Мерлин (ракетный двигатель): различия между версиями
[непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
Нет описания правки |
Возврат оригинальных названий |
||
Строка 1: | Строка 1: | ||
{{Значения|Merlin (значения)}} |
{{Значения|Merlin (значения)}} |
||
{{Ракетный двигатель |
{{Ракетный двигатель |
||
|name = Merlin 1D |
|name = Merlin 1D |
||
|image = [[Image:Merlin_1D_engines_and_octaweb_harness----image-cropped.jpg|200px]] |
|image = [[Image:Merlin_1D_engines_and_octaweb_harness----image-cropped.jpg|200px]] |
||
|caption = [[ЖРД]] « |
|caption = [[ЖРД]] «Merlin 1D» [[SpaceX]]. |
||
|type = [[ЖРД]] |
|type = [[ЖРД]] |
||
|fuel = [[керосин]] |
|fuel = [[керосин]] |
||
Строка 12: | Строка 12: | ||
<!-- Использование --> |
<!-- Использование --> |
||
|service = с [[2006 год]]а (версия 1A) <br /> с [[2013 год]]а (версия 1D) <ref>[http://www.nasaspaceflight.com/2013/09/spacex-debut-falcon-9-v1-1-cassiope-launch/ SpaceX successfully launches debut Falcon 9 v1.1]</ref> |
|service = с [[2006 год]]а (версия 1A) <br /> с [[2013 год]]а (версия 1D) <ref>[http://www.nasaspaceflight.com/2013/09/spacex-debut-falcon-9-v1-1-cassiope-launch/ SpaceX successfully launches debut Falcon 9 v1.1]</ref> |
||
|used_for = «[[Falcon 1| |
|used_for = «[[Falcon 1|Falcon 1]]», «[[Falcon 1e|Falcon 1е]]» (1-я ступень)<br />«[[Falcon 9 (ракета-носитель)|Falcon 9]]», «[[Falcon 9 1.1(ракета-носитель)|Falcon 9 1.1]]» «[[Falcon Heavy|Falcon Heavy]]» (все ступени) |
||
|parent = |
|parent = |
||
|child =''' |
|child ='''Merlin:'''<br />«1А»; «1В»; «1С»; «Vacuum 1С»; «1D»; «Vacuum 1D» |
||
<!-- Производство --> |
<!-- Производство --> |
||
|designer = [[SpaceX]], [[США]] |
|designer = [[SpaceX]], [[США]] |
||
Строка 43: | Строка 43: | ||
}} |
}} |
||
''' |
'''Merlin''' ([ˈmərlən], {{Tr-en|кречет|s=merlin}}) — [[жидкостный ракетный двигатель]] (ЖРД) компании [[SpaceX]] (США). В качестве топлива используется пара керосин-кислород. Двигатель предполагается использовать повторно, после приземления первой ступени на космодром, или плавучую морскую платформу ([[Autonomous spaceport drone ship|ASDS]]). |
||
Предназначен для использования на ракетах-носителях (РН) семейства «[[Falcon (ракета)| |
Предназначен для использования на ракетах-носителях (РН) семейства «[[Falcon (ракета)|Falcon]]». РН «[[Falcon 9 (ракета-носитель)|Falcon 9]]» использует этот двигатель на первой и второй ступенях, «[[Falcon 1]]» использует один «Merlin» на первой ступени, один из проектов SpaceX, — РН «[[Falcon 1e]]» — должна использовать его также на первой ступени. В самом мощном проекте [[SpaceX]] — РН «[[Falcon Heavy]]» — используется 27 двигателей Merlin на 3 носителях первой ступени и 1 двигатель - на второй ступени. |
||
== Разработка == |
== Разработка == |
||
Строка 51: | Строка 51: | ||
== Конструкция == |
== Конструкция == |
||
ЖРД « |
ЖРД «Merlin» — [[ЖРД открытого цикла|открытого цикла]]. В качестве горючего используется [[керосин]], окислителем является [[жидкий кислород]]. |
||
На двигателе « |
На двигателе «Merlin» используются [[Штифтовая форсунка|штифтовые форсунки]]. Такой тип форсунок впервые был применен в программе «[[Аполлон (программа)|Аполлон]]» [[НАСА]] на двигателе посадочной ступени [[Лунный модуль|лунного модуля]], который являлся одним из наиболее критических сегментов этой программы. Компоненты топлива подаются через расположенный на одной оси турбонасос с двойной крыльчаткой. Насос также подаёт [[керосин]] под высоким давлением для гидравлической системы управления, который затем сбрасывается в канал низкого давления. Это исключает необходимость отдельной гидравлической системы для управления вектором тяги и гарантирует её функционирование в течение всего времени работы ЖРД «Merlin». |
||
== Варианты двигателя == |
== Варианты двигателя == |
||
На 2009 год производились три версии [[ЖРД]] « |
На 2009 год производились три версии [[ЖРД]] «Merlin». Двигатель для [[РН]] [[Falcon 1|«Falcon 1»]] использует для управления по крену перемещаемый выхлопной патрубок ТНА. [[ЖРД]] «Merlin» в варианте для [[Falcon 9 (ракета-носитель)|«Falcon 9»]] практически идентичен по конструкции за исключением фиксированной системы выхлопа. «Merlin» также используется на второй ступени ракеты-носителя. В этом случае двигатель снабжен соплом с бо́льшим коэффициентом расширения, которое оптимизировано для работы в вакууме, и имеет систему дросселирования в диапазоне 60-100 %.<ref>{{cite web|url=http://selenianboondocks.com/wp-content/uploads/2008/11/s12-11.pdf|format=pdf|author=Aaron Dinardi|coauthors=Peter Capozzoli; Gwynne Shotwell|date=1 October 2008|title=Low-cost Launch Opportunities Provided by the Falcon Family of Launch Vehicles|archiveurl=https://www.webcitation.org/66Y62Jvf7|archivedate=2012-03-30}}</ref> |
||
=== |
=== Merlin 1A === |
||
Исходная версия двигателя « |
Исходная версия двигателя «Merlin 1A» использовала дешёвую камеру и сопло с абляционным охлаждением. [[Углеродное волокно]] [[Композиционный материал|композиционного материала]] с внутренней поверхности постепенно уносится истекающим горячим газом в ходе работы двигателя, отводя тепло вместе с теряемым материалом. Этот тип двигателя использовался два раза: первый раз [[24 марта]] [[2006 год]]а, когда в двигателе произошла утечка топлива, которая привела к аварии вскоре после начала полёта<ref>{{cite news | url=http://www.space.com/missionlaunches/060719_falcon1_update.html | title=Falcon 1 Failure Traced to a Busted Nut | date=2006-07-19 | publisher=Space.com}}</ref><ref>{{cite news | url=http://www.spacex.com/updates.php#demoflight_2_launch_update_9 | title= Demo flight two update | date = 19, January 2007 | publisher=Space.com}}</ref>, второй раз [[24 марта]] [[2007 год]]а, когда он отработал успешно. В обоих случаях двигатель использовался на «[[Falcon 1]]».<ref name="merlin_wired">{{cite web|url=http://blog.wired.com/wiredscience/2007/11/spacex-complete.html|title=SpaceX Completes Development of Rocket Engine for Falcon 1 and 9|publisher=Wired Science|date=2007-11-12|accessdate=2008-02-28|archiveurl=https://www.webcitation.org/66Y62pcOM|archivedate=2012-03-30}}</ref><ref name="merlin_nasaspaceflight">{{cite web|url=http://www.nasaspaceflight.com/content/?cid=4691|title=SpaceX has magical goals for Falcon 9|publisher=Nasa Spaceflight|date=2006-08-05|accessdate=2008-02-28|deadlink=404|archiveurl=https://web.archive.org/20060925200603/www.nasaspaceflight.com/content/?cid=4691|archivedate=2006-09-25}}</ref> |
||
=== |
=== Merlin 1В === |
||
[[ЖРД]] « |
[[ЖРД]] «Merlin 1В» — усовершенствованная версия, разрабатывавшаяся [[SpaceX]] для [[РН]] [[Falcon 1|«Falcon 1»]]. Должен был иметь увеличенную до 39 [[Килограмм-сила|тс]] тягу по сравнению с 35 [[Килограмм-сила|тс]] у «Merlin 1А». Мощность основной турбины увеличена с 1 490 [[Ватт|кВт]] до 1 860 [[Ватт|кВт]]. «Merlin 1В» планировалось использовать на тяжёлой [[РН]] [[Falcon 9 (ракета-носитель)|«Falcon 9»]], которая должна была иметь девять таких двигателей на первой ступени. На основании неудачного опыта использования двигателя предыдущей модели, было решено не развивать дальше эту версию, а сосредоточить работу на регенеративно-охлаждаемом [[ЖРД]] «Merlin 1С». Разработка прекращена.<ref name="merlin_wired"/><ref name="merlin_nasaspaceflight"/> |
||
=== |
=== Merlin 1С === |
||
[[ЖРД]] « |
[[ЖРД]] «Merlin 1C» использует регенеративно-охлаждаемое сопло и камеру сгорания, прошёл наземные испытания длительностью 170 [[Секунда|с]] (время работы в полёте) в ноябре 2007 года.<ref>{{cite web|url=http://home.businesswire.com/portal/site/google/index.jsp?ndmViewId=news_view&newsId=20071112005019&newsLang=en|title=SpaceX Completes Development of Merlin Regeneratively Cooled Rocket Engine|publisher=Business Wire|archiveurl=https://www.webcitation.org/66Y63XEGY|archivedate=2012-03-30}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.spacex.com/press.php?page=33|title=SPACEX COMPLETES DEVELOPMENT OF MERLIN REGENERATIVELY COOLED ROCKET ENGINE|publisher=SpaceX|accessdate=2009-03-12|archiveurl=https://www.webcitation.org/66Y64A8Qz|archivedate=2012-03-30}}</ref> |
||
В случае использования на [[РН]] [[Falcon 1|« |
В случае использования на [[РН]] [[Falcon 1|«Falcon 1»]], «Merlin 1C» имел тягу на уровне моря 35,4 [[Килограмм-сила|тс]] и 40,8 [[Килограмм-сила|тс]] в вакууме, [[удельный импульс]] в вакууме составляет 302,5 [[Секунда|с]]. Потребление компонентов топлива этим двигателем составляет 136 [[Килограмм|кг]]/[[Секунда|с]]. Для одного «Merlin 1C» были проведены испытания общей продолжительностью 27 [[Минута|мин]], что десятикратно превосходит время работы [[ЖРД]] в ходе полёта «[[Falcon 1]]».<ref>{{cite web|url=http://www.spacex.com/press.php?page=37|title=SpaceX Completes Qualification Testing of Merlin Regeneratively Cooled Engine for Falcon 1 Rocket|publisher=SpaceX|date=2008-02-25|archiveurl=https://www.webcitation.org/66Y64ZcNf|archivedate=2012-03-30}}</ref> |
||
[[ЖРД]] « |
[[ЖРД]] «Merlin 1C» был впервые использован для неудачного третьего полёта [[РН]] «[[Falcon 1]]». При обсуждении неудачи глава [[SpaceX]] [[Маск, Элон|Элон Маск]] отметил, что «полёт первой ступени с установленным новым «Merlin 1C», который будет использоваться на [[РН]] «[[Falcon 9 (ракета-носитель)|Falcon 9]]», прошёл идеально.»<ref>{{cite web|url=http://www.nasaspaceflight.com/content/?cid=5482|title=SpaceX Falcon I fails during first stage flight|first=Chris|last=Bergin|coauthors=Davis, Matt|deadlink=404|archiveurl=https://web.archive.org/20080806055906/www.nasaspaceflight.com/content/?cid=5482|archivedate=2008-08-06}}</ref> Двигатель использовался в четвёртом удачном полёте «Фалькон 1» [[28 сентября]] 2008 года.<ref name="MSC">{{cite web|url=http://www.spaceflightnow.com/falcon/004/status.html|title=Mission Status Center|last=Ray|first=Justin|date=2008-09-28|publisher=Spaceflight Now|language=English|accessdate=2008-09-28|archiveurl=https://www.webcitation.org/66Y64z1uJ|archivedate=2012-03-30}}</ref> |
||
=== |
=== Merlin 1С Vacuum === |
||
Двигатель является модификацией « |
Двигатель является модификацией «Merlin 1C» и устанавливался на вторую ступень ракет [[Falcon 9]] v1.0. Для улучшения работы в вакууме имеет большую степень расширения сопла,<ref name="NSPO">[http://www2.nspo.org.tw/ASC2008/4th%20Asian%20Space%20Conference%202008/oral/S12-11.pdf LOW-COST LAUNCH OPPORTUNITIES PROVIDED BY THE FALCON FAMILY OF LAUNCH VEHICLES]</ref> которое охлаждается переизлучением тепла. В вакууме двигатель имеет тягу 42 [[Килограмм-сила|тс]] и [[удельный импульс]] 342 [[Секунда|с]]<ref name=":0">{{cite web|url=http://www.spaceflight101.com/falcon-9-v11.html|title=Falcon 9 v1.1 & F9R Launch Vehicle Overview|date=|publisher=|language=English|accessdate=2009-03-12|archiveurl=https://www.webcitation.org/66Y65geYx|archivedate=2012-03-30}}</ref>. [[10 марта]] [[2009 год]]а [[SpaceX]] сообщила в пресс-выпуске об успешном испытании [[ЖРД]] «Merlin 1C Vacuum». |
||
⚫ | |||
⚫ | ЖРД Merlin 1D является модернизацией двигателя Merlin 1C. Устанавливается на первую ступень ракет [[Falcon 9]] v1.1 и планируется к установке на первую ступень проектируемой ракеты-носителя [[Falcon Heavy]]. [[Реактивная тяга|Тяга]] на уровне моря — 66,6 [[Килограмм-сила|тс]], в вакууме — 73,4 [[Килограмм-сила|тс]]. [[Тяговооружённость]] чуть более 150. Масса двигателя 489 кг. [[Удельный импульс]] на уровне моря 282 с, в вакууме — 311 с<ref>{{Cite web|url = http://www.spacex.com/falcon9#merlin_engine|title = FALCON 9|author = |work = |date = |publisher = }}</ref>. Ресурс двигателя допускает неоднократное использование в случае возвращения и мягкой посадки первой ступени, предполагается — до сорока раз.<ref>{{Cite web| url = http://aviationweek.com/blog/nasa-cnes-warn-spacex-challenges-flying-reusable-falcon-9-rocket?sfvc4enews=42&cl=article_4| title= NASA, CNES Warn SpaceX of Challenges in Flying Reusable Falcon 9 Rocket|author = |work = |date = |publisher = }}</ref> Важным отличием двигателя 1D от 1C является дросселирование в пределах 70-100% тяги. [[Дросселирование]] используется: |
||
⚫ | |||
⚫ | ЖРД |
||
* При запуске Falcon 9 v1.1(R): три из девяти двигателей первой ступени (с увеличенными соплами) уменьшают тягу вскоре после старта для равномерной выработки ресурса, так как они используются далее в ходе полёта для торможения и мягкой посадки на реактивной тяге. |
* При запуске Falcon 9 v1.1(R): три из девяти двигателей первой ступени (с увеличенными соплами) уменьшают тягу вскоре после старта для равномерной выработки ресурса, так как они используются далее в ходе полёта для торможения и мягкой посадки на реактивной тяге. |
||
* При возвращении первой ступени ракеты Falcon 9 v1.1(R) и мягкой посадке на реактивной тяге. |
* При возвращении первой ступени ракеты Falcon 9 v1.1(R) и мягкой посадке на реактивной тяге. |
||
Строка 81: | Строка 82: | ||
Первый запуск ракеты-носителя с двигателем Merlin 1D состоялся 29 сентября 2013 года<ref>Falcon_9</ref>. По заявлению разработчиков двигателя, задел двигателя позволяет увеличить тягу на уровне моря c 666 до 730 [[Килоньютон|кН]]<ref>{{Cite web|url = https://soundcloud.com/matthew-clarke-30/spacex-ses-8-pre-launch|title = "SES-8 Prelaunch Teleconference"|author = Elon, Musk|work = |date = 2013-11-24|publisher = }}</ref>. |
Первый запуск ракеты-носителя с двигателем Merlin 1D состоялся 29 сентября 2013 года<ref>Falcon_9</ref>. По заявлению разработчиков двигателя, задел двигателя позволяет увеличить тягу на уровне моря c 666 до 730 [[Килоньютон|кН]]<ref>{{Cite web|url = https://soundcloud.com/matthew-clarke-30/spacex-ses-8-pre-launch|title = "SES-8 Prelaunch Teleconference"|author = Elon, Musk|work = |date = 2013-11-24|publisher = }}</ref>. |
||
=== |
=== Merlin 1D Vacuum === |
||
Двигатель является модификацией Мерлин 1D и устанавливается на вторую ступень ракет [[Falcon 9]] v1.1. В отличие от базовой модели, имеет степень расширения сопла 117 для улучшения работы в вакууме. Сопло охлаждается переизлучением тепла. Тяга двигателя в вакууме составляет 80 [[Килограмм-сила|тс]] (801 [[Килоньютон|кН]]), [[удельный импульс]] — 340 [[Секунда|с]]<ref name=autogenerated1>{{cite web|url=http://www.spacex.com/press.php?page=20090310|title=SpaceX Falcon 9 upper stage engine successfully completes full mission duration firing.|date=1009-03-10|publisher=SpaceX|language=English|accessdate=2009-03-12|archiveurl=https://www.webcitation.org/66Y65geYx|archivedate=2012-03-30}}</ref> (по другим данным — 347с<ref name=":1">{{Cite web|url = http://www.b14643.de/Spacerockets_2/United_States_2/Falcon-IX/Merlin/index.htm|title = The evolution of the SpaceX Merlin-1 engine|author = |work = |date = |publisher = }}</ref>). Время работы двигателя во время полёта — до 375 с<ref>{{Cite web|url = http://www.spacex.com/falcon9|title = FALCON 9|author = |work = |date = |publisher = }}</ref>. Впервые был использован при запуске 29 сентября 2013 года. |
Двигатель является модификацией Мерлин 1D и устанавливается на вторую ступень ракет [[Falcon 9]] v1.1. В отличие от базовой модели, имеет степень расширения сопла 117 для улучшения работы в вакууме. Сопло охлаждается переизлучением тепла. Тяга двигателя в вакууме составляет 80 [[Килограмм-сила|тс]] (801 [[Килоньютон|кН]]), [[удельный импульс]] — 340 [[Секунда|с]]<ref name=autogenerated1>{{cite web|url=http://www.spacex.com/press.php?page=20090310|title=SpaceX Falcon 9 upper stage engine successfully completes full mission duration firing.|date=1009-03-10|publisher=SpaceX|language=English|accessdate=2009-03-12|archiveurl=https://www.webcitation.org/66Y65geYx|archivedate=2012-03-30}}</ref> (по другим данным — 347с<ref name=":1">{{Cite web|url = http://www.b14643.de/Spacerockets_2/United_States_2/Falcon-IX/Merlin/index.htm|title = The evolution of the SpaceX Merlin-1 engine|author = |work = |date = |publisher = }}</ref>). Время работы двигателя во время полёта — до 375 с<ref>{{Cite web|url = http://www.spacex.com/falcon9|title = FALCON 9|author = |work = |date = |publisher = }}</ref>. Впервые был использован при запуске 29 сентября 2013 года. |
||
=== |
=== Merlin 1D+ === |
||
Форсированная версия двигателя 1D. На начало 2015 года находится в стадии разработки. Повышено давление в камере сгорания за счёт использования переохлажденных топлива (до -7'''°'''C) и окислителя (до -207'''°'''C)<ref>{{Cite web|url = http://space.stackexchange.com/questions/8009/what-is-changing-between-the-merlin-1d-engine-and-the-uprated-merlin-1d-engine|title = What is changing between the Merlin 1D engine and the uprated Merlin 1D+ engine?|author = |work = |date = |publisher = }}</ref><ref>{{Cite web|url = http://shitelonsays.com/transcript/spacex-ses-8-pre-launch-conference-2013-11-24|title = Shit Elon Says - Transcript - SpaceX SES-8 Pre-Launch Conference|author = |work = |date = |publisher = }}</ref><ref>{{Cite web|accessdate = 2015-12-18|title = Elon Musk on Twitter|url = https://twitter.com/elonmusk/status/677666779494248449|publisher = Twitter}}</ref><ref>{{Cite web|accessdate = 2015-12-18|title = Elon Musk on Twitter|url = https://twitter.com/elonmusk/status/677663227271118848|publisher = Twitter}}</ref>. [https://twitter.com/elonmusk/status/726650591359819776 Согласно сообщению Илона Маска], суммарная тяга 9 двигателей первой ступени |
Форсированная версия двигателя 1D. На начало 2015 года находится в стадии разработки. Повышено давление в камере сгорания за счёт использования переохлажденных топлива (до -7'''°'''C) и окислителя (до -207'''°'''C)<ref>{{Cite web|url = http://space.stackexchange.com/questions/8009/what-is-changing-between-the-merlin-1d-engine-and-the-uprated-merlin-1d-engine|title = What is changing between the Merlin 1D engine and the uprated Merlin 1D+ engine?|author = |work = |date = |publisher = }}</ref><ref>{{Cite web|url = http://shitelonsays.com/transcript/spacex-ses-8-pre-launch-conference-2013-11-24|title = Shit Elon Says - Transcript - SpaceX SES-8 Pre-Launch Conference|author = |work = |date = |publisher = }}</ref><ref>{{Cite web|accessdate = 2015-12-18|title = Elon Musk on Twitter|url = https://twitter.com/elonmusk/status/677666779494248449|publisher = Twitter}}</ref><ref>{{Cite web|accessdate = 2015-12-18|title = Elon Musk on Twitter|url = https://twitter.com/elonmusk/status/677663227271118848|publisher = Twitter}}</ref>. [https://twitter.com/elonmusk/status/726650591359819776 Согласно сообщению Илона Маска], суммарная тяга 9 двигателей первой ступени Falcon 9 FT составляет 1,71 миллиона фунтов, что в пересчёте на один двигатель и в тонны-силы даёт 86,18 тс. Благодаря этому, а также дополнительному количеству топлива в версии ракеты FT, максимальная грузоподъёмность на НОО повысилась до 22,8 т в одноразовом и 15,8 т в многоразовом варианте. На геопереходную орбиту Falcon 9 FT сможет поднимать до 8,3 тонн в одноразовом или до 5,8 тонн в многоразовом варианте. Таким образом, Falcon 9 перешёл в класс тяжёлых ракет-носителей. |
||
=== |
=== Merlin 1D Vacuum + === |
||
Модификация двигателя 1D+ для установки на вторую ступень ракет [[Falcon 9]] FT. C 22 декабря 2015 года эксплуатируется. |
Модификация двигателя 1D+ для установки на вторую ступень ракет [[Falcon 9]] FT. C 22 декабря 2015 года эксплуатируется. |
||
== Характеристики линейки двигателей |
== Характеристики линейки двигателей Merlin<ref name=":1" /> == |
||
{| class="wikitable" |
{| class="wikitable" |
||
!'''Двигатель''' |
!'''Двигатель''' |
||
! |
!Merlin 1A |
||
! |
!Merlin 1Ci |
||
! |
!Merlin 1C |
||
! |
!Merlin 1C Vac |
||
! |
!Merlin 1C+ |
||
! |
!Merlin 1D |
||
! |
!Merlin 1D Vac |
||
! |
!Merlin 1D+ |
||
! |
!Merlin 1D Vac+ |
||
|- |
|- |
||
|'''Использование''' |
|'''Использование''' |
||
| |
|Falcon 1 |
||
(опытная) |
(опытная) |
||
| |
|Falcon 1<br> |
||
(усоверш.) |
(усоверш.) |
||
| |
|Falcon 1e,<br> |
||
Falcon 9 v1.0 |
|||
| |
|Falcon 9 v1.0 |
||
| |
|Falcon 9 v2.0<br> |
||
(не строилась) |
(не строилась) |
||
| |
|Falcon 9 v1.1, |
||
Falcon 9 v1.1R |
|||
| |
|Falcon 9 v1.1, |
||
Falcon 9 v1.1R |
|||
| |
|Falcon 9 FT |
||
| |
|Falcon 9 FT |
||
|- |
|- |
||
|'''Соотношение LOX / RP-1''' |
|'''Соотношение LOX / RP-1''' |
||
Строка 201: | Строка 202: | ||
== См. также == |
== См. также == |
||
* [[Космонавтика США]] |
* [[Космонавтика США]] |
||
* Ракета-носитель [[Falcon 1|« |
* Ракета-носитель [[Falcon 1|«Falcon 1»]] |
||
* Ракета-носитель [[Falcon 9 (ракета-носитель)|« |
* Ракета-носитель [[Falcon 9 (ракета-носитель)|«Falcon 9»]] |
||
== Примечания == |
== Примечания == |
Версия от 21:57, 23 мая 2018
Merlin 1D | |
---|---|
Тип | ЖРД |
Топливо | керосин |
Окислитель | жидкий кислород |
Камер сгорания | 1 |
Страна | США |
Использование | |
Время эксплуатации |
с 2006 года (версия 1A) с 2013 года (версия 1D) [1] |
Применение |
«Falcon 1», «Falcon 1е» (1-я ступень) «Falcon 9», «Falcon 9 1.1» «Falcon Heavy» (все ступени) |
Развитие |
Merlin: «1А»; «1В»; «1С»; «Vacuum 1С»; «1D»; «Vacuum 1D» |
Производство | |
Конструктор | SpaceX, США |
Массогабаритные характеристики |
|
Масса | 450-490 кг [2] |
Рабочие характеристики | |
Тяга |
Вакуум: 741 кН [3] Ур.моря (текущ.): 654 кН [3] Ур.моря (ожид.): 730 кН [4] Вакуум (Merlin 1D Vacuum): 801 кН [3] |
Удельный импульс |
Вакуум: 311 c [2] Ур.моря: 282 c[2] Вакуум (Merlin 1D Vacuum): 340 c [2] |
Время работы |
180 c (Merlin 1D) 375 c (Merlin 1D Vacuum) [3] |
Давление в камере сгорания |
9.7 МПа (97 атм.)[2] |
Степень расширения |
Merlin 1D: 16 [2] Merlin 1D Vacuum: 117 [2] |
Тяговооружённость | >165 [5] |
Зажигание | Химическое (смесь триэтилалюминия и триэтилбора)[2] |
Медиафайлы на Викискладе |
Merlin ([ˈmərlən], merlin с англ. — «кречет») — жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) компании SpaceX (США). В качестве топлива используется пара керосин-кислород. Двигатель предполагается использовать повторно, после приземления первой ступени на космодром, или плавучую морскую платформу (ASDS).
Предназначен для использования на ракетах-носителях (РН) семейства «Falcon». РН «Falcon 9» использует этот двигатель на первой и второй ступенях, «Falcon 1» использует один «Merlin» на первой ступени, один из проектов SpaceX, — РН «Falcon 1e» — должна использовать его также на первой ступени. В самом мощном проекте SpaceX — РН «Falcon Heavy» — используется 27 двигателей Merlin на 3 носителях первой ступени и 1 двигатель - на второй ступени.
Разработка
Этот раздел статьи ещё не написан. |
Конструкция
ЖРД «Merlin» — открытого цикла. В качестве горючего используется керосин, окислителем является жидкий кислород.
На двигателе «Merlin» используются штифтовые форсунки. Такой тип форсунок впервые был применен в программе «Аполлон» НАСА на двигателе посадочной ступени лунного модуля, который являлся одним из наиболее критических сегментов этой программы. Компоненты топлива подаются через расположенный на одной оси турбонасос с двойной крыльчаткой. Насос также подаёт керосин под высоким давлением для гидравлической системы управления, который затем сбрасывается в канал низкого давления. Это исключает необходимость отдельной гидравлической системы для управления вектором тяги и гарантирует её функционирование в течение всего времени работы ЖРД «Merlin».
Варианты двигателя
На 2009 год производились три версии ЖРД «Merlin». Двигатель для РН «Falcon 1» использует для управления по крену перемещаемый выхлопной патрубок ТНА. ЖРД «Merlin» в варианте для «Falcon 9» практически идентичен по конструкции за исключением фиксированной системы выхлопа. «Merlin» также используется на второй ступени ракеты-носителя. В этом случае двигатель снабжен соплом с бо́льшим коэффициентом расширения, которое оптимизировано для работы в вакууме, и имеет систему дросселирования в диапазоне 60-100 %.[6]
Merlin 1A
Исходная версия двигателя «Merlin 1A» использовала дешёвую камеру и сопло с абляционным охлаждением. Углеродное волокно композиционного материала с внутренней поверхности постепенно уносится истекающим горячим газом в ходе работы двигателя, отводя тепло вместе с теряемым материалом. Этот тип двигателя использовался два раза: первый раз 24 марта 2006 года, когда в двигателе произошла утечка топлива, которая привела к аварии вскоре после начала полёта[7][8], второй раз 24 марта 2007 года, когда он отработал успешно. В обоих случаях двигатель использовался на «Falcon 1».[9][10]
Merlin 1В
ЖРД «Merlin 1В» — усовершенствованная версия, разрабатывавшаяся SpaceX для РН «Falcon 1». Должен был иметь увеличенную до 39 тс тягу по сравнению с 35 тс у «Merlin 1А». Мощность основной турбины увеличена с 1 490 кВт до 1 860 кВт. «Merlin 1В» планировалось использовать на тяжёлой РН «Falcon 9», которая должна была иметь девять таких двигателей на первой ступени. На основании неудачного опыта использования двигателя предыдущей модели, было решено не развивать дальше эту версию, а сосредоточить работу на регенеративно-охлаждаемом ЖРД «Merlin 1С». Разработка прекращена.[9][10]
Merlin 1С
ЖРД «Merlin 1C» использует регенеративно-охлаждаемое сопло и камеру сгорания, прошёл наземные испытания длительностью 170 с (время работы в полёте) в ноябре 2007 года.[11][12]
В случае использования на РН «Falcon 1», «Merlin 1C» имел тягу на уровне моря 35,4 тс и 40,8 тс в вакууме, удельный импульс в вакууме составляет 302,5 с. Потребление компонентов топлива этим двигателем составляет 136 кг/с. Для одного «Merlin 1C» были проведены испытания общей продолжительностью 27 мин, что десятикратно превосходит время работы ЖРД в ходе полёта «Falcon 1».[13]
ЖРД «Merlin 1C» был впервые использован для неудачного третьего полёта РН «Falcon 1». При обсуждении неудачи глава SpaceX Элон Маск отметил, что «полёт первой ступени с установленным новым «Merlin 1C», который будет использоваться на РН «Falcon 9», прошёл идеально.»[14] Двигатель использовался в четвёртом удачном полёте «Фалькон 1» 28 сентября 2008 года.[15]
Merlin 1С Vacuum
Двигатель является модификацией «Merlin 1C» и устанавливался на вторую ступень ракет Falcon 9 v1.0. Для улучшения работы в вакууме имеет большую степень расширения сопла,[16] которое охлаждается переизлучением тепла. В вакууме двигатель имеет тягу 42 тс и удельный импульс 342 с[17]. 10 марта 2009 года SpaceX сообщила в пресс-выпуске об успешном испытании ЖРД «Merlin 1C Vacuum».
Merlin 1D
ЖРД Merlin 1D является модернизацией двигателя Merlin 1C. Устанавливается на первую ступень ракет Falcon 9 v1.1 и планируется к установке на первую ступень проектируемой ракеты-носителя Falcon Heavy. Тяга на уровне моря — 66,6 тс, в вакууме — 73,4 тс. Тяговооружённость чуть более 150. Масса двигателя 489 кг. Удельный импульс на уровне моря 282 с, в вакууме — 311 с[18]. Ресурс двигателя допускает неоднократное использование в случае возвращения и мягкой посадки первой ступени, предполагается — до сорока раз.[19] Важным отличием двигателя 1D от 1C является дросселирование в пределах 70-100% тяги. Дросселирование используется:
- При запуске Falcon 9 v1.1(R): три из девяти двигателей первой ступени (с увеличенными соплами) уменьшают тягу вскоре после старта для равномерной выработки ресурса, так как они используются далее в ходе полёта для торможения и мягкой посадки на реактивной тяге.
- При возвращении первой ступени ракеты Falcon 9 v1.1(R) и мягкой посадке на реактивной тяге.
- В ракете-носителе Falcon Heavy дросселирование будет использоваться при запуске в центральной секции первой ступени для более равномерной выработки ресурса двигателей ускорителей и первой ступени.
Первый запуск ракеты-носителя с двигателем Merlin 1D состоялся 29 сентября 2013 года[20]. По заявлению разработчиков двигателя, задел двигателя позволяет увеличить тягу на уровне моря c 666 до 730 кН[21].
Merlin 1D Vacuum
Двигатель является модификацией Мерлин 1D и устанавливается на вторую ступень ракет Falcon 9 v1.1. В отличие от базовой модели, имеет степень расширения сопла 117 для улучшения работы в вакууме. Сопло охлаждается переизлучением тепла. Тяга двигателя в вакууме составляет 80 тс (801 кН), удельный импульс — 340 с[22] (по другим данным — 347с[23]). Время работы двигателя во время полёта — до 375 с[24]. Впервые был использован при запуске 29 сентября 2013 года.
Merlin 1D+
Форсированная версия двигателя 1D. На начало 2015 года находится в стадии разработки. Повышено давление в камере сгорания за счёт использования переохлажденных топлива (до -7°C) и окислителя (до -207°C)[25][26][27][28]. Согласно сообщению Илона Маска, суммарная тяга 9 двигателей первой ступени Falcon 9 FT составляет 1,71 миллиона фунтов, что в пересчёте на один двигатель и в тонны-силы даёт 86,18 тс. Благодаря этому, а также дополнительному количеству топлива в версии ракеты FT, максимальная грузоподъёмность на НОО повысилась до 22,8 т в одноразовом и 15,8 т в многоразовом варианте. На геопереходную орбиту Falcon 9 FT сможет поднимать до 8,3 тонн в одноразовом или до 5,8 тонн в многоразовом варианте. Таким образом, Falcon 9 перешёл в класс тяжёлых ракет-носителей.
Merlin 1D Vacuum +
Модификация двигателя 1D+ для установки на вторую ступень ракет Falcon 9 FT. C 22 декабря 2015 года эксплуатируется.
Характеристики линейки двигателей Merlin[23]
Двигатель | Merlin 1A | Merlin 1Ci | Merlin 1C | Merlin 1C Vac | Merlin 1C+ | Merlin 1D | Merlin 1D Vac | Merlin 1D+ | Merlin 1D Vac+ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Использование | Falcon 1
(опытная) |
Falcon 1 (усоверш.) |
Falcon 1e, Falcon 9 v1.0 |
Falcon 9 v1.0 | Falcon 9 v2.0 (не строилась) |
Falcon 9 v1.1,
Falcon 9 v1.1R |
Falcon 9 v1.1,
Falcon 9 v1.1R |
Falcon 9 FT | Falcon 9 FT |
Соотношение LOX / RP-1 | 2.17 | 2.17 | 2.17 | 2.17 | 2.17 | 2.34 | 2.36 | 2.36 | 2.38 |
Тяга на уровне моря, кН | 330 | 355 | 354 | - | 555 | 666 | - | 845 [29] | - |
Тяга в вакууме, кН | 376 | 401 | 408 | 420 | 628 | 734 | 801 | 914 [29] | 934 [30] |
УИ на уровне моря, с | 253.7 | 264.5 | 267 | - | 275 | 282 | - | 286 | - |
УИ в вакууме, с | 288.5 | 302.5 | 304.8 | 336 | 311 | 320 | 347 | 321 | 347 |
Давление в камере сгорания, МПа | 5.39 | 6.08 | 6.14 | 6.14 | 6.77 | 9.72 | 9.72 | 10.8 | 10.8 |
Степень расширения сопла | 14.5 | 16 | 16 | 117 | ? | 21.4 | 117 | 21.4 | 117 |
См. также
- Космонавтика США
- Ракета-носитель «Falcon 1»
- Ракета-носитель «Falcon 9»
Примечания
- ↑ SpaceX successfully launches debut Falcon 9 v1.1
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 http://www.spaceflight101.com/falcon-9-v11.html Falcon 9 v1.1 & F9R Launch Vehicle Overview
- ↑ 1 2 3 4 http://www.spacex.com/falcon9 Falcon 9
- ↑ Transcript - SpaceX SES-8 Pre-Launch Conference
- ↑ http://www.spacex.com/news/2013/03/26/merlin-engines Merlin Engines
- ↑ Aaron Dinardi; Peter Capozzoli; Gwynne Shotwell.: Low-cost Launch Opportunities Provided by the Falcon Family of Launch Vehicles (pdf) (1 октября 2008). Архивировано 30 марта 2012 года.
- ↑ "Falcon 1 Failure Traced to a Busted Nut". Space.com. 2006-07-19.
- ↑ "Demo flight two update". Space.com. 19, January 2007.
{{cite news}}
: Проверьте значение даты:|date=
(справка) - ↑ 1 2 SpaceX Completes Development of Rocket Engine for Falcon 1 and 9 . Wired Science (12 ноября 2007). Дата обращения: 28 февраля 2008. Архивировано 30 марта 2012 года.
- ↑ 1 2 SpaceX has magical goals for Falcon 9 . Nasa Spaceflight (5 августа 2006). Дата обращения: 28 февраля 2008. Архивировано 25 сентября 2006 года.
- ↑ SpaceX Completes Development of Merlin Regeneratively Cooled Rocket Engine . Business Wire. Архивировано 30 марта 2012 года.
- ↑ SPACEX COMPLETES DEVELOPMENT OF MERLIN REGENERATIVELY COOLED ROCKET ENGINE . SpaceX. Дата обращения: 12 марта 2009. Архивировано 30 марта 2012 года.
- ↑ SpaceX Completes Qualification Testing of Merlin Regeneratively Cooled Engine for Falcon 1 Rocket . SpaceX (25 февраля 2008). Архивировано 30 марта 2012 года.
- ↑ Bergin, Chris; Davis, Matt.: SpaceX Falcon I fails during first stage flight . Архивировано 6 августа 2008 года.
- ↑ Ray, Justin Mission Status Center (англ.). Spaceflight Now (28 сентября 2008). Дата обращения: 28 сентября 2008. Архивировано 30 марта 2012 года.
- ↑ LOW-COST LAUNCH OPPORTUNITIES PROVIDED BY THE FALCON FAMILY OF LAUNCH VEHICLES
- ↑ Falcon 9 v1.1 & F9R Launch Vehicle Overview (англ.). Дата обращения: 12 марта 2009. Архивировано 30 марта 2012 года.
- ↑ FALCON 9 .
- ↑ NASA, CNES Warn SpaceX of Challenges in Flying Reusable Falcon 9 Rocket .
- ↑ Falcon_9
- ↑ Elon, Musk. "SES-8 Prelaunch Teleconference" (24 ноября 2013).
- ↑ SpaceX Falcon 9 upper stage engine successfully completes full mission duration firing. (англ.). SpaceX (10 марта 1009). Дата обращения: 12 марта 2009. Архивировано 30 марта 2012 года.
- ↑ 1 2 The evolution of the SpaceX Merlin-1 engine .
- ↑ FALCON 9 .
- ↑ What is changing between the Merlin 1D engine and the uprated Merlin 1D+ engine?
- ↑ Shit Elon Says - Transcript - SpaceX SES-8 Pre-Launch Conference .
- ↑ Elon Musk on Twitter . Twitter. Дата обращения: 18 декабря 2015.
- ↑ Elon Musk on Twitter . Twitter. Дата обращения: 18 декабря 2015.
- ↑ 1 2 Emily Shanklin. Merlin Engines (31 августа 2015). Дата обращения: 18 июля 2016.
- ↑ spacexcmsadmin. Falcon 9 (16 ноября 2012). Дата обращения: 21 июля 2016.
Ссылки
- Space Exploration Technologies Corporation
- Race for Next Space Prize Ignites Wired article describing successful