Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья про ракетный двигатель. Чтобы узнать о других значениях, см. Fastrac .
Fastrac MC-1
Страна происхожденияСоединенные Штаты
ПроизводительНАСА
заявкамаленькие, дешевые, одноразовые ракеты
Жидкостный двигатель
ПропеллентЛОКС / РП-1 (керосин ракетный)
Циклгазогенератор
Представление
Тяга (вакуум)60000 фунтов-силы (270 кН) [1]
Я sp (Vac.)314 с (3,0 км / с) [2]
Размеры
Длина2,13 м (7 футов 0 дюймов) [3]
Диаметр1,22 м (4 фута 0 дюймов) [3]
Сухой весменее 910 кг (2010 фунтов) [4]

Fastrac был турбо насос вскармливании , жидкий ракетный двигатель . Двигатель был разработан НАСА как часть недорогой многоразовой ракеты-носителя (RLV) X-34 [5] и как часть проекта Low Cost Booster Technology (LCBT, aka Bantam). [6] Этот двигатель был позже известен как двигатель MC-1, когда он был объединен в проект X-34 .

Дизайн [ править ]

Турбонасосный двигатель был разработан для использования в одноразовом бустере в проекте LCBT. В результате это привело к использованию композитных материалов из-за их значительно более низкой стоимости и скорости производства; это также снизило сложность двигателя, поскольку топливо не использовалось для охлаждения форсунок. На основании знаний и опыта из Space Shuttle «ы многоразовый твердотопливного ракетного двигателя (RSRM) и твердое вещество Силовое целостности программы (SPIP), [7] диоксид кремния / фенольных материал был выбран для абляционного лайнера с углерода / эпоксидной структурного перекрытия.

В качестве моторного топлива использовалась смесь жидкого кислорода и керосина ( РП-1 ). Это топливо используется ракетным двигателем Сатурн F1 . Керосин не выделяет такую ​​же энергию, как водород, используемый в космических кораблях "Спейс Шаттл" , но он дешевле и проще в обращении и хранении. Подача пороха осуществлялась через одинарный турбонасос с двойным рабочим колесом LOX / RP-1 . [8]

Двигатель был запущен с помощью воспламенителя гиперголика для сохранения простой конструкции. Керосин был впрыснут, и двигатель заработал. Затем топливо подавалось в газогенератор для смешения и тяговую камеру для сжигания.

Двигатель использует цикл газогенератора для приведения в действие турбины турбонасоса, которая затем выпускает это небольшое количество отработавшего топлива. Это тот же цикл, что и у ракет "Сатурн", но он намного менее сложен, чем система двигателей космического корабля "Шаттл".

Двигатель используется недорогой, расходуемой, аблативной охлаждением углеродного волокна композитного сопла и произвел 60000 фунт - сила (285 кН) тяги. После использования почти все детали двигателя можно использовать повторно. [9]

На этапе исследований в 1999 году каждый двигатель Fastrac оценивался примерно в 1,2 миллиона долларов. [10] Ожидается, что производственные затраты упадут до 350 000 долларов на двигатель.

История [ править ]

Тестирование системы двигателя началось в 1999 году в Космическом центре Стеннис . [11] Ранее испытания отдельных компонентов проводились в Центре космических полетов им . Маршалла . В марте 1999 года НАСА начало полнодвигательные испытания горячим пламенем, с 20-секундным испытанием для демонстрации всей системы двигателя. [12] Двигатель был испытан на полной мощности в течение 155 секунд 1 июля 1999 года. [13] Всего на оставшуюся часть 1999 года было запланировано 85 испытаний. По состоянию на 2000 год было проведено 48 испытаний на трех двигателях с использованием трех испытаний. стоит. [14]

Первый двигатель был установлен на транспортном средстве X-34 A1, которое было представлено 30 апреля 1999 года в Центре летных исследований НАСА Драйден [15].

Программа Fastrac была отменена в 2001 году [16] После того, как FASTRAC НАСА пыталось спасти эту конструкцию для использования в других ракетах , такие как Rotary Rocket «ы Roton и Orbital » s X-34 проект. Обозначение ракетного двигателя изменено с Fastrac 60K на Marshall Center - 1 (MC-1). Проект MC-1 был закрыт к июлю 2009 г., после того как проект X-34 был закрыт в марте 2009 г. [17]

Двигатель никогда не запускался, но при сотрудничестве с НАСА большая часть конструкции и технологий MC-1 была принята SpaceX для своего двигателя Merlin 1A . [18]

Компоненты [ править ]

НАСА сотрудничало с отраслевыми партнерами, чтобы достичь основной цели - использовать готовые коммерческие компоненты. В число отраслевых партнеров входили Summa Technology Inc., Allied Signal Inc., Marotta Scientific Controls Inc., Barber-Nichols Inc. и Thiokol Propulsion .

Наследие [ править ]

Основные принципы конструкции Fastrac (а именно, игольчатый инжектор и камера с абляционным охлаждением) остались в двигателе SpaceX Merlin 1A , который использовал турбонасос от того же субподрядчика. [18] Merlin-1A был несколько больше с тягой 77 000 фунтов-силы (340 кН) по сравнению с 60 000 фунтов-силы (270 кН) у Fastrac. Та же базовая конструкция обеспечивала гораздо более высокие уровни тяги после модернизации турбонасоса. Варианты Merlin-1D достигают 190 000 фунтов силы (850 кН) тяги по состоянию на май 2018 года [19], хотя теперь камера сгорания имеет регенеративное охлаждение . [20]

Технические характеристики [ править ]

  • Вакуумная тяга: 60000 фунтов силы (270 кН)
  • Удельный импульс в вакууме: 314 с (3,0 кН · с / кг)
  • Давление в камере: 633 фунтов на квадратный дюйм [21]
  • Общий массовый расход: 91,90 кг / с
  • Давление газогенератора: 39,64 бар
  • Температура газогенератора: 888,89 К
  • Диаметр горловины: 0,22 м
  • Топливо: РП-1 (керосин ракетный).
  • Окислитель: жидкий кислород

См. Также [ править ]

  • Мерлин (ракетный двигатель) Разгонный двигатель SpaceX
  • Пустельга (ракетный двигатель) Малогабаритный разгонный блок SpaceX для Falcon-1
  • Двигатель РД-180 РП-1 в настоящее время используется в США.
  • Двигатель RS-27A RP-1 в настоящее время используется в США.
  • Современный российский двигатель РД-191 РП-1
  • Рекордный двигатель НК-33 РП-1, первая ступень «Союз 2-1-в», используемый компанией Orbital Sciences в ракете -носителе Антарес 100-й серии.
  • Ф-1 (ракетный двигатель)
  • Палач (ракетный двигатель)

Ссылки [ править ]

 В эту статью включены материалы, являющиеся  общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .

  1. ^ "Турбонасосы ракетных двигателей" (PDF) . Парикмахерская Николс . Проверено 7 сентября 2019 года .
  2. ^ Системы Анализ High Thrust Недорогое ракетного двигателя (PDF) , в архиве от оригинала (PDF) на 2016-03-04 , извлекаются 2012-03-31
  3. ^ a b "Индекс астронавтики энциклопедии: 1" . www.astronautix.com .
  4. ^ «HugeDomains.com - NasaSolutions.com продается (Nasa Solutions)» . www.hugedomains.com . Cite использует общий заголовок ( справка )
  5. ^ 40K Fastrac II Bantam Test , заархивировано из оригинала 21 июля 2015 г. , извлечено 11 января 2015 г.
  6. ^ «Изготовление композитной камеры сгорания / сопла для двигателя Fastrac» (PDF) . Проверено 6 сентября 2019 года .
  7. ^ "Программа целостности твердого двигателя для проверяемой повышенной надежности твердотопливного ракетного двигателя" . Проверено 6 сентября 2019 года .
  8. ^ "Турбонасосы ракетных двигателей" . Проверено 6 сентября 2019 года .
  9. ^ "Fastrac Engine - ускорение для недорогого космического запуска" .
  10. ^ {цитировать в Интернете | url = http://www.astronautix.com/f/fastrac.html | accessdate = 6 сентября 2019 г. | title = Fastrac}}
  11. ^ "Сервер технических отчетов НАСА (NTRS) - Программа испытаний компонентов газогенератора двигателя NASA Fastrac и результаты" .
  12. ^ «Fastrac Full-Engine, испытание горячим пламенем прошло успешно» . Проверено 6 сентября 2019 .
  13. ^ «Двигатель X-34 Fastrac протестирован» . Проверено 7 сентября 2019 года .
  14. ^ Состояние разработки двигателя NASA MC-1 (Fastrac) (PDF)
  15. ^ "Турбонасосы ракетных двигателей" . Проверено 6 сентября 2019 года .
  16. ^ 40K Fastrac II Bantam Test , заархивировано из оригинала 21 июля 2015 г. , извлечено 11 января 2015 г.
  17. ^ "Программа испытаний Центра Маршалла-1 (MC-1)" . Проверено 7 сентября 2019 года .
  18. ^ а б "Турбонасосы ракетных двигателей | Барбер Николс" . www.barber-nichols.com .
  19. ^ Бергер, Эрик [@SciGuySpace] (10 мая 2018 г.). «Маск: тяга ракетного двигателя Merlin увеличилась на 8 процентов, до 190 000 фунтов силы» (твит) - через Twitter .
  20. ^ Пресс-кит миссии SpaceX CASSIOPE (сентябрь 2013 г.), стр. 10 (PDF)
  21. ^ "Тяговая камера с регенеративным охлаждением для двигателя FASTRAC" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 24.07.2018.
Примечание
  • "Программа двигателей NASA FASTRAC" . 1999 г.
  • Ballard, RO; Олив, Т.: Состояние разработки двигателя NASA MC-1 (Fastrac); Конференция и выставка по совместным двигательным установкам AIAA / ASME / SAE / ASEE, 2000 г., Хантсвилл, Алабама, AIAA 2000-3898

Внешние ссылки [ править ]

  • Обзор NASA Fastrac. 1999 г.