Motore Merlin

Profittando della serie di tests che in questi giorni si sono succeduti a Cape Canaveral, posto due semplici note sul motore principale del nuovo vettore della SpaceX.

La serie di motori Merlin è completamente sviluppata dalla Space-X per i lanciatori della famiglia Falcon.

Esistono tre varianti di tale motore, l’ultima è denominata Merlin 1C ed è quella attualmente in uso sia per il vettore Falcon1 che per il Falcon9.
Il Merlin è un motore a ciclo aperto, in tale tipo di motore la turbina è mossa da una precombustione dei propellenti e il gas prodotto è espulso separatamente. Esso utilizza come combustibile l’RP1: cherosene altamente raffinato, più conveniente e di più facile stoccaggio rispetto all’Idrogeno Liquido. L’ossidante è costituito da Ossigeno liquido. Il motore Merlin è stato progettato per il recupero e il riutilizzo.

Il Merlin utilizza come sistema d’iniettori il c.d. “pinte injector” che utilizza un iniettore unico piuttosto che le centinaia di piccoli fori presenti in altri tipi di endoreattori. Questo sistema riduce notevolmente il costo di produzione. Tale sistema fu già adottato per il motore del “Descent Stage”
del LM.

Il funzionamento del motore è semplice: i propellenti sono alimentati tramite un singolo condotto e doppia turbina azionando un ciclo generatore di gas; il carburante ad alta pressione percorre le pareti della camera di combustione e dell’ugello prima di giungere all’iniettore per essere miscelato all’ossidante nella camera di combustione.
Tale processo permette di raffreddare le strutture in modo significativo cosichè il motore riesce a funzionare ad un alto livello di prestazioni.
La turbo-pompa fornisce alimentazione per gli attuatori idraulici, eliminando quindi la necessità di un sistema separato di alimentazione; l’ugello d’espulsione dei gas esausti agisce anche come controllo di rollio durante il volo. La combinazione in un unico dispositivo rende il motore Merlin di più semplice costruzione e di più alta affidabilità.

Il Merlin 1C, del diametro di 1,25m, fornisce una spinta al livello del mare di 556 kN (56,7 T), e un ISP di 300; il motore consuma 140 kg di propellente al secondo.

Nell’immagine uno schema del Merlin 1C


Merlin 1C.jpg

Per ugello di espulsione intendi quello dei gas che azionano la turbina (turbo-pompa), vero? Come si riesce ad utilizzarlo per il controllo di rollio?
Quando si parla di sistema di controllo io penso generalmente ad un sistema che acquisisce dei dati (come appunto l’angolo di rollio) ed attiva un attuatore per ottenere un effetto voluto. Immagino che per ottenere un controllo di rollio ci siano almeno 2 o più ugelli per permettere di avere una coppia, ma questo non dovrebbe essere un problema. Quello che non riesco a immaginare è come far “coppia” solo quando si vuole, quando i gas dalla turbina vengono espulsi in continuazione.
Spero di essere stato abbastanza chiaro. Scusate la domanda, ma di controllo di assetto di un lanciatore non me ne sono mai occupato.

Non so se sia questo il caso, ma basterebbe farli uscire verso il basso. Se non erro il motore Vulcain del primo stadio dell’Ariane 5 usa questo sistema.
Inoltre, invece di usare più ugelli si potrebbe pensare a un ugello orientabile, ma bisogna vedere quale conviene di più.

il “noozle” dei gas esausti è incernierato su di un cardine e tali movimenti rendono possibile il controllo di rollio.

Allego (Credit SpaceX) una bella foto del motore in questione.


non ci avevo pensato… grazie della spiegazione e della foto!