El ciclo de expansión que utiliza el motor impulsa la turbobomba con el calor residual absorbido por la cámara de combustión, la garganta y la boquilla del motor. Esto, combinado con el combustible de hidrógeno, conduce a impulsos específicos muy altos ( I sp ) en el rango de 373 a 470 s (3,66-4,61 km/s) en el vacío. La masa varía de 131 a 317 kg (289 a 699 lb) según la versión del motor. [3] [4]
Historia
El RL10 fue el primer motor de cohete de hidrógeno líquido construido en los Estados Unidos, y el desarrollo del motor por parte del Marshall Space Flight Center y Pratt & Whitney comenzó en la década de 1950. El RL10 se desarrolló originalmente como un motor acelerable para el módulo de aterrizaje lunar Lunex de la USAF . [5]
El RL10 se probó por primera vez en tierra en 1959, en el Centro de Investigación y Desarrollo de Florida de Pratt & Whitney en West Palm Beach, Florida . [6] [7] El primer vuelo exitoso tuvo lugar el 27 de noviembre de 1963. [8] [9] Para ese lanzamiento, dos motores RL10A-3 impulsaron la etapa superior Centaur de un vehículo de lanzamiento Atlas . El lanzamiento se utilizó para realizar una prueba de integridad estructural y de rendimiento del vehículo fuertemente instrumentada. [10]
Se han volado varias versiones de este motor. El S-IV del Saturn I utilizó un grupo de seis RL10A-3S, una versión que fue modificada para su instalación en el Saturn [11] y el programa Titan incluía etapas superiores Centaur D-1T propulsadas por dos motores RL10A-3-3. . [11] [12]
A principios de la década de 2000, la NASA contrató a Pratt & Whitney Rocketdyne para desarrollar el demostrador del motor criogénico extensible común (CECE). CECE estaba destinado a dar lugar a motores RL10 capaces de una aceleración profunda. [16] En 2007, su operatividad (con algunos "resoplidos") se demostró con relaciones de aceleración de 11:1. [17] En 2009, la NASA informó que se logró acelerar del 104 por ciento de empuje al ocho por ciento de empuje, un récord para un motor de ciclo expansor de este tipo. El resoplido se eliminó mediante modificaciones del inyector y del sistema de alimentación del propulsor que controlan la presión, la temperatura y el flujo de los propulsores. [18] En 2010, el rango de aceleración se amplió aún más a una relación de 17,6:1, acelerando del 104% al 5,9% de potencia. [19]
Posible sucesor de principios de la década de 2010
En 2012, la NASA se unió a la Fuerza Aérea de EE. UU. (USAF) para estudiar la propulsión de etapa superior de próxima generación, formalizando los intereses conjuntos de las agencias en un nuevo motor de etapa superior para reemplazar al Aerojet Rocketdyne RL10.
"Conocemos el precio de lista de un RL10. Si analizamos el costo a lo largo del tiempo, una porción muy grande del costo unitario de los EELV es atribuible a los sistemas de propulsión, y el RL10 es un motor muy antiguo, y hay muchos artesanía asociada con su fabricación... Eso es lo que este estudio determinará: ¿vale la pena construir un reemplazo del RL10?"
— Dale Thomas, director técnico asociado, Centro Marshall de vuelos espaciales [20]
A partir del estudio, la NASA esperaba encontrar un motor de clase RL10 menos costoso para la etapa superior del Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS). [20] [21]
La USAF esperaba reemplazar los motores Rocketdyne RL10 utilizados en las etapas superiores de los vehículos de lanzamiento desechables evolucionados (EELV) Lockheed Martin Atlas V y Boeing Delta IV, que eran los métodos principales para poner satélites del gobierno de EE. UU. en el espacio. [20] Al mismo tiempo se llevó a cabo un estudio de requisitos relacionado en el marco del Programa de motores de etapa superior asequibles (AUSEP). [21]
Mejoras
El RL10 ha evolucionado a lo largo de los años. El RL10B-2 que se utilizó en el DCSS tenía un rendimiento mejorado, una boquilla de carbono-carbono extensible , un cardán electromecánico para reducir el peso y aumentar la confiabilidad, y un impulso específico de 465,5 segundos (4,565 km/s). [22] [23]
En 2016, Aerojet Rocketdyne estaba trabajando para incorporar la fabricación aditiva en el proceso de construcción del RL10. La compañía realizó pruebas de fuego caliente a gran escala en un motor con un inyector principal impreso en marzo de 2016, [24] y en un motor con un conjunto de cámara de empuje impreso en abril de 2017. [25]
Aplicaciones actuales para el RL10
Atlas V Centaur (etapa de cohete) : la versión centaur de un solo motor (SEC) utiliza el RL10C-1, [2] mientras que la versión centaur de doble motor (DEC) conserva el RL10A-4-2 más pequeño. [26] Una misión Atlas V (SBIRS-5) marcó el primer uso de la versión RL10C-1-1. La misión fue exitosa, pero se observaron vibraciones inesperadas y el uso posterior del modelo RL10C-1-1 está en suspenso hasta que se comprenda mejor el problema. [27] El motor se volvió a utilizar con éxito en SBIRS-6.
Etapa de propulsión criogénica provisional : La etapa de propulsión criogénica provisional o ICPS se utiliza para el SLS y es similar al DCSS, excepto que el motor es un RL10B-2 y está adaptado para caber encima de la etapa central de 8,4 metros de diámetro con cuatro Motores principales del transbordador espacial RS-25 .
Etapa Centaur V de Vulcan Centaur : El 11 de mayo de 2018, United Launch Alliance (ULA) anunció que el motor de etapa superior RL10 había sido seleccionado para el cohete Vulcan Centaur de próxima generación de ULA luego de un proceso de adquisición competitivo. [28] Centaur V normalmente usará el RL10C-1-1, [2] pero en Vulcan Centaur Heavy se usará el RL10C-X. [29] Vulcan realizó con éxito su vuelo inaugural el 8 de enero de 2024. [30]
Motores en desarrollo
Etapa superior de exploración (EUS) : EUS utilizará inicialmente cuatro motores RL10C-3. Cuando el RL10C-X esté disponible, los motores C-3 se cambiarán por CX. [31]
Etapa superior Omega: En abril de 2018, Northrop Grumman Innovation Systems anunció que se utilizarían dos motores RL10C-5-1 en OmegA en la etapa superior. [32] El BE-3U de Blue Origin y el Vinci de Airbus Safran también se consideraron antes de seleccionar el motor de Aerojet Rocketdyne. El desarrollo de OmegaA se detuvo después de que no logró ganar un contrato de lanzamiento espacial de seguridad nacional. [33]
Etapa evolucionada criogénica avanzada
A partir de 2009 [actualizar], se propuso una versión mejorada del RL10 para impulsar la etapa evolucionada criogénica avanzada (ACES), una extensión de larga duración y bajo punto de ebullición de la tecnología existente ULA Centaur y Delta Cryogenic Second Stage (DCSS) para el vehículo de lanzamiento Vulcan. . [34] La tecnología ACES de larga duración está destinada a respaldar misiones geosincrónicas , cislunares e interplanetarias . Otra posible aplicación es como depósitos de propulsor en el espacio en LEO o en L 2 que podrían usarse como estaciones de paso para que otros cohetes se detengan y reposten en su camino hacia misiones más allá de LEO o interplanetarias. También se propuso la limpieza de desechos espaciales . [35]
^ ab Wade, Mark (17 de noviembre de 2011). "RL-10B-2". Enciclopedia Astronáutica . Archivado desde el original el 4 de febrero de 2012 . Consultado el 27 de febrero de 2012 .
^ abcdef "Sistema de propulsión Aerojet Rocketdyne RL10" (PDF) . Aerojet Rocketdyne . Archivado desde el original (PDF) el 30 de enero de 2022.
^ "RL-10C". www.astronautix.com . Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2016 . Consultado el 6 de abril de 2020 .
^ "RL-10A-1". www.astronautix.com . Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2016 . Consultado el 6 de abril de 2020 .
^ Vadear, Mark. "Enciclopedia Astronáutica — Página del proyecto Lunex". Enciclopedia Astronáutica . Archivado desde el original el 31 de agosto de 2006.
^ Connors, página 319
^ "Centauro". Páginas espaciales de Gunter.
^ ab Sutton, George (2005). Historia de los motores de cohetes de propulsor líquido . Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica. ISBN1-56347-649-5.
^ "El renombrado motor cohete celebra 40 años de vuelo". Pratt y Whitney. 24 de noviembre de 2003. Archivado desde el original el 14 de junio de 2011.
^ abcdefghij Brügge, Norbert. "Evolución del motor cohete criogénico RL-10 de Pratt & Whitney" . Consultado el 16 de septiembre de 2022 .
^ "Resumen de sistemas Titan 3E/Centaur D-1T INFORME N.º CASD·LVP73-007" (PDF) . Convair y Martin Marietta Aeroespacial. 1 de septiembre de 1973. págs. 2–4 . Consultado el 16 de septiembre de 2022 .
^ Vadear, Mark. "DCX". Enciclopedia Astronáutica . Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2012 . Consultado el 4 de enero de 2013 .
^ "Informe de investigación del Delta 269 (Delta III)" (PDF) . Boeing . 16 de agosto de 2000. MDC 99H0047A. Archivado desde el original (PDF) el 16 de junio de 2001.
^ "Vehículo de lanzamiento Júpiter: resúmenes de rendimiento técnico". Archivado desde el original el 29 de enero de 2009 . Consultado el 18 de julio de 2009 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: bot: estado de la URL original desconocido ( enlace )
^ "Motor criogénico extensible común (CECE)". Corporación de Tecnologías Unidas. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2012.
^ "Acelerando de regreso a la luna". NASA. 16 de julio de 2007. Archivado desde el original el 2 de abril de 2010.
^ "La NASA prueba la tecnología del motor para el aterrizaje de astronautas en la Luna". NASA. 14 de enero de 2009.
^ Giuliano, Víctor (25 de julio de 2010). "CECE: Ampliación del alcance de la tecnología de aceleración profunda en motores de cohetes de oxígeno líquido/hidrógeno líquido para misiones de exploración de la NASA" (PDF) . Servidor de informes técnicos de la NASA .
^ abc Roseberg, Zach (12 de abril de 2012). "La NASA y la Fuerza Aérea de EE. UU. estudiarán un motor de cohete conjunto". Vuelo Global . Consultado el 1 de junio de 2012 .
^ ab Newton, Kimberly (12 de abril de 2012). "La NASA se asocia con la Fuerza Aérea de EE. UU. para estudiar los desafíos comunes de la propulsión de cohetes". NASA. Archivado desde el original el 24 de junio de 2017 . Consultado el 10 de enero de 2018 .
^ "RL-10B-2". astronautix.com . Consultado el 16 de septiembre de 2022 .
^ abcdefghi "RL10B-2" (PDF) . Pratt y Whitney Rocketdyne . 2009. Archivado desde el original (PDF) el 26 de marzo de 2012 . Consultado el 29 de enero de 2012 .
^ "Aerojet Rocketdyne prueba con éxito un complejo inyector impreso en 3D en el motor cohete de etapa superior más confiable del mundo" (Presione soltar). Aerojet Rocketdyne. 7 de marzo de 2016 . Consultado el 20 de abril de 2017 .
^ "Aerojet Rocketdyne logra un hito en la impresión 3D con pruebas exitosas del conjunto de cámara de empuje de cobre RL10 a gran escala" (Comunicado de prensa). Aerojet Rocketdyne. 3 de abril de 2017 . Consultado el 11 de abril de 2017 .
^ ab Wade, Mark (17 de noviembre de 2011). "RL-10A-1". Enciclopedia Astronáutica . Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2011 . Consultado el 27 de febrero de 2012 .
^ "ULA retrasa el uso adicional del motor de etapa superior mejorado en espera de estudios". 23 de junio de 2021.
^ "United Launch Alliance selecciona el motor RL10 de Aerojet Rocketdyne". ULA. 11 de mayo de 2018 . Consultado el 13 de mayo de 2018 .
^ "Póster recortado de Vulcano" (PDF) . Alianza Unida de Lanzamiento . Consultado el 15 de octubre de 2021 .
^ Belam, Martín (8 de enero de 2024). "Lanzamiento de la NASA Peregrine 1: el cohete Vulcan Centaur que transporta el módulo de aterrizaje lunar de la NASA despega en Florida - actualizaciones en vivo". el guardián . ISSN 0261-3077 . Consultado el 8 de enero de 2024 .
^ Sloss, Philip (4 de marzo de 2021). "La NASA y Boeing buscan comenzar la fabricación de la etapa superior de exploración del SLS en 2021". Vuelos espaciales de la NASA . Consultado el 15 de octubre de 2021 .
^ "RL-10 seleccionado para el cohete OmegaA". Aerojet Rocketdyne. 16 de abril de 2018 . Consultado el 14 de mayo de 2018 .
^ ab "Northrop Grumman pondrá fin al programa de cohetes OmegaA". Noticias espaciales . 9 de septiembre de 2020 . Consultado el 23 de noviembre de 2020 .
^ Kutter, Bernard F.; Zegler, Frank; Barr, Jon; A granel, Tim; Pitchford, Brian (2009). "Exploración lunar robusta utilizando un módulo de aterrizaje lunar eficiente derivado de etapas superiores existentes" (PDF) . AIAA . Archivado desde el original (PDF) el 24 de julio de 2011 . Consultado el 9 de marzo de 2011 .
^ Zegler, Frank; Bernard Kutter (2 de septiembre de 2010). "Evolución hacia una arquitectura de transporte espacial basada en depósitos" (PDF) . Conferencia y exposición AIAA SPACE 2010 . AIAA. Archivado desde el original (PDF) el 20 de octubre de 2011 . Consultado el 25 de enero de 2011 . La conceptualización del diseño de ACES se lleva a cabo en la ULA desde hace muchos años. Aprovecha las características de diseño de las etapas superiores de la Segunda Etapa Criogénica (DCSS) Centaur y Delta y tiene la intención de complementar y quizás reemplazar estas etapas en el futuro. ...
^ ab Bilstein, Roger E. (1996). "Criogenia no convencional: RL-10 y J-2". Etapas a Saturno; Una historia tecnológica de los vehículos de lanzamiento Apolo/Saturno. Washington, DC: Oficina de Historia de la NASA . Consultado el 2 de diciembre de 2011 .
^ "Atlas Centauro". Página espacial de Gunter . Consultado el 29 de febrero de 2012 .
^ Wade, Mark (17 de noviembre de 2011). "RL-10A-3". Enciclopedia Astronáutica . Archivado desde el original el 6 de diciembre de 2011 . Consultado el 27 de febrero de 2012 .
^ Wade, Mark (17 de noviembre de 2011). "RL-10A-4". Enciclopedia Astronáutica . Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2011 . Consultado el 27 de febrero de 2012 .
^ Wade, Mark (17 de noviembre de 2011). "RL-10A-5". Enciclopedia Astronáutica . Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2011 . Consultado el 27 de febrero de 2012 .
^ "Guía del usuario de los servicios de lanzamiento de Delta IV, junio de 2013" (PDF) . Lanzamiento de la ULA . Consultado el 15 de marzo de 2018 .
^ Wade, Mark (17 de noviembre de 2011). "RL-10A-4-1". Enciclopedia Astronáutica . Archivado desde el original el 17 de noviembre de 2011 . Consultado el 27 de febrero de 2012 .
^ Wade, Mark (17 de noviembre de 2011). "RL-10A-4-2". Enciclopedia Astronáutica . Archivado desde el original el 30 de enero de 2012 . Consultado el 27 de febrero de 2012 .
^ ab "Motor RL10". Aerojet Rocketdyne. Archivado desde el original el 30 de abril de 2017 . Consultado el 13 de marzo de 2016 .
^ Wade, Mark (17 de noviembre de 2011). "RL-10B-X". Enciclopedia Astronáutica . Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2011 . Consultado el 27 de febrero de 2012 .
^ "Motor criogénico extensible Commons". Pratt y Whitney Rocketdyne. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2012 . Consultado el 28 de febrero de 2012 .
^ "Motor criogénico extensible común - Aerojet Rocketdyne". www.rocket.com . Archivado desde el original el 12 de noviembre de 2014 . Consultado el 8 de abril de 2018 .
^ "Etapa de propulsión criogénica" (PDF) . NASA. 5 de agosto de 2011 . Consultado el 11 de octubre de 2014 .
^ "Atlas-V con Centaur con motor RL10C". foro.nasaspaceflight.com . Consultado el 8 de abril de 2018 .
^ "Evolución del motor cohete criogénico RL-10 de Pratt & Whitney". Archivado desde el original el 3 de marzo de 2016 . Consultado el 20 de febrero de 2016 .
^ "Motor RL10 | Aerojet Rocketdyne". www.rocket.com . Consultado el 19 de junio de 2020 .
^ Graham, William (24 de septiembre de 2022). "Último lanzamiento pesado del Delta IV de la costa oeste con NROL-91". NASASpaceFlight.com . Consultado el 29 de agosto de 2023 .
^ ab "EL SISTEMA DE LANZAMIENTO ESPACIAL DE LA NASA COMIENZA A MOVERSE AL SITIO DE LANZAMIENTO" (PDF) . NASA. 15 de abril de 2020. Archivado (PDF) desde el original el 13 de octubre de 2021 . Consultado el 24 de mayo de 2023 .
^ "Aerojet Rocketdyne consigue su mayor contrato de motor RL10 con ULA". www.aerojetrocketdyne.com . Consultado el 16 de abril de 2022 .
^ "Motor RL10 | Aerojet Rocketdyne". Rocket.com . Consultado el 7 de mayo de 2022 .
^ Sutton, soy; Peery, SD; Minick, AB (enero de 1998). "Demostración del motor de ciclo expansor de 50K" (PDF) . Actas de la conferencia AIP . 420 : 1062-1065. Código Bib : 1998AIPC..420.1062S. doi :10.1063/1.54719. Archivado desde el original el 8 de abril de 2013.
^ "Motor cohete Pratt & Whitney RL10A-1". Museo del Aire de Nueva Inglaterra . Archivado desde el original el 27 de abril de 2014.
^ ab "Fotos de motores de cohetes". Nave espacial histórica . Consultado el 26 de abril de 2014 .
^ Colaguori, Nancy; Kidder, Bryan (3 de noviembre de 2006). "Pratt & Whitney Rocketdyne dona el modelo del legendario motor cohete Rl10 a la Southern University" (Presione soltar). Pratt y Whitney Rocketdyne. Cable de noticias de relaciones públicas. Archivado desde el original el 27 de abril de 2014.
^ "Museo Espacial Americano y Paseo de la Fama Espacial". www.facebook.com . Archivado desde el original el 26 de febrero de 2022 . Consultado el 8 de abril de 2018 .
^ "Motor RL-10 | Colección del Grupo del Museo de Ciencias". colección.sciencemuseumgroup.org.uk . Consultado el 12 de abril de 2024 .
^ "Museo del Aire y el Espacio de San Diego - Parque Histórico Balboa, San Diego". sandiegoairandspace.org . Consultado el 12 de abril de 2024 .