Мерлин двигатель – Мерлин (ракетный двигатель) — Википедия. Что такое Мерлин (ракетный двигатель)

Содержание

Мерлин (ракетный двигатель) — Википедия

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, планировалось использование в проекте «Falcon 1e». В самом мощном проекте SpaceX — РН «Falcon Heavy» — используется 27 двигателей Merlin на 3 носителях первой ступени и 1 двигатель — на второй ступени.

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».

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 оснащён соплом с бо́льшим коэффициентом расширения, которое оптимизировано для работы в вакууме, и имеет систему дросселирования в диапазоне 60—100 %.[5]

Merlin 1A[править | править код]

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[6][7], второй раз 24 марта 2007 года, когда он отработал успешно. В обоих случаях двигатель использовался на «Falcon 1».[8][9]

Merlin 1В[править | править код]

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.[8][9]

Merlin 1С[править | править код]

ЖРД «Merlin 1C» использует регенеративно-охлаждаемое сопло и камеру сгорания, прошёл наземные испытания длительностью 170 с (время работы в полёте) в ноябре 2007 года.[10][11]

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 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».[12]

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.»[13] Двигатель использовался в четвёртом удачном полёте «Фалькон 1» 28 сентября 2008 года.[14]

Merlin 1С Vacuum[править | править код]

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,[15] которое охлаждается переизлучением тепла. В вакууме двигатель имеет тягу 42 тс и удельный импульс 342 с[16]. 10 марта 2009 года SpaceX сообщила в пресс-выпуске об успешном испытании ЖРД «Merlin 1C Vacuum».

Merlin 1D[править | править код]

ЖРД Merlin 1D является модернизацией двигателя Merlin 1C. Устанавливается на первую ступень ракет Falcon 9 v1.1. 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[17]. Ресурс двигателя допускает неоднократное использование в случае возвращения и мягкой посадки первой ступени, предполагается — до сорока раз.[18] 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[19]. По заявлению разработчиков двигателя, задел двигателя позволяет увеличить тягу на уровне моря c 666 до 730 кН[20].

Merlin 1D Vacuum[править | править код]

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[21] (по другим данным — 347с[22]). Время работы двигателя во время полёта — до 375 с[23]. Впервые был использован при запуске 29 сентября 2013 года.

Merlin 1D+[править | править код]

Форсированная версия двигателя 1D. Устанавливается на первые ступени ракет Falcon 9 FT и Falcon Heavy. Повышено давление в камере сгорания за счёт использования переохлажденных топлива (до -7°C) и окислителя (до -207°C)[24][25][26][27]. Тяга двигателя увеличена на 8 % с 780 кН (78 тс) до около 845 кН (84,5 тс) на уровне моря[28]. 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 около 5,5 тонн в многоразовом варианте. Таким образом, Falcon 9 перешёл в класс тяжёлых ракет-носителей.

Merlin 1D Vacuum +[править | править код]

Модификация двигателя 1D+ для установки на вторую ступень ракет Falcon 9 FT и Falcon Heavy. Эксплуатируется с 22 декабря 2015 года.

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 ЖК / 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

Мерлин (ракетный двигатель) — Википедия

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

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 оснащён соплом с бо́льшим коэффициентом расширения, которое оптимизировано для работы в вакууме, и имеет систему дросселирования в диапазоне 60—100 %.[5]

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[6][7], второй раз 24 марта 2007 года, когда он отработал успешно. В обоих случаях двигатель использовался на «Falcon 1».[8][9]

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.[8][9]

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.[10][11]

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 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».[12]

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.»[13] Двигатель использовался в четвёртом удачном полёте «Фалькон 1» 28 сентября 2008 года.[14]

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,[15] которое охлаждается переизлучением тепла. В вакууме двигатель имеет тягу 42 тс и удельный импульс 342 с[16]. 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. 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[17]. Ресурс двигателя допускает неоднократное использование в случае возвращения и мягкой посадки первой ступени, предполагается — до сорока раз.[18] 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[19]. По заявлению разработчиков двигателя, задел двигателя позволяет увеличить тягу на уровне моря c 666 до 730 кН[20].

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[21] (по другим данным — 347с[22]). Время работы двигателя во время полёта — до 375 с[23]. Впервые был использован при запуске 29 сентября 2013 года.

Merlin 1D+

Форсированная версия двигателя 1D. Устанавливается на первые ступени ракет Falcon 9 FT и Falcon Heavy. Повышено давление в камере сгорания за счёт использования переохлажденных топлива (до -7°C) и окислителя (до -207°C)[24][25][26][27]. Тяга двигателя увеличена на 8 % с 780 кН (78 тс) до около 845 кН (84,5 тс) на уровне моря[28]. 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 около 5,5 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 и Falcon Heavy. Эксплуатируется с 22 декабря 2015 года.

Характеристики линейки двигателей Merlin[22]

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 ЖК / 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

Примечания

Ссылки

Мерлин (ракетный двигатель) — Википедия

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

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 %.[5]

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[6][7], второй раз 24 марта 2007 года, когда он отработал успешно. В обоих случаях двигатель использовался на «Falcon 1».[8][9]

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.[8][9]

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.[10][11]

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».[12]

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.»[13] Двигатель использовался в четвёртом удачном полёте «Фалькон 1» 28 сентября 2008 года.[14]

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,[15] которое охлаждается переизлучением тепла. В вакууме двигатель имеет тягу 42 тс и удельный импульс 342 с[16]. 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. 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[17]. Ресурс двигателя допускает неоднократное использование в случае возвращения и мягкой посадки первой ступени, предполагается — до сорока раз.[18] 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[19]. По заявлению разработчиков двигателя, задел двигателя позволяет увеличить тягу на уровне моря c 666 до 730 кН[20].

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[21] (по другим данным — 347с[22]). Время работы двигателя во время полёта — до 375 с[23]. Впервые был использован при запуске 29 сентября 2013 года.

Merlin 1D+

Форсированная версия двигателя 1D. Устанавливается на первые ступени ракет Falcon 9 FT и Falcon Heavy. Повышено давление в камере сгорания за счёт использования переохлажденных топлива (до -7°C) и окислителя (до -207°C)[24][25][26][27]. Тяга двигателя увеличена на 8 % с 780 кН (176 000 фунт-сил) до около 845 кН (190 000 фунт-сил) на уровне моря[28]. 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 более 7 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 и Falcon Heavy. Тяга двигателя увеличена на 5 % до 978 кН (220 000 фунт-сил)[28]. Эксплуатируется с 22 декабря 2015 года.

Характеристики линейки двигателей Merlin[22]

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

Примечания

Ссылки

Merlin (ракетный двигатель) — это… Что такое Merlin (ракетный двигатель)?

Merlin (Мерлин)
ЖРД «Мерлин 1А» SpaceX.
Тип: ЖРД
Топливо: керосин
Окислитель: жидкий кислород
Камер сгорания: 1
Страна: США
Использование:
Время эксплуатации: 2006 г — используется
Применение: «Фалькон 1», «Фалькон 1е» (1-я ступень)
«Фалькон 9», «Фалькон Хэви» (все ступени)
Развитие: Мерлин:
«1А»; «1В»; «1С»; «Вакуум»; «1D»
Производство:
Конструктор: SpaceX, США
Массогабаритные
характеристики
Диаметр: 1 250 мм
Рабочие характеристики
Тяга: Вакуум: 49.2 тс
Ур.моря: 43.1 тс
Удельный импульс: Вакуум: 304.8 c
(2990 м/c)[1]
Ур.моря: 266 c
(2609 м/c)[1]
Время работы: 170 c
Давление в камере сгорания: 6.77 MPa (67 атм.)[1]
Степень расширения: 14.5
Тяговооружённость: 92

«Ме́рлин» (англ. Merlin) — жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) компании SpaceX, США. Предназначен для использования на ракетах семейства «Фалькон». РН «Фалькон 9» использует этот двигатель на первой и второй ступенях, «Фалькон 1» использует один «Мерлин» на первой ступени, один из проектов SpaceX — РН «Фалькон 1e» должна использовать его также на первой ступени. В самом мощном проекте SpaceX — РН «Фалькон Хэви» — предполагается использование 28-ми двигателей Мерлин на всех ступенях. ЖРД «Мерлин» открытого цикла. В качестве горючего используется керосин, окислителем является жидкий кислород. Двигатель предполагается использовать повторно после приводнения и спасения отработавшей ступени в море.

Штифтовая форсунка была использована впервые в программе «Аполлон» НАСА на двигателе посадочной ступени лунного модуля, который являлся одним из наиболее критических сегментов этой программы. Аналогичная используется в камере сгорания «Мерлина». 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 ее функционирование в течение всего времени работы ЖРД «Мерлин».

Варианты двигателя

На 2009 год производились три версии ЖРД «Мерлин». Двигатель для РН «Фалькон 1» использует для управлением по крену перемещаемый выхлопной патрубок ТНА. ЖРД «Мерлин» в варианте для «Фалькон 9» практически идентичен по конструкции за исключением фиксированной системы выхлопа. «Мерлин» 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 диапазон дросселирования в диапазоне 60-100 %.[2]

Мерлин 1A

Исходная версия двигателя «Мерлин 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 полета[3][4], второй раз 24 марта 2007 года, когда он отработал успешно. В обоих случаях двигатель использовался на «Фалькон 1».[5][6]

Мерлин 1В

ЖРД «Мерлин 1В» — усовершенствованная версия, разрабатывавшаяся SpaceX для РН «Фалькон 1». Должен был иметь увеличенную до 39 тс тягу по сравнению с 35 тс у «Мерлина 1А». Мощность основной турбины увеличена с 1 490 кВт до 1 860 кВт. «Мерлин 1В» планировалось использовать на тяжелой РН «Фалькон 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 «Мерлин 1С». Разработка прекращена.[5][6]

Мерлин 1С

ЖРД «Мерлин 1C» использует регенеративно охлаждаемое сопло и камеру сгорания, прошел наземные испытания длительностью 170 с (время работы в полете) в ноябре 2007 года.[7][8]

В случае использования на РН «Фалькон 1», «Мерлин 1C» имел тягу на уровне моря 35.4 тс и в вакууме 40.8 тс, удельный импульс в вакууме составляет 302.5 с. Потребление компонентов топлива этим двигателем составляет 136 кг/с. Для одного «Мерлин 1C» были проведены испытания общей продолжительностью 27 мин, что десятикратно превосходит время работы ЖРД в ходе полета «Фалькон 1».[9]

ЖРД «Мерлин 1C» был впервые использован для неудачного третьего полета РН «Фалькон 1». При обсуждении неудачи глава SpaceX Элон Маск отметил, что «полет первой ступени с установленным новым „Мерлин 1C“, который будет использоваться на РН „Фалькон 9“, прошел идеально.»[10] Двигатель использовался в четвертом удачном полете «Фалькон 1» 28 сентября 2008 года.[11]

Мерлин Вакуум

10 марта 2009 года SpaceX информировала в пресс-релизе об успешном испытании ЖРД «Мерлин Вакуум». Двигатель основывается на «Мерлин 1C», но имеет большую степень расширения сопла для оптимизации работы в вакууме,[1] которое охлаждается переизлучением тепла. Тяга двигателя в вакууме составляет 42 тс и удельный импульс 342 с.[12]

Дополнительные замечания

Так как варианты ЖРД «Мерлин 1C» и «Мерлин Вакуум» проходят программу испытаний и модернизации, параметры, публикуемые сейчас[13] (например, в таблице вверху справа), отличаются от данных, заявленных по этим двигателям изначально. Следует ожидать дальнейшего улучшения данных по тяге и удельному импульсу.

См. также

Примечания

Ссылки

Мерлин (ракетный двигатель) — Википедия

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

Видео по теме

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 %.[5]

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[6][7], второй раз 24 марта 2007 года, когда он отработал успешно. В обоих случаях двигатель использовался на «Falcon 1».[8][9]

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.[8][9]

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.[10][11]

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».[12]

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.»[13] Двигатель использовался в четвёртом удачном полёте «Фалькон 1» 28 сентября 2008 года.[14]

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,[15] которое охлаждается переизлучением тепла. В вакууме двигатель имеет тягу 42 тс и удельный импульс 342 с[16]. 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. 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[17]. Ресурс двигателя допускает неоднократное использование в случае возвращения и мягкой посадки первой ступени, предполагается — до сорока раз.[18] 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[19]. По заявлению разработчиков двигателя, задел двигателя позволяет увеличить тягу на уровне моря c 666 до 730 кН[20].

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[21] (по другим данным — 347с[22]). Время работы двигателя во время полёта — до 375 с[23]. Впервые был использован при запуске 29 сентября 2013 года.

Merlin 1D+

Форсированная версия двигателя 1D. Устанавливается на первые ступени ракет Falcon 9 FT и Falcon Heavy. Повышено давление в камере сгорания за счёт использования переохлажденных топлива (до -7°C) и окислителя (до -207°C)[24][25][26][27]. Тяга двигателя увеличена на 8 % с 780 кН (176 000 фунт-сил) до около 845 кН (190 000 фунт-сил) на уровне моря[28]. 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 более 7 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 и Falcon Heavy. Тяга двигателя увеличена на 5 % до 978 кН (220 000 фунт-сил)[28]. Эксплуатируется с 22 декабря 2015 года.

Характеристики линейки двигателей Merlin[22]

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

Примечания

Ссылки

Мерлин (двигатель) Википедия

Rolls-Royce Merlin
Rolls-Royce Merlin.jpg
Производитель Rolls-Royce Limited
Годы производства 1933 год — 1950 год
Объём 27 л
Мощность 1 290 л.с. (962 кВт) при 3 000 об/мин на взлётном режиме
Удельная мощность 35,6 кВт/л (47,8 л.с./л)
Степень сжатия 6:1
Диаметр цилиндров 137,16 мм
Ход поршня 152,4 мм
Количество цилиндров 12
Клапаны Два впускных и два выпускных клапана на цилиндр
Тип топлива бензин с октановым числом 100
Система смазки Сухой картер с одним масляным насосом
Система охлаждения жидкостная под давлением, теплоноситель — смесь 70 % воды и 30 % этиленгликоля. Система охлаждения нагнетателя независима от системы охлаждения двигателя
Расход топлива 177 л/ч — 400 л/ч
Длина 2 253 мм
Ширина 781 мм
Высота 1 016 мм
Сухой вес 744 кг

Роллс-Ройс Мерлин (англ. Rolls-Royce Merlin) — семейство английских авиационных двенадцатицилиндровых V-образных поршневых двигателей жидкостного охлаждения рабочим объёмом 27 л. Разработан и выпускался компанией Rolls-Royce Limited. Первоначально имел обозначение PV-12, затем в соответствии с традиционной системой наименования авиационных двигателей Роллс-Ройс по названиям хищных птиц получил имя Merlin — английское название дербника.

Один из самых массовых авиационных двигателей, всего компанией Rolls-Royce Limited и по лицензии выпущено почти 150 000 штук. Применялся на Avro Lancaster, De Havilland Mosquito, Supermarine Spitfire, Hawker Hurricane, North American P-51 Mustang и многих других самолётах периода Второй мировой войны.

Первый запуск PV-12 состоялся 1933 г. и, после нескольких модификаций, в 1936 г. были выпущены первые серийные варианты. Первыми принятыми на вооружение самолётами, на которых устанавливался «Мерлин», были Fairey Battle, Hawker Hurricane и Supermarine Spitfire. Больше всего «Мерлинов» было изготовлено для четырёхдвигательного тяжёлого бомбардировщика Avro Lancaster; тем не менее, двигатель наиболее тесно ассоциируется со «Спитфайром», начиная с первого полёта «Спитфайра» в 1936 г. Ряд быстро внедрявшихся разработок, вызванных потребностями военного времени, заметно улучшили характеристики и долговечность двигателя.

Считающийся одним из британских символов,[1] «Мерлин» был одним из наиболее удачных авиационных двигателей периода Второй Мировой войны, и множество модификаций выпускалось фирмой Роллс-Ройс в Дерби, Кру и Глазго,[2] так же, как и подразделением фирмы «Форд» в Великобритании Ford of Britain (англ.)русск. на их предприятии Trafford Park factory (англ.)русск. около Манчестера.[3] Под наименованием Packard V-1650 (англ.)русск. одна из модификаций «Мерлина» выпускалась в Соединённых Штатах. Производство было завершено в 1950 г. после выпуска в общей сложности почти 150 000 двигателей, последние модификации устанавливались на пассажирские и военно-транспортные самолёты.

На военных самолётах «Мерлина» заменил его более мощный преемник Rolls-Royce Griffon. Двигатели «Мерлин» и по сей день эксплуатируются Королевскиими ВВС на самолётах Battle of Britain Memorial Flight (англ.)русск., эскадрильи ист

Мерлин (ракетный двигатель) Википедия

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, планировалось использование в проекте «Falcon 1e». В самом мощном проекте SpaceX — РН «Falcon Heavy» — используется 27 двигателей Merlin на 3 носителях первой ступени и 1 двигатель — на второй ступени.

Разработка

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 оснащён соплом с бо́льшим коэффициентом расширения, которое оптимизировано для работы в вакууме, и имеет систему дросселирования в диапазоне 60—100 %.[5]

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[6][7], второй раз 24 марта 2007 года, когда он отработал успешно. В обоих случаях двигатель использовался на «Falcon 1».[8][9]

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.[8][9]

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.[10][11]

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 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».[12]

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.»[13] Двигатель использовался в четвёртом удачном полёте «Фалькон 1» 28 сентября 2008 года.[14]

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,[15] которое охлаждается переизлучением тепла. В вакууме двигатель имеет тягу 42 тс и удельный импульс 342 с[16]. 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. 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[17]. Ресурс двигателя допускает неоднократное использование в случае возвращения и мягкой посадки первой ступени, предполагается — до сорока раз.[18] 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[19]. По заявлению разработчиков двигателя, задел двигателя позволяет увеличить тягу на уровне моря c 666 до 730 кН[20].

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[21] (по другим данным — 347с[22]). Время работы двигателя во время полёта — до 375 с[23]. Впервые был использован при запуске 29 сентября 2013 года.

Merlin 1D+

Форсированная версия двигателя 1D. Устанавливается на первые ступени ракет Falcon 9 FT и Falcon Heavy. Повышено давление в камере сгорания за счёт использования переохлажденных топлива (до -7°C) и окислителя (до -207°C)[24][25][26][27]. Тяга двигателя увеличена на 8 % с 780 кН (78 тс) до около 845 кН (84,5 тс) на уровне моря[28]. 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 около 5,5 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 и Falcon Heavy. Эксплуатируется с 22 декабря 2015 года.

Характеристики линейки двигателей Merlin[22]

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 ЖК / 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

Примечания

Ссылки

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *