SuperDraco - SuperDraco
.jpg) Ein Paar SuperDraco-Raketentriebwerke im SpaceX Hawthorne-Werk
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| Herkunftsland | Vereinigte Staaten |
|---|---|
| Hersteller | SpaceX |
| Anwendung | Starten Sie das Fluchtsystem und treiben Sie es an |
| Status | Betriebsbereit |
| Flüssigbrennstoffmotor | |
| Treibmittel | NTO / MMH |
| Performance | |
| Schub (SL) | 71 kN (16.000 lbf), einzeln 32.000 lbf, zweimotoriges Cluster |
| Kammerdruck | 6,9 MPa (1.000 psi) |
| Ich sp (SL) | 235 s (2,30 km / s) |
| Brenndauer | 25 Sekunden |
| Treibmittelkapazität | 1.388 kg |
| Benutzt in | |
| SpaceX Dragon 2 - Crew, DragonFly | |
SuperDraco ist ein hypergolischer Raketentriebwerk , das von SpaceX entwickelt und gebaut wurde . Es ist Teil der SpaceX Draco- Raketentriebwerksfamilie. Eine redundante Anordnung von acht Superdraco Motoren bietet fehlertolerante Antrieb für den Einsatz als Rettungsrakete für den SpaceX Dragon 2 , ein Passagierraumkapsel .
SuperDraco-Raketentriebwerke verwenden ein speicherbares (nicht kryogenes) hypergolisches Treibmittel , mit dem die Triebwerke viele Monate nach dem Tanken und Starten abgefeuert werden können. Sie kombinieren die Funktionen eines Reaktionssteuerungssystems und eines Hauptantriebsmotors .
Die Triebwerke werden auf Crew-Transportflügen in die erdnahe Umlaufbahn eingesetzt und sollten auch für die Ein-, Abstiegs- und Landekontrolle des jetzt abgesagten Roten Drachen zum Mars eingesetzt werden .
SuperDracos werden in der SpaceX Dragon 2 - Raumkapsel verwendet, die die Besatzung transportiert , und wurden in der DragonFly verwendet , einem Prototyp einer wiederverwendbaren Rakete in geringer Höhe, mit der verschiedene Aspekte der Antriebslandetechnologie im Flug getestet wurden . Während der Motor 73.000 Newton (16.400 lbf) Schub kann, werden die Motoren während der Verwendung für DragonFly-Tests auf 68.170 Newton (15.325 lbf) gedrosselt , um die Fahrzeugstabilität aufrechtzuerhalten.
Geschichte
Am 1. Februar 2012 gab SpaceX bekannt, dass die Entwicklung einer neuen, leistungsstärkeren Version eines Raketentriebwerks mit speicherbarem Treibstoff namens SuperDraco abgeschlossen wurde . Dieser hypergolische Motor mit hohem Schub - etwa 200-mal stärker als der hypergolische Motor des Draco RCS-Triebwerks - bietet eine Fähigkeit zur tiefen Drosselung und wurde genau wie das Draco-Triebwerk so konzipiert, dass er mehrere Neustarts ermöglicht und dieselben gemeinsamen hypergolischen Treibmittel wie Draco verwendet. Sein Hauptzweck war es, das Startabbruch-System (LAS) von SpaceX auf dem Dragon-Raumschiff zu entwickeln. Laut einer Pressemitteilung der NASA hat der Motor einen Übergang von der Zündung zum vollen Schub von 100 ms. Während des Startabbruchs wurde erwartet, dass acht SuperDracos 5 Sekunden lang bei vollem Schub feuern. Die Entwicklung des Motors wurde teilweise durch das CCDev 2- Programm der NASA finanziert .
Name: Draco kommt aus dem griechischen drakōn für Drachen. Draco (Sternbild) ist ein Sternbild (der Drache) in der Polarregion der nördlichen Hemisphäre in der Nähe von Cepheus und Ursa Major.
Design
SuperDraco-Motoren verwenden ein lagerfähiges Treibmittelgemisch aus Monomethylhydrazin- Kraftstoff und Distickstofftetroxid- Oxidationsmittel . Sie können viele Male neu gestartet werden und können ihren Schub stark reduzieren, um eine präzise Kontrolle während der Landung der Drachenkapsel zu gewährleisten.
SuperDraco ist der drittstärkste Motor, der von SpaceX entwickelt wurde. Es ist ungefähr 200-mal so leistungsstark wie der Draco-Triebwerksmotor. Im Vergleich dazu ist es mehr als doppelt so leistungsstark wie der Kestrel- Motor, der in der zweiten Stufe des Falcon 1- Trägerraketen von SpaceX eingesetzt wurde , etwa 1/9 des Schubes eines Merlin 1D- Motors und voraussichtlich 1/26 so leistungsstark wie der SpaceX Raptor Motor.
Zusätzlich zur Verwendung der SuperDraco-Triebwerke für Motorlandungen auf der Erde untersuchte das Ames Research Center der NASA die Machbarkeit eines von Drachen abgeleiteten Marslanders für wissenschaftliche Untersuchungen bis 2017. Die vorläufige Analyse im Jahr 2011 ergab, dass die endgültige Verzögerung innerhalb der SuperDraco-Triebwerksfunktionen mit Retro-Antrieb.
SuperDraco ist für eine hohe Drosselbarkeit von 100 bis 20% des vollen Schubes ausgelegt. Dies wäre für präzise steuerbare Antriebslandungen des Raumfahrzeugs Dragon V2 verwendet worden.
Motorprüfung
Das SuperDraco-Motorenentwicklungsprogramm hatte ein umfangreiches Testprogramm, das sich über mehrere Jahre erstreckte. Bis Dezember 2012 wurden die SuperDraco-Bodentestmotoren insgesamt 58 Mal für eine Gesamtzünddauer von 117 Sekunden abgefeuert, und SpaceX äußerte die Hoffnung, dass die Testergebnisse die ursprünglichen Anforderungen an den Motor übertreffen würden.
Eine zweite Version des Motors wurde 2013 entwickelt, die nicht mit der traditionellen Gusstechnik, sondern mit 3D-Druck hergestellt wurde . Bis Juli 2014 wurde der 3D-gedruckte Motorbrennraum über 80 Mal für eine Gesamtdauer von mehr als 300 Sekunden abgefeuert und es wurde ebenfalls ein vollständiger Qualifikationstest abgeschlossen.
Der SuperDraco hat im Mai 2014 die Qualifizierungstests abgeschlossen - einschließlich Tests "unter verschiedenen Bedingungen, einschließlich Mehrfachstarts, verlängerter Zünddauer und extremem nicht nominalem Treibmittelfluss und extremen Temperaturen".
Bis Januar 2015 demonstrierte SpaceX in McGregor, Texas, den SuperDraco-Motor-Pod mit voller Funktionalität. Vier dieser Triebwerkskapseln mit jeweils zwei SuperDraco-Triebwerken werden in dem mit Raumfahrzeugen besetzten Raumschiff Dragon 2 eingesetzt.
Im April 2015 legten SpaceX und die NASA einen Zeitrahmen fest, um die SuperDraco-Motoren eines Dragon 2 mit einem Pad-Abbruch-Test zu testen. Der Test fand schließlich am 6. Mai 2015 von einem Prüfstand in der Luftwaffenstation SLC-40 in Cape Canaveral aus statt . und war erfolgreich.
Am 20. April 2019 wurde die auf DM-1 verwendete SpaceX Crew Dragon-Kapsel bei einem Test der SuperDraco-Motoren in der Landezone 1 zerstört.
Herstellung
Am 5. September 2013 twitterte Elon Musk ein Bild einer regenerativ gekühlten SuperDraco-Raketenkammer, die aus einem EOS 3D-Metalldrucker hervorging, und gab an, dass sie aus der Inconel- Superlegierung bestand. Dies wurde später als Produktionstechnik für Triebwerke auf Flugebene gezeigt.
Im Mai 2014 wurde bekannt gegeben, dass die flugqualifizierte Version des SuperDraco-Triebwerks das erste vollständig 3D-gedruckte Raketentriebwerk ist . Insbesondere wird die Motorbrennkammer aus Inconel , einer Legierung aus Nickel und Eisen, unter Verwendung eines Verfahrens des direkten Metalllasersinterns gedruckt und arbeitet bei einem Kammerdruck von 6.900 Kilopascal (1.000 psi) bei einer sehr hohen Temperatur. Die Motoren sind in einer bedruckten Schutzgondel enthalten, um eine Fehlerausbreitung bei einem Motorschaden zu verhindern.
Die Fähigkeit, die komplexen Teile in 3D zu drucken, war der Schlüssel zum Erreichen des Ziels des Motors mit geringer Masse. Elon Musk: "Es ist ein sehr komplexer Motor, und es war sehr schwierig, alle Kühlkanäle, den Injektorkopf und den Drosselmechanismus zu formen. Die Fähigkeit, hochfeste fortschrittliche Legierungen zu drucken, war entscheidend, um in der Lage zu sein." um die SuperDraco-Engine so zu erstellen, wie sie ist. "
Das 3D-Druckverfahren für die SuperDraco-Engine reduziert die Vorlaufzeit im Vergleich zu herkömmlichen Gussteilen erheblich und "weist eine überlegene Festigkeit , Duktilität und Bruchfestigkeit bei geringerer Variabilität der Materialeigenschaften auf ".
Laut Elon Musk ist auch die Kostenreduzierung durch 3D-Druck erheblich, insbesondere weil SpaceX eine Sanduhrkammer drucken kann, in der die gesamte Wand aus internen Kühlkanälen besteht, was ohne additive Fertigung nicht möglich wäre.