| Merlín 1D | |
|---|---|
| LRE "Merlín 1D" SpaceX . | |
| Tipo de | LRE |
| Combustible | queroseno |
| oxidante | oxígeno líquido |
| cámaras de combustión | una |
| País | EE.UU |
| Uso | |
| Tiempo de funcionamiento |
desde 2006 (versión 1A) desde 2013 (versión 1D) [1] |
| Solicitud |
" Falcon 1 ", " Falcon 1e " (1ra etapa) " Falcon 9 ", " Falcon 9 1.1 " " Falcon Heavy " (todas las etapas) |
| Desarrollo |
Merlín: "1A"; "1B"; "1C"; "Vacío 1C"; "1D"; "Vacío 1D" |
| Producción | |
| Constructor | SpaceX , Estados Unidos |
Características de peso y tamaño. |
|
| Peso | 450-490 kg [2] |
| Características de funcionamiento | |
| empuje |
Vacío: 914 kN [3] Nivel del mar: 852,2 kN [3] |
| Impulso específico |
Vacío: 311 s [2] Nivel del mar: 282 s [2] Vacío (Vacío Merlin 1D): 340 s [2] |
| Horas Laborales |
180 s (Merlin 1D) 375 s (Merlin 1D Vacío) [3] |
| Presión en la cámara de combustión |
9,7 MPa (97 atmósferas ) [2] |
| Grado de expansión |
Merlin 1D: 16 [2] Merlin 1D Vacío: 117 [2] |
| relación empuje-peso | 179.8 [4] |
| Encendido | Químico (una mezcla de trietilaluminio y trietilboro ) [2] |
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Merlin ([ˈmərlən], merlin del inglés - " derbnik ") es un motor de cohete de combustible líquido (LRE) de SpaceX (EE. UU.). El vapor de queroseno-oxígeno se utiliza como combustible. El motor se reutiliza después de que la primera etapa haya aterrizado en un puerto espacial o plataforma flotante en alta mar ( ASDS ).
Diseñado para su uso en vehículos de lanzamiento (LV) de la familia Falcon . El vehículo de lanzamiento Falcon 9 usa este motor en la primera y segunda etapa, el Falcon 1 usa un Merlin en la primera etapa, se planeó usar en el proyecto Falcon 1e . El vehículo de lanzamiento Falcon Heavy utiliza 27 motores Merlin en tres bloques de la primera etapa y 1 motor en la segunda etapa.
El queroseno se utiliza como combustible, el oxígeno líquido es un agente oxidante.
El motor "Merlin" utiliza inyectores de pines . Este tipo de inyector se utilizó por primera vez en el programa Apolo de la NASA en el motor de aterrizaje lunar , que fue uno de los segmentos más críticos de ese programa. Los componentes del combustible se alimentan a través de una turbobomba de doble impulsor (diseñada y fabricada por Barber-Nichols [5] ) ubicada en el mismo eje. La bomba también envía queroseno a alta presión al sistema de control hidráulico, que luego se descarga en el canal de baja presión. Esto elimina la necesidad de un sistema hidráulico separado para el control del vector de empuje y garantiza su funcionamiento durante todo el funcionamiento del motor cohete Merlin.
En 2009, se produjeron tres versiones del motor cohete Merlin . El motor del vehículo de lanzamiento Falcon 1 utiliza un tubo de escape móvil TNA para controlar el balanceo. LRE "Merlin" en la versión para "Falcon 9" tiene un diseño casi idéntico con la excepción de un sistema de escape fijo. "Merlin" también se usa en la segunda etapa del vehículo de lanzamiento. En este caso, el motor está equipado con una tobera con mayor relación de expansión, que está optimizada para operar en vacío, y tiene un sistema de estrangulación en el rango de 60-100%. [6]
La versión original del motor Merlin 1A usaba una cámara barata y una boquilla enfriada por ablación. La fibra de carbono del material compuesto de la superficie interior es arrastrada gradualmente por el gas caliente que sale durante el funcionamiento del motor, eliminando el calor junto con el material perdido. Este tipo de motor se usó dos veces: la primera vez el 24 de marzo de 2006 , cuando el motor experimentó una fuga de combustible, lo que provocó un accidente poco después del inicio del vuelo [7] [8] , la segunda vez el 24 de marzo , 2007 , cuando funcionó con éxito. En ambos casos, el motor se utilizó en el " Falcon 1 ". [9] [10]
El Merlin 1B LRE es una versión mejorada desarrollada por SpaceX para el vehículo de lanzamiento Falcon 1 . Se suponía que tenía un empuje aumentado a 39 tf en comparación con los 35 tf del Merlin 1A. La potencia de la turbina principal se ha incrementado de 1.490 kW a 1.860 kW . Se planeó utilizar "Merlin 1B" en el vehículo de lanzamiento pesado "Falcon 9" , que se suponía que tendría nueve de estos motores en la primera etapa. Sobre la base de la experiencia fallida de usar el motor del modelo anterior, se decidió no desarrollar más esta versión, sino centrarse en el motor de cohete de propulsante líquido refrigerado por regeneración "Merlin 1C". Desarrollo terminado. [9] [10]
LRE "Merlin 1C" utiliza una boquilla y una cámara de combustión con refrigeración regenerativa, pasó las pruebas en tierra con una duración de 170 s (tiempo en vuelo) en noviembre de 2007. [11] [12]
En el caso de uso en el vehículo de lanzamiento Falcon 1 , el Merlin 1C tenía un empuje a nivel del mar de 35,4 tf y 40,8 tf en vacío, el impulso específico en vacío es de 302,5 s . El consumo de combustible de este motor es de 136 kg / s . Para un "Merlin 1C" se realizaron pruebas con una duración total de 27 minutos , que es diez veces el tiempo de funcionamiento del motor cohete durante el vuelo del " Falcon 1 ". [13]
El motor de cohete Merlin 1C se utilizó por primera vez para el tercer vuelo fallido del vehículo de lanzamiento Falcon 1 . Al hablar sobre la falla, el CEO de SpaceX , Elon Musk , señaló que "el vuelo de la primera etapa con el nuevo Merlin 1C instalado, que se utilizará en el vehículo de lanzamiento Falcon 9 , salió a la perfección". [14] El motor se utilizó en el cuarto vuelo exitoso del Falcon 1 el 28 de septiembre de 2008. [quince]
El motor es una modificación del "Merlin 1C" y se instaló en la segunda etapa de los cohetes Falcon 9 v1.0. Para mejorar el funcionamiento en vacío, tiene un alto grado de expansión de la boquilla, [16] que se enfría por reirradiación de calor. En el vacío, el motor tiene un empuje de 42 tf y un impulso específico de 342 s [17] . El 10 de marzo de 2009, SpaceX anunció en un comunicado de prensa que había probado con éxito el motor de cohete Merlin 1C Vacuum .
El Merlin 1D LRE es una actualización del motor Merlin 1C. Instalado en la primera etapa de los cohetes Falcon 9 v1.1. Empuje a nivel del mar - 66,6 tf , en vacío - 73,4 tf . La relación empuje -peso es ligeramente superior a 150. El peso del motor es de 489 kg. El impulso específico al nivel del mar es de 282 s, en el vacío es de 311 s [18] . Se supone que el recurso del motor permite el uso repetido en caso de retorno y aterrizaje suave de la primera etapa, hasta cuarenta veces. [19] Una diferencia importante entre el motor 1D y el motor 1C es la aceleración entre el 70 y el 100 % del empuje. Se utiliza el estrangulamiento :
El primer lanzamiento de un cohete portador con motor Merlin 1D tuvo lugar el 29 de septiembre de 2013 [20] . Según los desarrolladores del motor, la acumulación del motor permite aumentar el empuje al nivel del mar de 666 a 730 kN [21] .
El motor es una modificación del Merlin 1D y está instalado en la segunda etapa de los cohetes Falcon 9 v1.1. A diferencia del modelo base, tiene una relación de expansión de la boquilla de 117 para mejorar el rendimiento del vacío. La tobera se enfría por reirradiación de calor. El empuje del motor en el vacío es de 80 tf (801 kN ), el impulso específico es de 340 s [22] (según otras fuentes, 347 s [23] ). El tiempo de funcionamiento del motor durante el vuelo es de hasta 375 s [24] . Se utilizó por primera vez en el lanzamiento el 29 de septiembre de 2013.
Versión forzada del motor 1D. Montado en las primeras etapas de los cohetes Falcon 9 FT y Falcon Heavy . Aumento de la presión en la cámara de combustión debido al uso de combustible sobreenfriado (hasta -7 ° C) y oxidante (hasta -207 ° C) [25] [26] [27] [28] . El empuje del motor aumentó un 8% de 780 kN (78 tf) a unos 845 kN (84,5 tf) al nivel del mar [29] . Gracias a esto, además de la cantidad adicional de combustible en la versión FT del cohete, la carga útil máxima del LEO aumentó a 22,8 toneladas en la versión fungible y 15,8 toneladas en la versión reutilizable. El Falcon 9 FT podrá levantar hasta 8,3 toneladas en una órbita de geotransferencia en un solo uso o alrededor de 5,5 toneladas en una versión reutilizable. Por lo tanto, el Falcon 9 pasó a la clase de vehículos de lanzamiento pesados.
Modificación del motor 1D+ para instalación en la segunda etapa de los cohetes Falcon 9 FT y Falcon Heavy . Operado desde el 22 de diciembre de 2015.
| Motor | Merlín 1A | Merlín 1Ci | Merlín 1C | Merlín 1C Vca | Merlín 1C+ | Merlín 1D | Merlín 1D Vac | Merlín 1D+ | Merlín 1D Vac+ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Uso | Halcón 1
(experimentado) |
Halcón 1 (mejorado) |
halcón 1e, Halcón 9 v1.0 |
Halcón 9 v1.0 | Halcón 9 v2.0 (no construido) |
Halcón 9 v1.1,
Halcón 9 v1.1R |
Halcón 9 v1.1,
Halcón 9 v1.1R |
Halcón 9FT | Halcón 9FT |
| Relación LCD / RP-1 | 2.17 | 2.17 | 2.17 | 2.17 | 2.17 | 2.34 | 2.36 | 2.36 | 2.38 |
| Empuje al nivel del mar, kN | 330 | 355 | 354 | - | 555 | 666 | - | 845 [30] | - |
| Empuje en vacío, kN | 376 | 401 | 408 | 420 | 628 | 734 | 801 | 914 [30] | 934 [31] |
| SI al nivel del mar, s | 253.7 | 264.5 | 267 | - | 275 | 282 | - | 286 | - |
| interfaz de usuario en el vacío, s | 288.5 | 302.5 | 304.8 | 336 | 311 | 320 | 347 | 321 | 347 |
| Presión en la cámara de combustión, MPa | 5.39 | 6.08 | 6.14 | 6.14 | 6.77 | 9.72 | 9.72 | 10.8 | 10.8 |
| Relación de expansión de la boquilla | 14.5 | dieciséis | dieciséis | 117 | ? | 21.4 | 117 | 21.4 | 117 |