패스트랙(로켓 엔진)

Fastrac (rocket engine)
이 기사는 로켓 엔진에 관한 것이다.다른 용도는 Fastrac을 참조하십시오.
패스트랙 MC-1
원산지미국
제조사나사
적용작고 값싼 소모성 로켓
액체연료엔진
추진제LOX / RP-1(로켓 등급 등유)
사이클가스 중독의
퍼포먼스
추력, 진공6만파운드힘(270kN)[1]
특정 임펄스, 진공314초(3.0km/s)[2]
치수
길이2.13m(7피트 0인치)[3]
지름1.22m(4ft 0인치)[3]
건조중량910kg 미만(2,010lb)[4]

Fastrac은 터보 펌프에 의해 작동되는 액체 로켓 엔진이었다.이 엔진은 저비용 X-34 재사용 가능 발사체(RLV)[5]의 일부와 저비용 부스터 기술(LCBT, 일명 반탐) 프로젝트의 일부로 NASA에 의해 설계되었다.[6]이 엔진은 나중에 X-34 프로젝트에 합병되었을 때 MC-1 엔진으로 알려졌다.

디자인

터보펌프 엔진은 LCBT 프로젝트의 소모성 부스터에 사용하도록 설계되었다.결과적으로, 이것은 비용 및 생산 속도가 현저히 낮기 때문에 복합 재료의 사용을 초래했다; 이것은 또한 노즐 냉각에 연료를 사용하지 않았기 때문에 엔진 복잡성을 감소시켰다.우주왕복선의 재사용 가능 고체 로켓 모터(RSRM)와 고체 추진 무결성 프로그램(SPIP)의 지식과 경험을 바탕으로 탄소/에폭시 구조 중복이 있는 애프터라이너에 실리카/페놀릭 소재를 선택했다.[7]

엔진 연료는 액체 산소와 등유(RP-1)의 혼합물이었다.이 추진체들은 토성 F1 로켓 엔진에 의해 사용된다.등유는 우주왕복선과 함께 사용되는 수소와 같은 에너지 방출량을 갖고 있지 않지만, 가격이 저렴하고 취급과 보관이 용이하다.추진체는 단일 축인 이중 임펠러 LOX/RP-1 터보 펌프를 통해 공급되었다.[8]

엔진은 심플한 디자인을 유지하기 위해 쌍곡선 점화기로 시동이 걸렸다.등유를 주입하고 나서 엔진이 작동하고 있었다.그런 다음 추진체를 가스 발생기에 주입하여 혼합을 하고 화재를 위해 추력실을 사용하였다.

이 엔진은 터보펌프 터빈을 구동하기 위해 가스발생기 사이클을 사용하며, 이는 이 소량의 사용후 연료를 배출한다.이것은 토성 로켓과 같은 사이클이지만 우주왕복선 엔진 시스템보다 훨씬 덜 복잡하다.

이 엔진은 값싸고 소모성, 애블링 방식으로 냉각된 탄소 섬유 복합 노즐을 사용했으며 추력을 6만파운드힘(285kN)으로 생산했다.사용 후에는 엔진의 거의 모든 부품을 재사용할 수 있다.[9]

1999년의 연구 단계 동안 각각의 패스트랙 엔진은 약 120만 달러의 비용이 들었다.[10]생산비는 엔진당 35만 달러로 떨어질 것으로 예상됐다.

역사

엔진 시스템 수준 테스트는 1999년 스테니스 우주센터에서 시작되었다.[11]이전에 마샬 우주 비행 센터의 개별 부품에 대한 테스트가 있었다.NASA는 1999년 3월에 완전한 엔진, 열화력 테스트를 시작했으며, 완전한 엔진 시스템을 시연하기 위해 20초간의 테스트를 했다.[12]이 엔진은 1999년 7월 1일 155초 동안 최대출력 상태에서 시험되었다.[13]1999년 나머지 기간 동안 총 85개의 시험이 예정되어 있었다.2000년 현재 3개의 테스트 스탠드를 사용하여 3개의 엔진에 대해 48개의 테스트를 수행했다.[14]

최초의 엔진은 1999년 4월 30일 NASA 드라이든 비행연구센터에서 공개된 X-34 A1 차량에 장착되었다.[15]

Fastrac 프로그램은 2001년에 취소되었다.[16]FASTRAC 이후, NASA는 로터리 로켓의 로튼과 오비탈의 X-34 프로젝트와 같은 다른 로켓에 사용하기 위해 이 디자인을 복원하려고 노력했다.로켓 엔진의 명칭은 Fastrac 60K에서 Marshall Centre - 1 (MC-1)로 변경되었다.MC-1 프로젝트는 2009년 3월 X-34 프로젝트가 종료된 후, 2009년 7월까지 종료되었다.[17]

엔진은 결코 날지 않았지만, NASA의 협력으로 많은 MC-1 디자인과 기술이 스페이스X에 의해 멀린 1A 엔진에 채택되었다.[18]

구성 요소들

NASA는 상업적이고 기성품 구성품을 사용하는 주요 목표를 달성하기 위해 업계 파트너들과 협력했다.업계 파트너로는 Summa Technology Inc., Allied Signal Inc., Marotta Scientific Controls Inc., Barber-Nichols Inc., Tiokol Proproprovision 등이 포함되었다.

레거시

Fastrac 설계의 기본 원칙(이름대로 냉각된 챔버)은 스페이스X의 Merlin 1A 엔진에서 살았는데, 이 엔진은 같은 하청업체로부터 터보펌프를 사용했다.[18]멀린-1A는 7만7000lbf(340kN)의 추력과 6만lbf(270kN)의 패스트락으로 다소 컸다.동일한 기본 설계가 터보펌프를 업그레이드한 후 훨씬 높은 추력 수준을 달성할 수 있었다.Merlin-1D 변형은 연소실이 현재 재생 냉각되었지만 2018년 5월 현재 19만 lbf(850 kN)의 추력을 달성했다.[19][20]

사양

  • 진공 추력: 60,000lbf(270kN)
  • 진공 특정 임펄스: 314초(3.0 kN/s/kg)
  • 챔버 압력: 633 psi
  • 총 질량 흐름: 91.90 kg/s
  • 가스 발생기 압력: 39.64bar
  • 가스 발생기 온도: 888.89K
  • 목 지름: 0.22m
  • 연료: RP-1(로켓 등급 등유)
  • 산화제: 액체 산소

참고 항목

참조

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  1. ^ "Rocket Engine Turbopumps" (PDF). Barber Nicols. Retrieved September 7, 2019.
  2. ^ Systems Analysis of a High Thrust Low-Cost Rocket Engine (PDF), archived from the original (PDF) on 2016-03-04, retrieved 2012-03-31
  3. ^ a b "Encyclopedia Astronautica Index: 1". www.astronautix.com.
  4. ^ "HugeDomains.com - NasaSolutions.com is for sale (Nasa Solutions)". www.hugedomains.com. {{cite web}}:Cite는 일반 제목(도움말)을 사용한다.
  5. ^ 40K Fastrac II Bantam Test, archived from the original on 2015-07-21, retrieved 2015-01-11
  6. ^ "Fabrication of Composite Combustion Chamber/Nozzle For Fastrac Engine" (PDF). Retrieved September 6, 2019.
  7. ^ "Solid Propulsion Integrity Program for Verifiable Enhanced Solid Rocket Motor Reliablility". Retrieved September 6, 2019.
  8. ^ "Rocket Engine Turbopumps". Retrieved September 6, 2019.
  9. ^ "Fastrac Engine -- A Boost for Low-cost Space Launch".
  10. ^ {http://www.astronautix.com/f/fastrac.html 웹 url=accessdate=1919년 9월 6일 제목=Fastrac}
  11. ^ "NASA Technical Reports Server (NTRS) - NASA Fastrac Engine Gas Generator Component Test Program and Results".
  12. ^ "Fastrac Full-Engine, Hot-Fire Test Successful". Retrieved 6 September 2019.
  13. ^ "X-34 Fastrac Engine Tested". Retrieved September 7, 2019.
  14. ^ Development Status of the NASA MC-1 (Fastrac) Engine (PDF)
  15. ^ "Rocket Engine Turbopumps". Retrieved September 6, 2019.
  16. ^ 40K Fastrac II Bantam Test, archived from the original on 2015-07-21, retrieved 2015-01-11
  17. ^ "Marshall Center-1 (MC-1) Test Program". Retrieved September 7, 2019.
  18. ^ a b "Rocket Engine Turbopumps Barber Nichols". www.barber-nichols.com.
  19. ^ Berger, Eric [@SciGuySpace] (10 May 2018). "Musk: Merlin rocket engine thrust increased by 8 percent, to 190,000 lbf" (Tweet) – via Twitter.
  20. ^ SpaceX CASSIOPE Mission Press Kit (Sept 2013) pg. 10 (PDF)
  21. ^ "A Regeneratively-Cooled Thrust Chamber for the FASTRAC Engine" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2018-07-24.
참고
  • 발라드, 알오, 올리브, 티:NASA MC-1(Fastrac) 엔진 개발 현황; AIAA/ASME/SAE/ASEE 공동추진회의 및 전시회, 2000 헌츠빌, AL, AIA 2000-3898

외부 링크