Anar al contingut

Merlín (motora eixida)

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

El Merlín és un motor d'eixida desenrollat per SpaceX per a usar-ho en les seues eixides Falcon 1, Falcon 9 i Falcon Heavy. El Merlín usa RP-1 i oxigen líquit com propelente en un cicle de propulsió en generador de gas. El motor Merlín està dissenyat per a la seua recuperació i rescat en el mar.

La tecnologia de "perno injector" en el cor del Merlín va ser usada en el Programa Apolo per al motor de descens del mòdul llunar, una de les fases més crítiques de la missió.

Per mig d'una turbobomba d'eix únic i impulsor dual s'administren els propergolés. Ademés, la turbobomba proporciona queroseno d'alta pressió per als actuadors hidràulics, que després recicla en l'entrada de baixa pressió. Açò evita la necessitat d'un sistema hidràulic separat i fa que no siga possible el fallo del vector de control per agotar-se el decorregut hidràulic. Hi ha un tercer us de la torbe-bomba, i és proporcionar potència per a pivotar l'escape de la turbina per a propòsits de control de la rotació.

Variants

[editar | editar còdic]

Tres versions del motor Merlín 1C estan en producció. El motor Merlín per al Falcon 1 té un escape de turbobomba mòvil que servix per a proporcionar control de rotació per mig de la vectorización de l'escape. El motor Merlín per a la primera etapa del Falcon 9 és molt semblat a la variant del Falcon 1 llevat que l'escape de la torbe-bomba no és mòvil. Finalment, el Merlín vacuum s'utilisa en la segona etapa del Falcon 9. Este motor es diferencia del de la primera etapa del Falcon 9 en que ampra una tovera d'escape major optimisada per a les operacions en el buit i pot ser accelerat entre el 60 i 100 per cent.[1]

Revisions

[editar | editar còdic]

Merlín 1A

[editar | editar còdic]

La versió inicial, el Merlín 1A, usava una tovera de fibra de carbono compost, barata i reutilisable que era gelada per contacte. Produïa 77.000 lbf (340 kN) d'espente. El Merlín 1A va volar solament dos voltes: La primera el 24 de març de 2006, quan va fallar i es va incendiar per una fuga de combustible just despuix de l'envolament,[2][3] i la segona volta el 21 de març de 2007, a on va tindre èxit.[4] En abdós ocasions el Merlín 1A va ser montat en la primera etapa del Falcon 1.[5][6]

Merlín 1B

[editar | editar còdic]

El motor d'eixida Merlín 1B és una versió millorada del motor Merlín desenrollada per SpaceX per a les seues llançadores Falcon 1, capaç de produir 85.000 lbf (380 kN) d'espente. El Merlín 1B va ser actualisat a partir del 1A en una turbina (de 1490 kW a 1860 kW).


Els plans inicials per al Merlín 1B eren ser part de la llançadora Falcon 9 Heavy, en la primera etapa de la qual hi hauria un grup de nou d'eixos motors. Per l'experiència del primer vol del Falcon 1, el 1B no seria usat en cap vehícul de vol. SpaceX ha canviat el desenroll del seu Merlín al del Merlín 1C, que és gelat per regeneració. Per tant el Merlín 1B mai va ser utilisat en una eixida.[5][6]

Merlin 1C

[editar | editar còdic]
El Merlín 1C en construcció en la fàbrica de SpaceX.

El Merlín 1C usa una tovera i una cámara gelades per regeneració, i va completar la prova d'ignició (170 segons) en novembre de 2007.[7][8]

Quan va estar configurat per al seu us en els vehículs Falcon 1, el Merlín 1C tenia un espente al nivell de la mar de 78.000 lbf (350 kN), un espente en el buit de 90.000 lbf (400 kN) i un impuls específic en el buit de 304 segons. En esta configuració el motor consumia 300 lb (140 kg) de propelente per segon. Les proves han segut dirigides en un únic motor Merlín 1C funcionant correctament un total de 27 minuts (contant juntes la duració de vàries proves), que equivalen a dèu vols complets del Falcon 1.[9]

Quan ha estat configurat per al seu us en els nous vehículs Falcon 1i i Falcon 9, el Merlín 1C ha tingut un espente al nivell de la mar de 125.000 lbf (560 kN), i un impuls específic de 300.[10]

En el fallanc tercer intent de llançar un Falcon 1 es va usar un Merlín 1C. Durant la discussió del fallo, Elon Musk va apuntar, "El vol de la nostra primera etapa, en el nou motor Merlín 1C que serà usat en el Falcon 9, va ser una image perfecta."[11] El Merlín 1C es va usar en l'exitós quart vol del Falcon 1 el 28 de setembre de 2008.[12]

Merlin 1D

[editar | editar còdic]

El motor Merlin 1D va ser desenrollat per SpaceX en 2011-2012, en el primer vol en 2013. El Merlin 1D va ser originalment (abril de 2011) dissenyat per a un espente de nivell de la mar de 620 kN (140.000 lbf).[13] En 2011, es va revelar[14] que el motor tindria un espente de buit de 690 kN (155.000 lbf), un impuls específic de buit (Isp) de 310 s, una relació d'expansió aumentada de 16 (front als 14.5 anteriors del Merlin 1C) i pressió de la cambra en el "sweet espot" de 9,7 MPa (1,410 psi). Una nova característica per al motor és la capacitat de estrangulación de 100% a 70%.[15] Els refinament posteriors del Merlin 1D s'han operat fins al 40% de l'espente total.[16]

Els objectius de disseny del nou motor inclouen una major fiabilitat (aument de la vida útil de la fatiga i aument dels màrgens tèrmics de la cambra i de la filtre), un rendiment millorat (objectiu de disseny d'espente de 140.000 lliures-força (620 kN) i una capacitat de l'accelerador de 70-100 per cent) i una major manufacturabilidad, menor número de peces i menys hores de treball).[17]


Quan es va completar la prova del motor en juny de 2012, SpaceX va declarar que el motor havia completat una prova completa de duració de la missió de 185 segons de llançament de 650 kN (147.000 lbf) d'espente i també va confirmar la relació d'espente a pes esperada va superar els 150.[18] A partir de novembre de 2012, la secció Merlin de la pàgina Falcon 9 descriu que el motor té un espente del nivell de la mar de 650 kN (147.000 lbf), un espente de buit de 720 kN (161.000 lbf), un impuls específic al nivell de la mar (ISP) de 282 S i un impuls específic de buit (Isp) de 311 s. [4] El motor té l'impuls específic més alt jamai alcançat per a un motor del generador del gas-eixida del motor de l'eixida. El 20 de març de 2013 SpaceX va anunciar que el motor Merlin 1D ha conseguit la calificació de vol. En juny de 2013, el primer vehícul de vol orbital per a utilisar el Merlin 1D, el Falcon 9 1.1 primera etapa, va completar les proves de desenroll.[19]

El primer vol del Falcon 9 en motors Merlin 1D va llançar el satèlit CASSIOPE per a l'Agència Espacial Canadenca. CASSIOPE, un satèlit de 360 kg (800 lliures) d'investigació meteorològica i de comunicacions, va ser llançat en una òrbita terrestre baixa (LEO) casi polar. El segon vol va ser el llançament de l'òrbita de transferència geosincrónica (GTO) de SES-8.[20][21]

La proporció bàsica de la mescla combustible / oxidant Merlin es controla per mig del dimensionament dels tubos de suministrament del propulsor a cada motor, en només una chicoteta cantitat del fluix total retallada per una "vàlvula de palometa controlada per servomotor" per a proporcionar un control fi del Mescla.[22]


El 24 de novembre de 2013, durant una teleconferencia conjunta de SES i SpaceX sobre el llançament de el SES-8, Elon Musk va declarar que el motor funcionava realment al 85% del seu potencial, i esperaven poder aumentar l'espente del nivell de la mar fins a Al voltant de 730 kN (165.000 lbf). [36] En juny de 2015, Tom Mueller va respondre a una pregunta sobre els índexs d'espente de Merlin 1D en Quora. Va precisar que el Merlin 1D té un pes de 470 kg (1.030 lb) incloent actuadors d'espente, un espente de buit de corrent de 723 kN (162,500 lbf) i un espente de buit aumentat de 825 kN (185,500 lbf), que encara pesa lo mateix . Estes sifres proporcionen una relació d'espente-pes actual de ≈158 i una relació d'espente-pes aumentada de ≈180. [2] Els motors millorats s'usen actualment en Falcon 9 full thrust, una iteración del llançador Falcon 9 en múltiples canvis. El vehícul es va llançar primer en el vol 20 en onze satèlits Orbcomm OG2.

En maig de 2016, SpaceX va anunciar plans per a aumentar encara més el Merlin 1D en aumentar l'espente de buit a 914 kN i l'espente del nivell de la mar a 845 kN; D'acort en SpaceX l'espente adicional aumentarà la capacitat de la càrrega útil del Falcon 9 LEO a al voltant de 22 tonellades mètriques en una missió completament desechable. SpaceX també va observar que a diferència de l'anterior iteración Full Thrust del vehícul Falcon 9, l'aument en el rendiment es deu únicament als motors millorats i no es planifiquen públicament atres canvis significatius al vehícul.

Merlin 1D Buide

[editar | editar còdic]

Una versió de buit del motor Merlin 1D es va desenrollar per al Falcon 9 v1.1 i el Falcon Heavy segona etapa.[23]

A finals de 2012, Elon Musk tuiteó una image del Merlin 1D Buit disparant en el lloc de prova i va declarar "Ara prova d'encendre el nostre motor més alvançat, el buit Merlin 1D, en 80 tonellades d'espente". Actualment, la pàgina oficial del producte Falcon 9 de SpaceX enumera l'espente del buit de Merlin en la segona etapa del llançador a 934 kN (210.000 lbf) i un impuls específic de 348 segons en condicions de buit. L'aument es deu a la major proporció d'expansió proporcionada pel funcionament en buit, ara 165: 1 utilisant una extensió actualisada de la filtre.[24]

D'acort en la Guia de l'usuari de la càrrega útil de SpaceX, el Merlin 1D Vacuum pot disminuir fins al 39% del seu espente màxim, o 360 kN (81.000 lbf).

Merlín Buit

[editar | editar còdic]

El 10 de març de 2009 un comunicat de prensa de SpaceX va anunciar l'èxit de la prova del motor Merlín Vacuum. El Merlín Vacuum, una variant del motor 1C, posseïx una secció d'escape major i una tovera significativament més gran per a maximizar l'eficiència del motor en el buit de l'espai. La seua cámara és gelada per regeneració mentres que la tovera d'aleació de niobi[1] és gelada per radiació. El motor proporciona un espente en el buit de 92.500 lbf (411 kN) i un impuls específic en el buit de 342 segons.[25] El primer motor Merlín Vacuum produït, dissenyat per volar com a motor de la segona etapa en el vol inaugural del Falcon 9 en 2010, va superar una prova de ingición per a l'inserció orbital de duració completa (329 segons) el 2 de giner de 2010.[26] A tota potència, el motor Merlín Vacuum va generar 411.000 N (92.500 lbs de força) d'espente, i va operar en el major rendiment mai abans vist en un motor d'eixida d'hidrocarbur americà.

Disseny

[editar | editar còdic]

Control de motors

[editar | editar còdic]

SpaceX usa un disseny de triple-redundància en les computadores del motor Merlín. El sistema usa tres computadores en cada unitat de processament, cada una corroborant constantment el procés de les atres, per a instanciar un disseny tolerant a falles. Una unitat de processament és part de cada u dels dèu motors Merlín (nou en la primera etapa, un en la segona etapa) usat en el Falcon 9.

Torbe-bomba

[editar | editar còdic]

La torbe-bomba usada en els motors Merlín 1A-1C que els alimenta en LOX/RP-1 va ser dissenyat i desenrollat per Barber-Nichols. Este gira a 36.000 revolucions per minut entregant 10 000 cavalls de força (7.500 kW).

Vore també

[editar | editar còdic]
TEPREL
SuperDraco

Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ 1,0 1,1 Erro en la cita: L'element <ref> no és vàlit; puix no n'hi ha una referència en text nomenada NSPO
  2. ↑ «[1]», Space.com.
  3. ↑ «[2]», SpaceX.com.
  4. ↑ «Demo Flight 2 Flight Review Update» (PDF). SpaceX. Archivat des d'el original, el 7 de giner de 2010. Consultat el 4 de març de 2010.
  5. ↑ 5,0 5,1 «SpaceX Completes Development of Rocket Engine for Falcon 1 and 9». Wired Science. Archivat des d'el original, el 19 de febrer de 2008. Consultat el 28 de febrer de 2008.
  6. ↑ 6,0 6,1 «SpaceX has magical goals for Falcon 9». Nasa Spaceflight. Consultat el 28 de febrer de 2008.
  7. ↑ Plantilla:Cite press
  8. ↑ Plantilla:Cite press
  9. ↑ Plantilla:Cite press
  10. ↑ «Falcon 1 Users Guide (Rev 7)» (PDF). SpaceX. Archivat des d'el original, el 7 de giner de 2010. Consultat el 4 de març de 2010.
  11. ↑ «SpaceX Falcon I fails during first stage flight». NASAspaceflight.
  12. ↑ «Sweet success at last for Falcon 1 rocket». Spaceflight Now. Consultat el 28 de setembre de 2008.
  13. ↑ Harwood, William. «World's biggest private space rocket planned». CBS. Consultat el 5 d'abril de 2011.
  14. ↑ Lindsey, Clark S.. «SpaceX Merlin 1D». Archivat des d'el original, el 11 d'octubre de 2012. Consultat el 6 d'agost de 2011.
  15. ↑ SpaceX Unveils Plans To Be World’s Top Rocket Maker. Recuperate le 28 de juny de 2014.
  16. ↑ https://twitter.com/elonmusk/status/728753234811060224
  17. ↑ Bergin, Chris. SpaceX to begin testing on Reusable Falcon 9 technology this year. Recuperate le 28 de decembre de 2012. ""– Increased reliability: Simplified design by eliminating components and sub-assemblies. Increased fatigue life. Increased chamber and nozzle thermal margins,” noted SpaceX in listing the improvements in work. – Improved Performance: Thrust increased from 95,000 lbf (siga level) to 140,000 lbf (siga level). Added throttle capability for range from 70-100 percent. Currently, it is necessary to shut off two engines during ascent. The Merlin 1D will make it possible to throttle all engines. Structure was remogau from the engine to make it lighter. – Improved Manufacturability: Simplified design to use lower cost manufacturing techniques. Reduced touch llabor and parts count. Increased in-house production at SpaceX.""
  18. ↑ «SpaceX CASSIOPE Mission Press Kit (Sept 2013) pg. 9».Consultat el 22 d'abril de 2017.
  19. ↑ «Merlin section of Falcon 9 page». SpaceX. Archivat des d'el original, el 15 de juliol de 2013. Consultat el 16 d'octubre de 2012.
  20. ↑ Rosenberg, Zach. SpaceX readies upgraded engines. Recuperate le 17 de març de 2012.
  21. ↑ Graham, William. Falcon 9 v1.1 successfully lofts SES-8 in milestone launch. Recuperate le 3 de decembre de 2013.
  22. ↑ «Servo Motors Survive Space X Launch Conditions». MICROMO/Faulhabler. Consultat el 14 d'agost de 2015. «the fuel-trim valve adjusts the mixture in real clave. The fuel-trim device consists of a servo-motor-controlled butterfly valve. To achieve the proper speed and torque, the design incorporates a planetary gearbox for a roughly 151:1 reduction ràtio, gearing internal to the unit. The shaft of the motor interfaços with the valve directly to make fine adjustments. 'The basic mixture ràtio is given by the sizing of the tubes, and a small amount of the flow of each one gets trimmed out,' explains Frefel. 'We only adjust a fraction of the whole fuel flow.'»
  23. ↑ «SpaceX Falcon 9 product page». Archivat des d'el original, el 1 de maig de 2013. Consultat el 1 de novembre de 2015.
  24. ↑ «Falcon 9 Launch Vehicle Payload User's Guide». Archivat des d'el original, el 14 de març de 2017. Consultat el 29 de novembre de 2015.
  25. ↑ Plantilla:Cite press
  26. ↑
    1. REDIRECCIÓN Plantilla:Cita video
«Race for Next Space Prize Ignites».   Wired. Archivat des d'el original, el 21 de febrer de 2007. Consultat el 4 de març de 2010.

Enllaços externs

[editar | editar còdic]
Space Exploration Technologies Corporation


Referències

[editar | editar còdic]


Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Merlín_(motora_eixida)&oldid=910703»