Fastrac (motor de foguete) - Fastrac (rocket engine)

O Fastrac era um motor de foguete líquido turbo alimentado por bomba . O motor foi projetado pela NASA como parte do modelo de baixo custo X-34 Reusable Launch Vehicle (RLV) e como parte do projeto Low Cost Booster Technology (LCBT, também conhecido como Bantam). Este motor foi posteriormente conhecido como o motor MC-1 quando foi incorporado ao projeto X-34 .

Projeto

O motor turbo foi projetado para ser usado em um booster dispensável no projeto LCBT. Como resultado, isso levou ao uso de materiais compostos por causa de seus custos e velocidade de produção significativamente mais baixos; isso também reduziu a complexidade do motor, uma vez que o combustível não foi usado para o resfriamento do bico. Com base no conhecimento e na experiência do Motor de Foguete Sólido Reutilizável do Ônibus Espacial (RSRM) e do Programa de Integridade de Propulsão Sólida (SPIP), um material de sílica / fenólico foi escolhido para o liner ablativo com sobreposição estrutural de carbono / epóxi.

O combustível do motor era uma mistura de oxigênio líquido e querosene ( RP-1 ). Esses propelentes são usados ​​pelo motor de foguete Saturn F1 . O querosene não tem a mesma liberação de energia do hidrogênio, usado com o ônibus espacial , mas é mais barato e fácil de manusear e armazenar. Os propelentes foram alimentados por meio de uma bomba turbo de eixo único e impulsor duplo LOX / RP-1 .

O motor foi ligado com uma ignição hipergólica para manter um design simples. O querosene foi injetado e o motor começou a funcionar. Os propelentes foram então alimentados no gerador de gás para mistura e na câmara de impulso para queima.

O motor usa um ciclo gerador a gás para acionar a turbina turbo-bomba, que então esgota essa pequena quantidade de combustível irradiado. Este é o ciclo idêntico ao usado com os foguetes Saturno, mas muito menos complexo do que o sistema de motor do ônibus espacial.

O motor usava um bico de compósito de fibra de carbono barato, descartável e resfriado ablativamente e produzia 60.000 lbf (285 kN) de empuxo. Após o uso, quase todas as peças do motor são reutilizáveis.

Durante a fase de pesquisa em 1999, cada motor Fastrac custou aproximadamente US $ 1,2 milhão. Os custos de produção deveriam cair para $ 350.000 por motor.

História

Os testes de nível do sistema do motor começaram em 1999 no Stennis Space Center . Os testes anteriores foram em componentes individuais no Marshall Space Flight Center . A NASA começou os testes de motor completo e fogo quente em março de 1999, com um teste de 20 segundos para demonstrar o sistema completo do motor. O motor foi testado com potência total por 155 segundos em 1 de julho de 1999. Um total de 85 testes foram programados para o resto de 1999. Em 2000, 48 testes foram conduzidos em três motores usando três bancadas de teste.

O primeiro motor foi instalado no veículo X-34 A1 que foi revelado no Dryden Flight Research Center da NASA em 30 de abril de 1999.

O programa Fastrac foi cancelado em 2001. Depois FASTRAC, NASA tentou salvar este projeto para uso em outros foguetes, como Rotary Foguete 's Roton e Orbital ' s X-34 projeto. A designação do motor de foguete foi alterada de Fastrac 60K para Marshall Center - 1 (MC-1). O projeto MC-1 foi encerrado em julho de 2009, após o projeto X-34 ter sido encerrado em março de 2009.

O motor nunca voou, mas com a cooperação da NASA muito do design e da tecnologia MC-1 foi adotado pela SpaceX para seu motor Merlin 1A .

Componentes

A NASA colaborou com parceiros da indústria para cumprir o objetivo principal de usar componentes comerciais prontos para uso. Os parceiros da indústria incluem Summa Technology Inc., Allied Signal Inc., Marotta Scientific Controls Inc., Barber-Nichols Inc. e Thiokol Propulsion .

Legado

Os princípios básicos do projeto do Fastrac (ou seja, um injetor de pino e uma câmara refrigerada ablativamente) viveram no motor Merlin 1A da SpaceX , que usava uma turbobomba do mesmo subcontratado. O Merlin-1A era um pouco maior com um empuxo de 77.000 lbf (340 kN) contra 60.000 lbf (270 kN) para Fastrac. O mesmo projeto básico foi capaz de níveis de empuxo muito mais altos após a atualização da turbobomba. As variantes do Merlin-1D alcançaram 190.000 lbf (850 kN) de empuxo em maio de 2018, embora a câmara de combustão agora seja resfriada por regeneração .

Especificações

• Impulso de vácuo: 60.000 lbf (270 kN)
• Impulso específico de vácuo: 314 s (3,0 kN · s / kg)
• Pressão da câmara: 633 psi
• Fluxo de massa total: 91,90 kg / s
• Pressão do gerador de gás: 39,64 bar
• Temperatura do gerador de gás: 888,89 K
• Diâmetro da garganta: 0,22 m
• Combustível: RP-1 (querosene de grau de foguete)
• Oxidante: oxigênio líquido

Veja também

• Merlin (motor de foguete) motor de reforço SpaceX
• Kestrel (motor de foguete) Motor de estágio superior pequeno SpaceX para Falcon-1
• Motor RD-180 RP-1 usado atualmente nos EUA
• Motor RS-27A RP-1 usado atualmente nos EUA
• Motor RP-1 russo contemporâneo RD-191
• Motor NK-33 recordista RP-1, primeiro estágio Soyuz 2-1-v e usado pela Orbital Sciences no lançador Antares série 100
• F-1 (motor de foguete)
• Executor (motor de foguete)

Referências

 Este artigo incorpora  material de domínio público de sites ou documentos da National Aeronautics and Space Administration .

Observação

• Ballard, RO; Olive, T .: Status de Desenvolvimento do Motor NASA MC-1 (Fastrac); AIAA / ASME / SAE / ASEE Conferência e Exposição Conjunta de Propulsão, 2000 Huntsville, AL, AIAA 2000-3898

links externos

• Visão geral do NASA Fastrac. 1999