред. код]

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 ув двигуні стався витік палива, що призвело до аварії незабаром після початку польоту[3][4], другий раз 24 березня 2007 року, коли він відпрацював успішно. В обох випадках двигун використовувався на «Фалькон 1».[5][6]

Мерлін 1В[ред.ред. код]

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.[5][6]

Мерлін 1С[ред.ред. код]

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.[7][8]

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».[9]

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.»[10] Двигун використовувався в четвертому вдалому польоті «Фалькон 1» 28 вересня 2008 року.[11]

Мерлін Вакуум[ред.ред. код]

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[1], яке охолоджується перевипроміненням тепла. Тяга двигуна в вакуумі становить 42 тс та питомий імпульс 342 з.[12]

Додаткові зауваження[ред.ред. код]

Оскільки варіанти РРН «Мерлін 1C» і «Мерлін Вакуум» проходять програму випробувань та модернізації, параметри, що публікуються зараз[13] (наприклад, у таблиці вгорі праворуч), відрізняються від даних, заявлених щодо цих двигунів спочатку. Слід очікувати подальшого поліпшення даних по тязі і питомому імпульсу.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. а б в г LOW-COST LAUNCH OPPORTUNITIES PROVIDED BY THE FALCON FAMILY OF LAUNCH VEHICLES
  2. Aaron Dinardi; Peter Capozzoli; Gwynne Shotwell (1 October 2008). «Low-cost Launch Opportunities Provided by the Falcon Family of Launch Vehicles» (pdf). Архів оригіналу за 2012-03-30. 
  3. «Falcon 1 Failure Traced to a Busted Nut». Space.com. 2006-07-19. 
  4. «Demo flight two update». Space.com. 19, January 2007. 
  5. а б «SpaceX Completes Development of Rocket Engine for Falcon 1 and 9». Wired Science. 2007-11-12. Архів оригіналу за 2012-03-30. Процитовано 2008-02-28. 
  6. а б «SpaceX has magical goals for Falcon 9». Nasa Spaceflight. 2006-08-05. Процитовано 2008-02-28. 
  7. «SpaceX Completes Development of Merlin Regeneratively Cooled Rocket Engine». Business Wire. Архів оригіналу за 2012-03-30. 
  8. «SPACEX COMPLETES DEVELOPMENT OF MERLIN REGENERATIVELY COOLED ROCKET ENGINE». SpaceX. Архів оригіналу за 2012-03-30. Процитовано 2009-03-12. 
  9. «SpaceX Completes Qualification Testing of Merlin Regeneratively Cooled Engine for Falcon 1 Rocket». SpaceX. 2008-02-25. Архів оригіналу за 2012-03-30. 
  10. Bergin, Chris; Davis, Matt. «SpaceX Falcon I fails during first stage flight». 
  11. Ray, Justin (2008-09-28). «Mission Status Center» (English). Spaceflight Now. Архів оригіналу за 2012-03-30. Процитовано 2008-09-28. 
  12. «SpaceX Falcon 9 upper stage engine successfully completes full mission duration firing.» (English). SpaceX. 1009-03-10. Архів оригіналу за 2012-03-30. Процитовано 2009-03-12. 
  13. «SpaceX Merlin Engine». SpaceX. Архів оригіналу за 2012-03-30. 

Посилання[ред.ред. код]