Merlin-1

[Salo]

За неимением лучшего текста на русском языке воспользуюсь Википедией, чтобы отразить этапы великого пути:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Merlin_%28rocket_engine%29
 

«Ме
рлин» (англ. Merlin) - жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) компании SpaceX, США. Предназначен для использования на ракетах семейства «Фалькон». РН «Фалькон 9» должен использовать этот двигатель на первой и второй ступенях, «Фалькон 1» использует один «Мерлин» на первой ступени, «Фалькон 1e» использует его также на второй ступени, один из проектов SpaceX - РН «Фалькон 5» - также предполагает использование этого двигателя. ЖРД «Мерлин» работает по схеме открытого цикла, в качестве топлива используется керосин, окислителем является жидкий кислород. Двигатель разрабатывался для повторного использования после подъема отработавшей ступени из моря.

Штифтовый распылитель в камере сгорания «Мерлина» был впервые использован в программе «Аполлон» НАСА на двигателе посадочной ступени лунного модуля, который являлся одним из наиболее критических сегментов этой программы. Компоненты топлива поставляются через расположенный на одной оси турбонасос с двойной крыльчаткой. Насос также поставляет керосин под высоким давлением для гидравлической системы управления, кооторый затем сбрасывается в канал низкого давления. Это исключает необходимость отдельной гидравлической системы для управления вектором тяги и гарантирует ее функционирование в течение всего времени работы ЖРД «Мерлин».

Варианты двигателя

На 2009 год производились три версии ЖРД «Мерлин». Двигатель для РН «Фалькон 1» имеет перемещаемую конструкцию выхлопа, которая используется для обеспечения управлением по крену. ЖРД «Мерлин» в варианте для «Фалькон 9» практически идентичен по конструкции за исключением фиксированной системы выхлопа. Также двигатель используется на второй ступени ракеты-носителя. В данном случае «Мерлин» снабжен соплом с бо
льшим коэффициентом расширения, которое оптимизировано для работы в вакууме, и двигатель имеет диапазон дросселирования в диапазоне 60-100%.[2]

 Мерлин 1A

Первая по времени версия двигателя «Мерлин 1A» использует дешевое сопло с абляционным способом охлаждения, внутренняя поверхность которого постепенно теряется в ходе работы двигателя, отводя тепло вместе с теряемым углеродным волокном композиционного материала. Этот тип двигателя использовался два раза: первый раз 24 марта 2006 года, когда в двигателе произошла утечка топлива, которая привела к аварии вскоре после начала полета[3][4], второй раз 24 марта 2007 года, когда он отработал успешно. В обоих случаях двигатель использовался на «Фалькон 1».[5][6]

 Мерлин 1В

ЖРД «Мерлин 1В» - усовершенствованная версия, разработанная SpaceX для РН «Фалькон 1». Он обладает увеличенной тягой 39 тс по сравнению с «Мерлин 1А» (35 тс). Мощность основной турбины увеличена с 1 490 кВт до 1 860 кВт. Первоначальное назначение «Мерлин 1В» было использование на тяжелой РН «Фалькон 9», которая должна была иметь девять таких двигателей на первой ступени. На основании опыта с двигателем предыдущей модели, было решено не развивать дальше эту версию, а сосредоточить работу на регенеративно охлаждаемом ЖРД «Мерлин 1С». Таким образом, данная версия не будет использоваться на ракетах-носителях.[5][6]

 Мерлин 1С

ЖРД «Мерлин 1C» использует регенеративно охлаждаемое сопло и камеру сгорания, прошел наземные испытания длительностью 170 с (время работы в полете) в ноябре 2007 года.[7][8]

В случае использования на РН «Фалькон 1», «Мерлин 1C» имеет тягу на уровне моря 35.4 тс и в вакууме 40.8 тс, удельный импульс в вакууме составляет 304 с. Потребление компонентов топлива этим двигателем составляет 136 кг/с. Для одного «Мерлин 1C» были проведены испытания общей продолжительностью 27 мин, что десятикратно превосходит время работы ЖРД в ходе полета «Фалькон 1».[9]

ЖРД «Мерлин 1C» был впервые использован для неудачного третьего полета РН «Фалькон 1». При обсуждении неудачи глава SpaceX Элон Маск отметил, что "полет первой ступени с установленным новым «Мерлин 1C», который будет использоваться на РН «Фалькон 9», прошел идеально."[10] Двигатель использовался в четвертом удачном полете «Фалькон 1» 28 сентября 2008 года.[11]

 Мерлин Вакуум

10 марта 2009 года SpaceX информировала в пресс-релизе об успешном испытании ЖРД «Мерлин Вакуум». Двигатель основывается на «Мерлин 1C», но имеет большую степень расширения сопла для оптимизации работы в вакууме,[1] которое охлаждается переизлучением тепла. Тяга двигателя в вакууме составляет 42 тс и удельный импульс 342 с.[12]

 Дополнительные замечания

Так как варианты ЖРД «Мерлин 1C» и «Мерлин Вакуум» проходят программу испытаний и модернизации, параметры, публикуемые сейчас[13] (например, в таблице вверху справа), отличаются от данных, заявленных по этим двигателям изначально. Следует ожидать дальнейшего улучшения данных по тяге и удельному импульсу.

Для контроля ссылка на англоязычную Википедию: http://en.wikipedia.org/wiki/Merlin_%28rocket_engine%29



Merlin 1A


Merlin 1C для Falcon 1 (последние пуски).


Merlin 1C для Falcon 9

[Dave Bowman]

Сало, а можно задать такой вопрос - вот Украина могла бы купить лицензию на такой двигатель?

[Salo]

Сало, а можно задать такой вопрос - вот Украина могла бы купить лицензию на такой двигатель?

Зачем? :shock:

[Salo]

http://www2.nspo.org.tw/ASC2008/4th%20Asian%20Space%20Conference%202008/oral/S12-11.pdf




Ни одного пресс-релиза на сайте SpaceX в котором сообщалось бы об огневых испытаниях Merlin 1C с тягой 125000 lbf на уровне моря я не нашёл. :roll:

Ноябрь 2007 года:

http://www.spacex.com/press.php?page=33

SPACEX COMPLETES DEVELOPMENT OF MERLIN REGENERATIVELY COOLED ROCKET ENGINE

New, More Powerful Engine to Launch Both Falcon 1 and Falcon 9 Rockets

Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) announced today that it has completed development of its Merlin 1C next generation liquid fueled rocket booster engine. It is among the highest performing gas generator cycle kerosene engines ever built, exceeding the Boeing Delta II main engine, the Lockheed Atlas II main engine, and on par with the Saturn V F-1 engine.

The Merlin 1C is an improved version of the Merlin 1A ablatively cooled engine, which lofted the Falcon 1 on its first flight in March 2006 and second flight in March 2007. The regeneratively cooled Merlin 1C uses rocket propellant grade kerosene (RP-1), a refined form of jet fuel, to first cool the combustion chamber and nozzle before being combined with the liquid oxygen to create thrust. This cooling allows for higher performance without significantly increasing engine mass.

"We performed the final test in the development series, a 170 second long mission duty firing," said Tom Mueller, Vice President of Propulsion for SpaceX, from their Texas Test Facility in McGregor, Texas. "This series of runs has verified the final design features. Total run time on this engine exceeded 3,000 seconds across 125 hot fire tests."

"The SpaceX Texas test facility was critical to the rapid and efficient development of Merlin," said Elon Musk, CEO and CTO of SpaceX. "In August alone, we ran twenty-one major Merlin test firings, nearly one per working day, a rate we could not equal anywhere else. The success of Merlin is really due to the joint function of a great propulsion and test team."

Merlin 1C in its Falcon 9 first stage configuration has a thrust at sea level of 95,000 lbs, a vacuum thrust of over 108,000 pounds, vacuum specific impulse of 304 seconds and sea level thrust to weight ratio of 92. In generating this thrust, Merlin consumes 350 lbs/second of propellant and the chamber and nozzle, cooled by 100 lbs/sec of kerosene, are capable of absorbing 10 MW of heat energy. A planned turbopump upgrade in 2009 will improve the thrust by over 20% and the thrust to weight ratio by approximately 25%.

The Merlin 1C will power SpaceX's next Falcon 1 mission, scheduled to lift off in early 2008 from the SpaceX launch complex in the Central Pacific atoll of Kwajalein. SpaceX's far larger Falcon 9 rocket, now in development, will employ nine Merlin engines on its first stage, and one on the second stage. The Falcon 9 will have over a million pounds of thrust – four times the maximum thrust of a Boeing 747.

The Merlin engine is the first new American booster engine in ten years and only the second in over a quarter century. The prior two American engines were the RS-68 developed in the late nineties by Pratt & Whitney's RocketDyne division, used in the Boeing Delta IV launch vehicle, and the Space Shuttle Main Engine developed in the late seventies, also by RocketDyne.

SpaceX is preparing to produce more rocket engines than the rest of US production combined. In 2008, SpaceX targets the manufacture of approximately 50 booster engines, a number that exceeds the output of any country except Russia.

18 января 2008 года

http://www.spacex.com/press.php?page=35

SpaceX Conducts First Multi-Engine Firing of Falcon 9 Rocket

McGregor TX – January 18, 2008 – Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) conducted the first multi-engine firing of its Falcon 9 medium to heavy lift rocket at its Texas Test Facility outside McGregor. The engines operated at full power, generating over 180,000 pounds of force, equivalent to a Boeing 777 at full power, and consuming 700 lbs per second of fuel and liquid oxygen during the run.

25 февраля 2008 года:

http://www.spacex.com/press.php?page=37

SpaceX Completes Qualification Testing of Merlin Regeneratively Cooled Engine
for Falcon 1 Rocket

Final Production Design Cleared for Next Falcon 1 Flight in Spring 2008

Hawthorne CA – February 25, 2008 – Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) announced today that it has completed the qualification testing program of its Merlin 1C next generation liquid fueled rocket booster engine for use in the Falcon 1 rocket.

Tests were conducted at the SpaceX Texas Test Facility near Waco, TX, on a Merlin 1C configured for powering the first stage of a Falcon 1 rocket. After completing development testing in November of 2007, the qualification program began to verify the final design features on an actual production engine, clearing the way for full-scale manufacturing.

"Our propulsion and test teams finished the qualification program with a record-breaking day that included four full mission duration firings on the engine," said Tom Mueller, Vice President of Propulsion for SpaceX. "This marathon run brought the total operating time on a single engine to over 27 minutes, which is more than ten complete flights. The engine meets or exceeds all requirements for thrust, performance and durability."

"This was the final development milestone required for the next Falcon 1 flight," said Elon Musk, CEO and CTO of SpaceX. "In the coming weeks we'll begin qualifying Merlin for the higher thrust and performance levels required by our Falcon 9 rocket, keeping us on track for delivering the first Falcon 9 vehicle to Cape Canaveral by year end."

The single Merlin 1C will power SpaceX's next Falcon 1 mission, scheduled to lift off in Spring of 2008 from the SpaceX launch complex in the Central Pacific atoll of Kwajalein. The far larger Falcon 9 uses nine Merlins on the first stage, and a single Merlin in vacuum configuration powers the Falcon 9 second stage.

The Merlin 1C is an improved version of the Merlin 1A ablatively cooled engine, which lofted the Falcon 1 on its first flight in March 2006 and second flight in March 2007. The regeneratively cooled Merlin 1C uses rocket propellant grade kerosene (RP-1), a refined form of jet fuel, to first cool the combustion chamber and nozzle before being combined with the liquid oxygen to create thrust. This cooling allows for higher performance without significantly increasing engine mass.

In its Falcon 1 configuration, Merlin 1C has a thrust at sea level of 78,000 lbs, a vacuum thrust of 90,000 pounds and a vacuum specific impulse of 301 seconds. In generating this thrust, Merlin consumes 300 lbs/second of propellant and the chamber and nozzle, cooled by 90 lbs/sec of kerosene, are capable of absorbing 10 MW of heat energy.

27 марта 2008 года:

http://www.spacex.com/press.php?page=40

SpaceX Conducts First Three-Engine Firing of Falcon 9 Rocket

McGregor TX – Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) conducted the first three-engine firing of its Falcon 9 medium to heavy lift rocket at its Texas Test Facility outside McGregor, on March 8, 2008. At full power the engines generated over 270,000 pounds of force, and consumed 1,050 lbs of fuel and liquid oxygen per second. This three-engine test again sets the record as the most powerful test yet on the towering 235-foot tall test stand. A total of nine Merlin 1C engines will power the Falcon 9 rocket.

3 июня 2008 года:

http://www.spacex.com/press.php?page=42

SpaceX Conducts First Five Engine Firing of Falcon 9 Rocket

McGregor TX – June 3, 2008 - Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) conducted the first five-engine firing of its Falcon 9 medium to heavy lift rocket at its Texas Test Facility outside McGregor on Thursday, May 29. At full power the engines generated almost half a million pounds of force, and consumed 1,750 lbs of fuel and liquid oxygen per second. This five engine test again sets the record as the most powerful test yet on the towering 235-foot tall test stand.

1 августа 2008 года:

http://www.spacex.com/press.php?page=45

SpaceX Conducts Full Thrust Firing of Falcon 9 Rocket

Major milestone achieved towards demonstrating U.S. transport to the International Space Station following retirement of the Space Shuttle

McGregor TX – August 1, 2008 - Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX) conducted the first nine engine firing of its Falcon 9 launch vehicle at its Texas Test Facility outside McGregor on July 30th. A second firing on August 1st completed a major NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS) milestone almost two months early.

At full power, the nine engines consumed 3,200 lbs of fuel and liquid oxygen per second, and generated 832,000 pounds of force (lbf) – four times the maximum thrust of a 747 aircraft. This marks the first firing of a Falcon 9 first stage with its full complement of nine Merlin 1C engines . Once a near term Merlin 1C fuel pump upgrade is complete, the sea level thrust will increase to 950,000 lbf, making Falcon 9 the most powerful single core vehicle in the United States.

21 октября 2009 года

http://www.spacex.com/press.php?page=20091021

SpaceX Successfully Completes First Stage 9-Engine Rocket Firing

Falcon 9 First Stage Headed to Cape Canaveral for Vehicle Integration

McGregor, Texas – October 21, 2009 – Space Exploration Technologies (SpaceX) successfully conducted two static firings of the first stage, nine engine cluster for its Falcon 9 launch vehicle. The firings took place at SpaceX's Texas Test Site, a 300-acre structural and propulsion testing facility just outside of Waco, Texas. With completion of these tests, the first stage has now passed both structural and propulsion acceptance testing and will ship to Cape Canaveral in preparation for the first flight of Falcon 9.

The first test fired for 10 seconds and occurred on October 12th at approximately 7:30 pm CDT. The second test began around 4:30 pm CDT on October 16th, and lasted 30 seconds.

The first stage of Falcon 9 uses a cluster of nine SpaceX-designed and developed Merlin engines. Using rocket-grade kerosene and liquid oxygen, the cluster generates nearly a million pounds of thrust for the vehicle upon liftoff.

[YuZeR]

Сало, а можно задать такой вопрос - вот Украина могла бы купить лицензию на такой двигатель?

Зачем нам такое г-но?

[Дмитрий В.]

Сало, а можно задать такой вопрос - вот Украина могла бы купить лицензию на такой двигатель?

Зачем нам такое г-но?

Действительно! ЮМЗ и КБЮ вполне по силам сделать невысотный РД-120.

[Dave Bowman]

Сало, а можно задать такой вопрос - вот Украина могла бы купить лицензию на такой двигатель?

Зачем? :shock:

Я спросил - в принципе такое возможно - купить лицензию у частной американской компании на ЖРД.

[Salo]

Таким образом масса текущей версии Merlin 1C составляет 95000 lbf / 92 = 1032,61 lb = 467,8 кг

Давление в КС:
Merlin 1A - 5.39 МПа;
Merlin 1С для F1 с тягой 78400 lbf на уровне моря  - 5.69 МПа;
Merlin 1C для F9 с тягой 95000 lbf на уровне моря  - 6.77 МПа.

[Dave Bowman]

Вот интересно получается - как сказал Юзер, двигатель "г-но", но тем не менее РН "Фалкон" выводит КА массой более 10 т, при массе чуть больше чем у "Союза". При это 2 ступени и возможен вариант спасения первой

[Salo]

Олег, а кроме двигателя в ракете больше нет ничего?

[Salo]

http://www.spacex.com/downloads/cots1-20101206.pdf





О вакуумном Мерлине:
10 марта 2009 года:

http://www.spacex.com/press.php?page=20090310

New Merlin Vacuum engine demonstrates highest efficiency for an American hydrocarbon rocket engine.

McGregor, TX. – March 10, 2009 – Space Exploration Technologies (SpaceX) successfully conducted a full mission duration firing of its new Merlin Vacuum engine on March 7, at SpaceX's Test Facility in McGregor, Texas. The engine fired for a full six minutes, consuming 100,000 pounds of liquid oxygen and rocket grade kerosene propellant.

The new engine, which powers the upper stage of SpaceX's Falcon 9 launch vehicle, demonstrated a vacuum specific impulse of 342 seconds – the highest efficiency ever for an American hydrocarbon rocket engine. Thrust was measured at approximately 92,500 lb of force in vacuum conditions and the engine remained thermally stable over the entire run.

"Specific impulse, or Isp, indicates how efficiently a rocket engine converts propellant into thrust," said Tom Mueller, Vice President of Propulsion for SpaceX. "With a vacuum Isp of 342 seconds, the new Merlin Vacuum engine has exceeded our requirements, setting a new standard for American hydrocarbon engine performance in space."

Based on the Merlin 1C engine that boosted the SpaceX Falcon 1 rocket to orbit in 2008, the Merlin Vacuum engine uses a regeneratively cooled combustion chamber. However, the vacuum engine features a larger exhaust section than the Merlin 1C and a much larger radiatively cooled expansion nozzle, in order to maximize performance in the vacuum of space.

The Merlin Vacuum engine provides the final push that delivers customer spacecraft into their desired orbits. A redundant ignition system ensures the engine can shut down and restart multiple times. The engine can also operate at a reduced thrust to achieve optimum performance. During recent tests, the engine was successfully throttled down to 75 percent of maximum thrust, and upcoming tests will demonstrate throttling to approximately 60 percent of maximum thrust.

"Falcon 9 was designed from the ground up to provide our customers with breakthrough advances in reliability," said Elon Musk, CEO and CTO of SpaceX. "In successfully adapting our flight tested first stage engine for use on the second stage, this recent test further validates the architecture of Falcon 9, designed to provide customers with high reliability at a fraction of traditional costs."

[Dave Bowman]

Олег, а кроме двигателя в ракете больше нет ничего?

В смысле?

[Dave Bowman]

Я читаю сейчас статью об этом двигателе. Пишут, что большой ресурс работы - один из двигателей на испытанияях проработал 27 минут. Выпускается в варианте "вакуум".  Коэфициент дроселирования варианта "вакуум" 60-100%.
http://astronomicheskij-pisatel.tk/raketnye-dvigateli/merlin-raketnyj-dvigatel

Тяга правда не большая, но тем не менее позволяет создать ракету для пилотируемых полетов

[Потусторонний]

Еще надо отметить что в документах SpaceX прописаны разрабатываемые версии на 115000, 125000 lbf (так называемый Merlin 1C+) и 140000 lbf (Merlin 1D)
Merlin 1C с тягой 115000 lbf упоминается в документах про Falcon 1e
Merlin 1C с тягой 125000 lbf упоминается в документах про Falcon 9 (Block II)
Merlin 1D с тягой 140000 lbf упоминается в документах про Falcon Heavy

[Dave Bowman]

А на Falcon Heavy будет 27 двигателей?

[Потусторонний]

А на Falcon Heavy будет 27 двигателей?

9+9+9+1=28 (один стоит на второй ступени) :wink:

[Dave Bowman]

9+9+9+1=28 (один стоит на второй ступени) :wink:

Балван, согласен :oops:

 Не выйдет как с Н-1?

[Salo]

Баки, переходники, сухие отсеки?

[Dave Bowman]

Баки, переходники, сухие отсеки?

Так в чем вопрос?

[Dave Bowman]

Про возможность покупки лицензии на "Марлин" мне почему-то так и не ответили