Fastrac era un motor de cohete líquido alimentado por bomba turbo . El motor fue diseñado por la NASA como parte del vehículo de lanzamiento reutilizable (RLV) X-34 de bajo costo [5] y como parte del proyecto Low Cost Booster Technology (LCBT, también conocido como Bantam). [6] Este motor se conoció más tarde como el motor MC-1 cuando se fusionó con el proyecto X-34 .
País de origen | Estados Unidos |
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Fabricante | NASA |
Solicitud | cohetes pequeños, baratos y prescindibles |
Motor de combustible líquido | |
Propulsor | LOX / RP-1 (queroseno de grado cohete) |
Ciclo | generador de gas |
Actuación | |
Empuje (vac.) | 60.000 lbf (270 kN) [1] |
Yo sp (vac.) | 314 s (3,0 km / s) [2] |
Dimensiones | |
Largo | 2,13 m (7 pies 0 pulgadas) [3] |
Diámetro | 1,22 m (4 pies 0 pulgadas) [3] |
Peso en seco | menos de 910 kg (2.010 lb) [4] |
Diseño
El motor de turbobomba fue diseñado para ser utilizado en un propulsor prescindible en el proyecto LCBT. Como resultado, esto llevó al uso de materiales compuestos debido a sus costos y velocidad de producción significativamente más bajos; esto también redujo la complejidad del motor ya que el combustible no se usó para enfriar las boquillas. Basándose en el conocimiento y la experiencia del transbordador espacial 's reutilizable Rocket Solid Motor (RSRM) y el sólido Programa de Integridad de propulsión (SPIP), [7] una sílice / material fenólico fue elegido para el ablativo liner con / superposición estructural epoxi de carbono.
El combustible del motor era una mezcla de oxígeno líquido y queroseno ( RP-1 ). Estos propulsores son utilizados por el motor cohete Saturn F1 . El queroseno no libera la misma energía que el hidrógeno que se utiliza con el transbordador espacial , pero es más barato y más fácil de manipular y almacenar. Los propulsores se alimentaron a través de una turbobomba LOX / RP-1 de doble impulsor y eje único . [8]
El motor se puso en marcha con un encendedor hipergólico para mantener un diseño simple. Se inyectó queroseno y el motor se puso en marcha. Los propulsores se alimentaron luego al generador de gas para mezclar y a la cámara de empuje para quemar.
El motor utiliza un ciclo generador de gas para impulsar la turbina de la turbobomba, que luego agota esta pequeña cantidad de combustible gastado. Este es el ciclo idéntico utilizado con los cohetes Saturno, pero mucho menos complejo que el sistema del motor del Transbordador Espacial.
El motor utilizaba una boquilla compuesta de fibra de carbono de bajo costo, prescindible y enfriada ablativamente y producía 60,000 lbf (285 kN) de empuje. Después de su uso, casi todas las piezas del motor son reutilizables. [9]
Durante la fase de investigación en 1999, cada motor Fastrac tuvo un costo de aproximadamente $ 1.2 millones. [10] Se esperaba que los costos de producción cayeran a $ 350,000 por motor.
Historia
Las pruebas de nivel del sistema del motor comenzaron en 1999 en el Centro Espacial Stennis . [11] Las pruebas anteriores se realizaron en componentes individuales en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales . La NASA comenzó las pruebas de motor completo y fuego caliente en marzo de 1999, con una prueba de 20 segundos para demostrar el sistema completo del motor. [12] El motor se probó a plena potencia durante 155 segundos el 1 de julio de 1999. [13] Se programaron un total de 85 pruebas para el resto de 1999. En 2000, se habían realizado 48 pruebas en tres motores utilizando tres pruebas. se levanta. [14]
El primer motor se instaló en el vehículo X-34 A1 que se presentó en el Dryden Flight Research Center de la NASA el 30 de abril de 1999. [15]
El programa Fastrac fue cancelado en 2001. [16] Después de FASTRAC, NASA trató de salvar este diseño para su uso en otros cohetes tales como Rocket Rotary 's Roton y Orbital ' s X-34 proyecto. La designación del motor cohete se cambió de Fastrac 60K a Marshall Center - 1 (MC-1). El proyecto MC-1 se cerró en julio de 2009, después de que el proyecto X-34 terminara en marzo de 2009. [17]
El motor nunca voló, pero con la cooperación de la NASA, SpaceX adoptó gran parte del diseño y la tecnología del MC-1 para su motor Merlin 1A . [18]
Componentes
La NASA colaboró con socios de la industria para cumplir con el objetivo principal de utilizar componentes comerciales listos para usar. Los socios de la industria incluyen Summa Technology Inc., Allied Signal Inc., Marotta Scientific Controls Inc., Barber-Nichols Inc. y Thiokol Propulsion .
Legado
Los principios básicos del diseño de Fastrac (es decir, un inyector de pivote y una cámara enfriada ablativamente) vivieron en el motor Merlin 1A de SpaceX , que utilizaba una turbobomba del mismo subcontratista. [18] El Merlin-1A era algo más grande con un empuje de 77.000 lbf (340 kN) frente a 60.000 lbf (270 kN) del Fastrac. El mismo diseño básico fue capaz de niveles de empuje mucho más altos después de actualizar la turbobomba. Las variantes del Merlin-1D alcanzan 190.000 lbf (850 kN) de empuje en mayo de 2018, [19] aunque la cámara de combustión ahora se enfría de forma regenerativa . [20]
Especificaciones
- Empuje de vacío: 60,000 lbf (270 kN)
- Impulso específico de vacío: 314 s (3,0 kN · s / kg)
- Presión de la cámara: 633 psi [21]
- Caudal másico total: 91,90 kg / s
- Presión del generador de gas: 39,64 bar
- Temperatura del generador de gas: 888,89 K
- Diámetro de la garganta: 0,22 m
- Combustible: RP-1 (queroseno de grado cohete)
- Oxidante: oxígeno líquido
Ver también
- Merlin (motor de cohete) motor de refuerzo SpaceX
- Kestrel (motor cohete) Motor pequeño de etapa superior SpaceX para Falcon-1
- Motor RD-180 RP-1 utilizado actualmente en EE. UU.
- Motor RS-27A RP-1 utilizado actualmente en EE. UU.
- RD-191 motor RP-1 ruso contemporáneo
- Motor RP-1 récord NK-33 , primera etapa Soyuz 2-1-v y utilizado por Orbital Sciences en el lanzador Antares serie 100
- F-1 (motor de cohete)
- Ejecutor (motor de cohete)
Referencias
Este artículo incorpora material de dominio público de sitios web o documentos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio .
- ^ "Turbobombas de motor de cohete" (PDF) . Barber Nicols . Consultado el 7 de septiembre de 2019 .
- ^ Systems Analysis of a High Thrust Low-Cost Rocket Engine (PDF) , archivado desde el original (PDF) el 2016-03-04 , consultado el 2012-03-31
- ^ a b "Índice de la enciclopedia astronautica: 1" . www.astronautix.com .
- ^ "HugeDomains.com - NasaSolutions.com está a la venta (Nasa Solutions)" . www.hugedomains.com . Citar utiliza un título genérico ( ayuda )
- ^ 40K Fastrac II Bantam Test , archivado desde el original el 21 de julio de 2015 , consultado el 11 de enero de 2015
- ^ "Fabricación de cámara / boquilla de combustión compuesta para motor Fastrac" (PDF) . Consultado el 6 de septiembre de 2019 .
- ^ "Programa de integridad de propulsión sólida para la confiabilidad mejorada y verificable del motor de cohete sólido" . Consultado el 6 de septiembre de 2019 .
- ^ "Turbobombas de motor cohete" . Consultado el 6 de septiembre de 2019 .
- ^ "Motor Fastrac: un impulso para el lanzamiento espacial de bajo costo" .
- ^ {cite web | url = http://www.astronautix.com/f/fastrac.html | fecha de acceso = 6 de septiembre de 2019 | title = Fastrac}}
- ^ "Servidor de informes técnicos de la NASA (NTRS) - Programa de prueba y resultados del componente del generador de gas del motor Fastrac de la NASA" .
- ^ "Fastrac Full-Engine, Hot-Fire Test Successful" . Consultado el 6 de septiembre de 2019 .
- ^ "Motor X-34 Fastrac probado" . Consultado el 7 de septiembre de 2019 .
- ^ Estado de desarrollo del motor NASA MC-1 (Fastrac) (PDF)
- ^ "Turbobombas de motor cohete" . Consultado el 6 de septiembre de 2019 .
- ^ 40K Fastrac II Bantam Test , archivado desde el original el 21 de julio de 2015 , consultado el 11 de enero de 2015
- ^ "Programa de prueba Marshall Center-1 (MC-1)" . Consultado el 7 de septiembre de 2019 .
- ^ a b "Turbobombas con motor cohete | Barber Nichols" . www.barber-nichols.com .
- ^ Berger, Eric [@SciGuySpace] (10 de mayo de 2018). "Musk: el empuje del motor del cohete Merlin aumentó en un 8 por ciento, a 190.000 lbf" (Tweet) - a través de Twitter .
- ^ Kit de prensa de la misión SpaceX CASSIOPE (septiembre de 2013) pág. 10 (PDF)
- ^ "Una cámara de empuje refrigerada regenerativamente para el motor FASTRAC" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 24 de julio de 2018.
- Nota
- "Programa de motores NASA FASTRAC" . 1999.
- Ballard, RO; Olive, T .: Estado de desarrollo del motor MC-1 (Fastrac) de la NASA; Conferencia y exhibición conjunta de propulsión AIAA / ASME / SAE / ASEE, 2000 Huntsville, AL, AIAA 2000-3898
enlaces externos
- Descripción general de NASA Fastrac. 1999