Fastrac (raketový motor) - Fastrac (rocket engine) - Wikipedia

Tento článek je o raketovém motoru. Pro další použití viz Fastrac.
Fastrac MC-1
Země původuSpojené státy
VýrobceNASA
aplikacemalé, levné, vyměnitelné rakety
Motor na kapalná paliva
Pohonná látkaLOX / RP-1 (petrolej raketové kvality)
Cyklusgenerátor plynu
Výkon
Tah (vakuum)60 000 lbf (270 kN)[1]
Jásp (vakuum)314 s (3,0 km / s)[2]
Rozměry
Délka2,13 m (7 ft 0 v)[3]
Průměr1,22 m (4 ft 0 v)[3]
Suchá hmotnostméně než 910 kg (2010 lb)[4]

Fastrac byl turbo napájeno čerpadlem, kapalný raketový motor. Motor navrhl NASA jako součást nízké ceny X-34 Znovu použitelné nosné vozidlo (RLV)[5] a jako součást projektu Low Cost Booster Technology (LCBT, aka Bantam).[6] Tento motor byl později známý jako motor MC-1, když byl sloučen do X-34 projekt.

Design

Motor turbočerpadla byl navržen pro použití v postradatelném posilovači v projektu LCBT. Ve výsledku to vedlo k použití kompozitních materiálů kvůli jejich výrazně nižším nákladům a rychlosti výroby; to také snížilo složitost motoru, protože palivo nebylo použito pro chlazení trysek. Na základě znalostí a zkušeností z Raketoplán Opakovaně použitelný raketový motor na tuhé palivo (RSRM) a program integrity pohonu na pevném pohonu (SPIP),[7] A Oxid křemičitý / fenolický materiál byl vybrán pro ablativ vložka s překrytím strukturou uhlík / epoxid.

Palivo motoru bylo směsí kapalný kyslík a petrolej (RP-1 ). Tyto pohonné látky používá Saturn F1 raketový motor. Petrolej nemá stejné uvolňování energie jako vodík, který se používá s Raketoplán, ale je levnější a snazší na manipulaci a skladování. Pohonné látky byly přiváděny pomocí jednoho hřídele, dvojitého oběžného kola LOX / RP-1 turbočerpadlo.[8]

Motor byl nastartován s hypergolický zapalovač zachovat jednoduchý design. Byl vstřikován petrolej a motor poté běžel. Pohonné látky se poté přiváděly do generátoru plynu pro směšování a tlakové komory pro spalování.

Motor používá a generátor plynu cyklu k pohonu turbíny turbočerpadla, která poté vyčerpá toto malé množství vyhořelého paliva. Toto je identický cyklus používaný u raket Saturn, ale mnohem méně složitý než systém motorů raketoplánu.

Motor používal levnou, spotřební, ablativně ochlazený uhlíkové vlákno kompozitní tryskou a vyprodukoval tah 285 kN (60 000 lbf). Po použití jsou téměř všechny části motoru opakovaně použitelné.[9]

Během výzkumné fáze v roce 1999 byly náklady na každý motor Fastrac přibližně 1,2 milionu USD.[10] Očekávalo se, že výrobní náklady klesnou na 350 000 $ za motor.

Dějiny

Testování systému motorů začalo v roce 1999 na Stennisovo vesmírné středisko.[11] Dřívější testy byly prováděny na jednotlivých součástech na Marshall Space Flight Center. NASA zahájila testování plného motoru a žhavého ohně v březnu 1999, přičemž 20sekundový test předvedl kompletní systém motoru.[12] Motor byl testován na plný výkon po dobu 155 sekund 1. července 1999.[13] Na zbytek roku 1999 bylo naplánováno celkem 85 testů. Od roku 2000 bylo na třech motorech provedeno 48 testů pomocí tří zkušebních stanovišť.[14]

První motor byl instalován na vozidle X-34 A1, které bylo odhaleno ve výzkumném středisku NASA pro výzkum letadel Dryden 30. dubna 1999.[15]

Program Fastrac byl zrušen v roce 2001.[16] Po FASTRAC se NASA pokusila zachránit tento design pro použití v jiných raketách, jako je Rotační raketa Roton a Orbitální je X-34 projekt. Označení raketového motoru bylo změněno z Fastrac 60K na Marshall Center - 1 (MC-1). Projekt MC-1 byl uzavřen do července 2009 po X-34 projekt byl ukončen v březnu 2009.[17]

Motor nikdy neletěl, ale za spolupráce NASA byla většina designu a technologie MC-1 přijata SpaceX pro jeho Merlin 1A motor.[18]

Součásti

NASA spolupracovala s průmyslovými partnery na splnění hlavního cíle, kterým je použití komerčních, běžně dostupných komponent. Mezi průmyslové partnery patřila Summa Technology Inc., Spojenecký signál Inc., Vědecké kontroly Marotta Inc., Barber-Nichols Inc. a Thiokol Propulsion.

Dědictví

Základní principy designu Fastrac (jmenovitě a čepový injektor a ablativně chlazená komora) žil dál SpaceX Merlin 1A motor, který používal turbočerpadlo od stejného subdodavatele.[18] Merlin-1A byl o něco větší s tahem 77 000 lbf (340 kN) oproti 60 000 lbf (270 kN) pro Fastrac. Stejná základní konstrukce dokázala po vylepšení turbočerpadla dosáhnout mnohem vyšších úrovní tahu. Varianty Merlin-1D dosahují od května 2018 tahu 190 000 lbf (850 kN),[19] ačkoli spalovací komora je nyní regenerativně chlazený.[20]

Specifikace

  • Vakuový tah: 60 000 lbf (270 kN)
  • Vakuově specifický impuls: 314 s (3,0 kN · s / kg)
  • Tlak v komoře: 633 psi [21]
  • Celkový hmotnostní tok: 91,90 kg / s
  • Tlak generátoru plynu: 39,64 bar
  • Teplota plynového generátoru: 888,89 K.
  • Průměr hrdla: 0,22 m
  • Palivo: RP-1 (raketový petrolej)
  • Okysličovadlo: Kapalný kyslík

Viz také

Reference

Tento článek zahrnujepublic domain materiál z webových stránek nebo dokumentů Národní úřad pro letectví a vesmír.

  1. ^ „Turbočerpadla raketového motoru“ (PDF). Holič Nicols. Citováno 7. září 2019.
  2. ^ Systémová analýza vysoce výkonného nízkonákladového raketového motoru (PDF), archivovány z originál (PDF) dne 04.03.2016, vyvoláno 2012-03-31
  3. ^ A b „Encyclopedia Astronautica Index: 1“. www.astronautix.com.
  4. ^ „HugeDomains.com - NasaSolutions.com is for sale (Nasa Solutions)“. www.hugedomains.com. Citovat používá obecný název (Pomoc)
  5. ^ Test Bantam 40K Fastrac II, archivovány z originál dne 21. 7. 2015, vyvoláno 2015-01-11
  6. ^ "Výroba kompozitní spalovací komory / trysky pro motor Fastrac" (PDF). Citováno 6. září 2019.
  7. ^ „Program integrity pohonu na tuhý pohon pro ověřitelnou vylepšenou spolehlivost tuhých raketových motorů“. Citováno 6. září 2019.
  8. ^ „Turbočerpadla raketového motoru“. Citováno 6. září 2019.
  9. ^ „Motor Fastrac - podpora pro nízkonákladový start do vesmíru“.
  10. ^ {citovat web | url =http://www.astronautix.com/f/fastrac.html | datum přístupu = 6. září 2019 | title = Fastrac}}
  11. ^ „Server technických zpráv NASA (NTRS) - testovací program a výsledky komponenty NASA Fastrac Engine Gas Generator“.
  12. ^ "Fastrac Full-Engine, Hot-Fire Test úspěšný". Citováno 6. září 2019.
  13. ^ „Testován motor X-34 Fastrac“. Citováno 7. září 2019.
  14. ^ Stav vývoje motoru NASA MC-1 (Fastrac) (PDF)
  15. ^ „Turbočerpadla raketového motoru“. Citováno 6. září 2019.
  16. ^ Test Bantam 40K Fastrac II, archivovány z originál dne 21. 7. 2015, vyvoláno 2015-01-11
  17. ^ „Testovací program Marshall Center-1 (MC-1)“. Citováno 7. září 2019.
  18. ^ A b „Turbumpadla s raketovým motorem | Barber Nichols“. www.barber-nichols.com.
  19. ^ Berger, Eric [@SciGuySpace] (10. května 2018). „Musk: Tah raketového motoru Merlin se zvýšil o 8 procent na 190 000 lbf“ (Tweet) - prostřednictvím Cvrlikání.
  20. ^ SpaceX CASSIOPE Mission Press Kit (září 2013) str. 10 (PDF)
  21. ^ „Regeneračně chlazená tlaková komora pro motor FASTRAC“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 24. 7. 2018.
Poznámka
  • Ballard, R.O .; Olive, T .: Stav vývoje motoru NASA MC-1 (Fastrac); AIAA / ASME / SAE / ASEE Společná pohonná konference a výstava, 2000 Huntsville, AL, AIAA 2000-3898

externí odkazy