El RL60 era un motor de cohete criogénico de combustible líquido planeado , diseñado en los Estados Unidos por Pratt & Whitney , que quemaba propulsores criogénicos de hidrógeno líquido y oxígeno líquido . El motor funciona en un ciclo expansor , haciendo funcionar las turbobombas con el calor residual absorbido del proceso de combustión principal. Este ciclo de combustión basado en calor residual de alta eficiencia combinado con el combustible de hidrógeno líquido de alto rendimiento permite que el motor alcance un impulso específico muy alto de hasta 465 segundos en el vacío. Se planeó que el motor fuera un sucesor más capaz del Aerojet Rocketdyne RL10 , que proporciona un rendimiento y una eficiencia mejorados al tiempo que mantiene el entorno de instalación del RL10. [1]
País de origen | Estados Unidos |
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Diseñador | Pratt y Whitney |
Solicitud | Motor de etapa superior |
Estado | Desarrollo detenido |
Motor de combustible líquido | |
Propulsor | LOX / LH2 |
Proporción de mezcla | 4.5 hasta 6.2 |
Ciclo | Ciclo expansor |
Actuación | |
Empuje (SL) | 200-250 kN (50.000-65.000 lbf) |
Relación empuje-peso | 51 |
Presión de la cámara | 83 bar (8,3 MPa; 1200 psi) |
Yo sp (vac.) | 465 segundos (4,56 km / s) |
Reinicia | 45 |
Dimensiones | |
Largo | 2,23 m (7,3 pies) |
Diámetro | 2,29 m (7,5 pies) |
Peso en seco | 499 kg (1100 libras) |
Se planeó que el RL60 incluyera mejoras importantes en el RL10B-2 de alto empuje , como hasta 45 reinicios del motor (de 15 para el RL10B-2), 550 segundos más de vida útil del motor (+ 15,7%) y el doble de empuje. [1] Al igual que el RL10B-2, el RL60 se planeó para incorporar una boquilla extensible enfriada por radiación . [2] El RL60 fue diseñado para satisfacer las necesidades cambiantes de los requisitos de lanzamiento desechables y las misiones clasificadas por humanos de principios de la década de 2000. [3]
Descripción
RL60 es un motor de cohete criogénico de ciclo expansor de combustible líquido que quema hidrógeno líquido y oxígeno líquido. El ciclo del motor es prácticamente idéntico al del RL10, con algunos cambios clave:
- La turbobomba LOX es accionada por una turbina separada y una válvula de derivación de la turbina en lugar de un sistema de transmisión por engranajes [2]
- adición de bombas impulsoras LH2 y LOX para adaptarse a presiones de entrada de propelente más bajas y permitir velocidades de rotación de la bomba principal más altas. [2]
Otros cambios clave del RL10 incluyen:
- sistema de encendido ligeramente rediseñado (Dual Direct Spark Igniter; DDSI) [2]
- Cámara de combustión tubular de cobre de alta carga térmica , que permite una potencia de turbina mucho mayor y la presión de cámara más alta alcanzada para un motor de ciclo expansor [2]
- presión en la cámara dos veces más alta, acompañada de un empuje dos veces más alto (con un margen de crecimiento del 10%) [2]
- vida útil del motor ligeramente más larga
- tres veces más arranques del motor.
Si bien el RL60 está diseñado, integrado y probado en los EE. UU., El motor obtiene múltiples componentes de socios internacionales:
- LOX turbobomba proporcionado por Rusia CADB [2]
- Turbobomba LH2 proporcionada por el IHI japonés [2]
- boquilla refrigerada regenerativamente proporcionada por el sueco Volvo Aero . [2]
Historia
El RL60 tiene sus inicios en el programa comercial original Cryogenic Advanced Upper Stage Engine (cCAUSE), que comenzó en 1999 y resultó en el programa RL50, un motor de clase de empuje planificado de 220 kN (50,000 lbf). El programa RL50 evolucionó posteriormente para desarrollar un motor criogénico que englobaba los requisitos y capacidades tanto del RL50 planeado como del motor Vinci de ArianeGroup , el motor de etapa superior LH2 / LOX de ciclo expansor de empuje europeo de 180 kN. La intención era que el motor RL50 funcionara como el motor de etapa superior para los vehículos de lanzamiento fungibles de EE. UU. Y Europa, logrando una gestión de costos efectiva y economías de escala a través de un motor común compartido entre el Ariane 5 europeo y los futuros vehículos Atlas y Delta de EE. UU. [2] [4] La colaboración planificada entre Snecma , el proveedor de las boquillas compuestas de carbono-carbono de RL10, y el esfuerzo de Pratt & Whitney resultó en que el motor RL50 fuera designado SPW2000 (Snecma-P & W; 2000 indica el año). [4] [2]
Sin embargo, el programa RL50 no estaba plenamente aceptada por la ESA , debido a las preocupaciones por la competencia con los fabricantes y los problemas del motor de cohete europeo para establecer un acuerdo de distribución de trabajo entre las dos empresas y sus subcontratistas. [5] Por tanto, el programa SPW2000 fue rechazado por la ESA, lo que provocó la cancelación del programa SPW2000 el 22 de junio de 2000. [5] Pratt & Whitney restableció el proyecto en el marco de su propio programa RL60, denominado para identificar su nivel de impulso de diseño de 60,000 lbf. El Programa de demostradores de RL60 se inició a finales de 2000 y estaba previsto que entrara en desarrollo a gran escala a principios de 2003. [2]
En 2003, Pratt & Whitney Space Propulsion completó el 90% del trabajo para el motor RL60. [3] El RL60 iba a construirse y probarse en los EE. UU., Con componentes clave proporcionados por cuatro proveedores estratégicos de la industria internacional: Volvo Aero de Suecia (boquilla refrigerada de forma regenerativa); Ishikawajima-Harima Heavy Industries (IHI) de Japón (turbobomba LH2); Techspace Aero de Bélgica (entrada LH2 y válvulas de control LOX); y Chemical Automatics Design Bureau (CADB) de Rusia (turbobomba LOX). Además de realizar la ingeniería e integración de sistemas para el motor, Pratt & Whitney habría fabricado el conjunto de la cámara de empuje (TCA) del motor, que consiste en el conjunto del inyector y el sistema de encendido, el sistema de control y las válvulas y tuberías que lo acompañan, y el cámara de combustión principal. [1] En septiembre de 2003, se entregó para su prueba la primera cámara de combustión del motor. Esta prueba resultó en una anomalía desconocida (clasificada). Se identificó la causa raíz de la anomalía y se planificó una segunda prueba, pero las actividades que intentaban recuperarse de la anomalía se ralentizaron debido a las oportunidades y los tiempos de mercado futuros inciertos. [6]
Se planeó que las pruebas de desarrollo del motor culminaran con la prueba del primer motor a gran escala a principios de 2005, seguida de la calificación y certificación del motor en 2006. La producción del RL60 y la entrega de motores de vuelo a los clientes estaba previsto para comenzar a mediados de 2006 . [2]
Ver también
- RL10 , el predecesor de RL60
- Vinci , el motor de ciclo expansor europeo LOX / LH2 que el programa SPW2000 pretendía sustituir
- RD-0146 , un motor LOX / LH2 de ciclo expansor ruso con desarrollo conjunto de Pratt & Whitney
- MARC-60 (MB-60), motor de ciclo expansor LOX / LH2 de la misma clase de empuje diseñado como un esfuerzo conjunto por la estadounidense Boeing y la japonesa Mitsubishi Heavy Industries a principios de la década de 2000 [7]
- YF-75D , un motor LOX / LH2 de ciclo expansor chino
Referencias
- ^ a b c Bullock, J .; Popp, M. (20 de julio de 2003). "Diseño, fabricación y prueba del motor de demostración RL60" (PDF) . Conferencia y exposición conjunta AIAA / ASME / SAE / ASEE sobre propulsión . 39 . doi : 10.2514 / 6.2003-4489 . ISBN 978-1-62410-098-7. Archivado desde el original (PDF) el 29 de febrero de 2020.
- ^ a b c d e f g h yo j k l m Bullock, JR; Popp, M. (mayo de 2002). "Estado del programa del motor Pratt & Whitney RL60". Simposio Internacional AAAF de Transporte Espacial del Siglo XXI . 6 . AAAF-2002-S.10.2.
- ^ a b "El RL60 de Pratt & Whitney se acerca a su finalización" (Comunicado de prensa). Pratt y Whitney. 22 de abril de 2003. Archivado desde el original el 23 de marzo de 2012 . Consultado el 1 de junio de 2012 .
- ^ a b "Spaceflight Now | Breaking News | Pratt para desarrollar un nuevo motor de cohete de etapa superior" . spaceflightnow.com . Archivado desde el original el 14 de marzo de 2021 . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ a b "SPW-2000" . astronautix.com . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ Santiago, Jorge; Bullock, James (11 de julio de 2004). "RL60 - El siguiente paso en la evolución de los motores de etapa superior" . 40a Conferencia y Exhibición Conjunta de Propulsión AIAA / ASME / SAE / ASEE . Fort Lauderdale, Florida: Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica. doi : 10.2514 / 6.2004-3529 . ISBN 978-1-62410-037-6.
- ^ "MB-60" . www.astronautix.com . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
enlaces externos
- Hoja de datos de P&W
- Fotos de P&W
- Página web de Astronautix para el motor RL-60