SuperDraco es un motor cohete propulsor hipergólico diseñado y construido por SpaceX . Es parte de la familia de motores de cohetes SpaceX Draco . Una matriz redundante de ocho motores SuperDraco proporciona propulsión tolerante a fallas para usar como un sistema de escape de lanzamiento para el SpaceX Dragon 2 , una cápsula espacial para pasajeros .
País de origen | Estados Unidos |
---|---|
Fabricante | SpaceX |
Solicitud | Lanzamiento del sistema de escape , aterrizaje propulsivo [1] |
Estado | Operacional |
Motor de combustible líquido | |
Propulsor | NTO [2] [3] / MMH [2] [3] |
Actuación | |
Empuje (SL) | 71 kN (16.000 lbf), [4] individualmente 32.000 lbf, grupo de dos motores [5] |
Presión de la cámara | 6,9 MPa (1000 psi) [1] |
Yo sp (SL) | 235 s (2,30 km / s) [6] |
Quemar tiempo | 25 segundos [6] |
Capacidad propulsora | 1.388 kg (3.060 libras) [3] |
Utilizado en | |
SpaceX Dragon 2 - Tripulación, DragonFly |
Los motores de cohete SuperDraco utilizan un propulsor hipergólico almacenable (no criogénico) que permite que los motores se enciendan muchos meses después de repostar y lanzar. Combinan las funciones de un sistema de control de reacción y un motor propulsor principal .
Los motores se utilizan en vuelos de transporte de la tripulación a la órbita terrestre baja , y también se proyectó que se utilizarían para el control de entrada, descenso y aterrizaje del ahora cancelado Red Dragon a Marte .
Los SuperDracos se utilizan en la cápsula espacial de transporte de tripulación SpaceX Dragon 2 y se utilizaron en el DragonFly , un prototipo de cohete reutilizable de baja altitud que se utilizó para probar en vuelo varios aspectos de la tecnología de aterrizaje propulsivo. Si bien el motor tiene una capacidad de 73,000 newtons (16,400 lbf) de empuje, durante el uso para las pruebas DragonFly, los motores se acelerarán a 68,170 newtons (15,325 lbf) para mantener la estabilidad del vehículo. [6]
Historia
El 1 de febrero de 2012, SpaceX anunció que había completado el desarrollo de una versión nueva y más potente de un motor cohete de propulsión almacenable , este llamado SuperDraco . Este motor hipergólico de alto empuje , unas 200 veces más potente que el motor hipergólico del propulsor Draco RCS, ofrece una capacidad de aceleración profunda, [7] y, al igual que el propulsor Draco, fue diseñado para proporcionar una capacidad de reinicio múltiple y utilizar los mismos propulsores hipergólicos compartidos que Draco. Su propósito principal era ser el sistema de aborto de lanzamiento (LAS) de SpaceX en la nave espacial Dragon. Según un comunicado de prensa de la NASA, el motor tiene un transitorio desde el encendido hasta el empuje máximo de 100 ms. Durante el aborto del lanzamiento, se esperaba que ocho SuperDracos dispararan durante 5 segundos a toda potencia. El desarrollo del motor fue parcialmente financiado por el programa CCDev 2 de la NASA .
Nombre: Draco proviene del griego drakōn para dragón. Draco (constelación) es una constelación (el Dragón) en la región polar del hemisferio norte cerca de Cepheus y Ursa Major.
Diseño
Motores SuperDraco utilizan un propelente almacenable mezcla de monometilhidracina [2] de combustible y tetróxido de dinitrógeno [2] oxidante . Son capaces de reiniciarse muchas veces y tienen la capacidad de reducir profundamente su empuje proporcionando un control preciso durante el aterrizaje propulsivo de la cápsula Dragón. [8]
SuperDraco es el tercer motor más potente desarrollado por SpaceX. Es aproximadamente 200 veces [9] más potente que el motor de propulsión Draco. En comparación, es más del doble de potente que el motor Kestrel que se utilizó en la segunda etapa del vehículo de lanzamiento Falcon 1 de SpaceX , aproximadamente 1/9 del empuje de un motor Merlin 1D , y se espera que sea 1/26 más potente que el SpaceX. Motor Raptor .
Además del uso de los propulsores SuperDraco para aterrizajes motorizados en la Tierra, el Centro de Investigación Ames de la NASA estaba estudiando la viabilidad de un módulo de aterrizaje de Marte derivado de Dragon para investigación científica hasta 2017. [10] El análisis preliminar en 2011 indicó que la desaceleración final sería estar dentro de las capacidades del propulsor de retropropulsión SuperDraco. [10] [11]
SuperDraco está diseñado para ser altamente regulable , del 100 al 20% del empuje total. [7] Esto se habría utilizado para aterrizajes de propulsión controlables con precisión de la nave espacial Dragon V2.
Prueba de motor
El programa de desarrollo de motores SuperDraco tuvo un extenso programa de pruebas que se extendió por varios años. A diciembre de 2012[actualizar], los motores de prueba en tierra SuperDraco se habían disparado un total de 58 veces durante un tiempo de disparo total de 117 segundos y SpaceX expresó su esperanza de que los resultados de las pruebas superaran los requisitos originales para el motor. [12]
En 2013 se desarrolló una segunda versión del motor, fabricada con impresión 3D en lugar de la técnica de fundición tradicional . En julio de 2014, la cámara de combustión del motor impresa en 3D se había disparado más de 80 veces, por una duración total de más de 300 segundos, y también completó una prueba de calificación completa. [7]
El SuperDraco completó las pruebas de calificación en mayo de 2014, incluidas las pruebas "en una variedad de condiciones que incluyen arranques múltiples, duraciones de encendido extendidas y temperaturas y flujo de propulsor fuera de lo nominal". [8]
En enero de 2015, SpaceX demostró el módulo del motor SuperDraco con funcionalidad completa en McGregor, Texas. Cuatro de estos módulos de motor, cada uno con dos motores SuperDraco, se utilizarán en la nave espacial tripulada Dragon 2. [13]
En abril de 2015, SpaceX y la NASA establecieron un plazo para probar los motores SuperDraco de Dragon 2 con una prueba de aborto en plataforma. La prueba finalmente ocurrió el 6 de mayo de 2015, desde un banco de pruebas en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral SLC-40 . [14] y tuvo éxito. [15]
El 20 de abril de 2019, la cápsula SpaceX Crew Dragon utilizada en DM-1 fue destruida durante una prueba de los motores SuperDraco en Landing Zone 1. [16]
Fabricación
El 5 de septiembre de 2013, Elon Musk tuiteó una imagen de una cámara de cohete SuperDraco refrigerada regenerativamente que emerge de una impresora de metal EOS 3D, e indicó que estaba compuesta de la superaleación de Inconel . [17] Más tarde se demostró que esta era la técnica de producción para los motores de nivel de vuelo.
En mayo de 2014 se anunció que la versión calificada para vuelo del motor SuperDraco es el primer motor de cohete totalmente impreso en 3D [ aclaración necesaria ] . En particular, la cámara de combustión del motor está impresa con Inconel , una aleación de níquel y hierro, mediante un proceso de sinterización directa por láser de metales , y opera a una presión de cámara de 6,900 kilopascales (1,000 psi) a una temperatura muy alta. [ aclaración necesaria ] Los motores están contenidos en una góndola protectora impresa para evitar la propagación de fallas en caso de una falla del motor. [1] [18] [19]
La capacidad de imprimir en 3D las piezas complejas fue clave para lograr el objetivo de baja masa del motor. Según Elon Musk, "Es un motor muy complejo, y fue muy difícil formar todos los canales de enfriamiento, el cabezal del inyector y el mecanismo de estrangulamiento. Ser capaz de imprimir aleaciones avanzadas de muy alta resistencia ... fue crucial para poder para crear el motor SuperDraco tal como está ". [20]
El proceso de impresión 3D para el motor SuperDraco reduce drásticamente el tiempo de entrega en comparación con las piezas fundidas tradicionales y "tiene una resistencia , ductilidad y resistencia a la fractura superiores , con una menor variabilidad en las propiedades de los materiales ". [7]
Según Elon Musk, la reducción de costos a través de la impresión 3D también es significativa, en particular porque SpaceX puede imprimir una cámara de reloj de arena donde toda la pared consta de canales de enfriamiento internos, lo que sería imposible sin la fabricación aditiva. [21]
Ver también
- SpaceX Merlin
- SpaceX Raptor
Referencias
- ↑ a b c Bergin, Chris (30 de mayo de 2014). "SpaceX levanta la tapa de la nave espacial de la tripulación Dragon V2" . NASAspaceflight.com . Consultado el 30 de mayo de 2014 .
- ^ a b c d "SpaceX demuestra el sistema de escape de astronautas para la nave espacial Crew Dragon" . NASA . 6 de mayo de 2015 . Consultado el 7 de mayo de 2015 .
- ^ a b c https://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ast/environmental/nepa_docs/review/launch/media/fonsi_dragon_pad_abort.pdf
- ^ "SpaceX completa las pruebas de calificación del propulsor SuperDraco" . 2014-05-28.
- ^ "SuperDraco | Prueba de fuego" . YouTube . 2015-11-10.
- ^ a b c James, Michael; Salton, Alejandría; Downing, Micah (12 de noviembre de 2013), Borrador de la evaluación ambiental para la emisión de un permiso experimental a SpaceX para la operación del vehículo Dragon Fly en el sitio de prueba de McGregor, Texas, mayo de 2014 - Apéndices (PDF) , Blue Ridge Research and Consulting, LCC , pag. 12
- ^ a b c d "SpaceX lanza pieza impresa en 3D al espacio, crea una cámara de motor impresa para vuelos espaciales tripulados" . SpaceX. 2014-07-31 . Consultado el 1 de agosto de 2014 .
En comparación con una pieza fundida tradicionalmente, una [pieza] impresa tiene una resistencia, ductilidad y resistencia a la fractura superiores, con una menor variabilidad en las propiedades de los materiales. ... La cámara se enfría regenerativamente y se imprime en Inconel, una superaleación de alto rendimiento. La impresión de la cámara dio como resultado una reducción de un orden de magnitud en el tiempo de entrega en comparación con el mecanizado tradicional: el camino desde el concepto inicial hasta el primer hotfire fue de poco más de tres meses. Durante la prueba de fuego caliente, ... el motor SuperDraco se encendió tanto en un perfil de escape de lanzamiento como en un perfil de quemado de aterrizaje, estrangulando con éxito entre el 20% y el 100% de los niveles de empuje. Hasta la fecha, la cámara ha sido disparada más de 80 veces, con más de 300 segundos de fuego caliente.
- ^ a b "SuperDraco Thruster Powers revolucionario sistema de escape de lanzamiento (prueba de propulsor de cohete)" . Satnews Daily . 2014-05-27 . Consultado el 28 de mayo de 2014 .
- ^ "Prototipo de motor de incendios de prueba de SpaceX para sistema de escape de astronautas" . NASA . 2012-02-01 . Consultado el 1 de febrero de 2012 .
- ^ a b "Dragón Rojo" (PDF) , Viabilidad de un módulo de aterrizaje derivado de dragón de Marte para investigaciones científicas y humanas precursoras , 8m.net 31 de octubre de 2011 , recuperado 2012-05-14
- ^ "CONSEJO CONSULTIVO DE LA NASA (NAC) - Informe del Comité de ciencia" (PDF) . Centro de Investigación Ames, NASA . 1 de noviembre de 2011. Archivado desde el original (PDF) el 20 de enero de 2013 . Consultado el 1 de mayo de 2012 .
- ^ Personal (14/12/2012). "Informe de retorno de la inversión de la NASA" (PDF) . Consultado el 30 de diciembre de 2015 .
- ^ "La funcionalidad completa de las mochilas propulsoras SuperDraco de Crew Dragon se demostró con una prueba de fuego en caliente en McGregor, TX" . vine.co . Vine . Consultado el 24 de enero de 2015 .
- ^ Clark, Stephen (21 de abril de 2015). "Prueba de aborto de la plataforma del dragón para principios de mayo" . Vuelo espacial ahora .
- ^ Berger, Eric (30 de abril de 2016). "De cero a 100 mph en 1,2 segundos, el propulsor SuperDraco cumple" . Ars Technica . Consultado el 4 de febrero de 2017 .
- ^ "La nave espacial SpaceX Crew Dragon destruida en un accidente de prueba, confirma la empresa" . www.cbsnews.com . Consultado el 3 de mayo de 2019 .
- ^ https://twitter.com/elonmusk/status/375737311641628672?screen_name=elonmusk
- ^ Norris, Guy (30 de mayo de 2014). "SpaceX presenta 'Step Change' Dragon 'V2 ' " . Semana de la aviación . Consultado el 30 de mayo de 2014 .
- ^ Kramer, Miriam (30 de mayo de 2014). "SpaceX presenta la nave espacial Dragon V2, un taxi espacial tripulado para astronautas. Conoce a Dragon V2: el taxi espacial tripulado de SpaceX para viajes de astronautas" . space.com . Consultado el 30 de mayo de 2014 .
- ^ Foust, Jeff (30 de mayo de 2014). "SpaceX presenta su" nave espacial del siglo XXI " " . NewSpace Journal . Consultado el 31 de mayo de 2014 .
- ^ Elon Musk, Mike Suffradini (7 de julio de 2015). Elon Musk comenta sobre la explosión de Falcon 9 - Huge Blow for SpaceX (2015.7.7) (video). Archivado desde el original el 6 de septiembre de 2015 . Consultado el 30 de diciembre de 2015 .