Der aerospike Motor ist ein Typ des Raketentriebwerks, das seine aerodynamische Leistungsfähigkeit über eine breite Reihe von Höhen durch den Gebrauch einer aerospike Schnauze aufrechterhält. Es ist ein Mitglied der Klasse der Höhe, die Schnauze-Motoren ersetzt. Ein Fahrzeug mit einem aerospike Motor verwendet um 25-30 % weniger Brennstoff an niedrigen Höhen, wo die meisten Missionen das größte Bedürfnis nach dem Stoß haben. Motoren von Aerospike sind seit mehreren Jahren studiert worden und sind die Grundlinie-Motoren für viele Designs der einzelnen Bühne, um zu umkreisen (SSTO) und waren auch ein starker Wettbewerber um Raumfähre Hauptmotor. Jedoch ist kein Motor in der kommerziellen Produktion. Die besten groß angelegten aerospikes sind noch nur in der Prüfung von Phasen.

Die Fachsprache in der Literatur, die dieses Thema umgibt, ist etwas verwirrt — der Begriff aerospike wurde für eine gestutzte Stecker-Schnauze mit einer sehr rauen konischen Wachskerze und etwas Gaseinspritzung ursprünglich gebraucht, eine "Luftspitze" bildend, um zu helfen, die Abwesenheit des Stecker-Schwanzes wettzumachen. Jedoch, oft, wird eine lebensgroße Stecker-Schnauze jetzt einen aerospike genannt.

Grundsätze

Das grundlegende Konzept jeder Motorglocke soll den Fluss von Abgasen vom Raketentriebwerk in eine Richtung effizient ausbreiten. Das Auslassventil, eine Hoch-Temperaturmischung von Benzin, hat einen effektiv zufälligen Schwung-Vertrieb, und wenn es erlaubt wird, in dieser Form zu flüchten, wird sich nur ein kleine Teil des Flusses in der richtigen Richtung bewegen, um beizutragen, um Stoß nachzuschicken.

Anstatt das Auslassventil aus einem kleinen Loch in der Mitte einer Glocke anzuzünden, vermeidet ein aerospike Motor diesen zufälligen Vertrieb durch die Zündung entlang dem Außenrand eines keilförmigen Vorsprungs, der "Spitze". Die Spitze bildet eine Seite einer virtuellen Glocke mit der anderen Seite, die durch die Außenluft — so der "aerospike" wird bildet.

Die Idee hinter dem aerospike Design besteht darin, dass an der niedrigen Höhe der umgebende Druck das Kielwasser gegen die Schnauze zusammenpresst. Der Wiederumlauf in der Grundzone des Keils kann dann den Druck dort zur umgebenden Nähe erheben. Da der Druck oben auf dem Motor umgebend ist, bedeutet das, dass Basis keinen gesamten Stoß gibt (aber es bedeutet auch, dass dieser Teil der Schnauze gestoßen durch das Formen eines teilweisen Vakuums nicht verliert, so kann der Grundteil der Schnauze an der niedrigen Höhe ignoriert werden).

Als das Raumfahrzeug auf höhere Höhen, der Luftdruck klettert, der das Auslassventil den Spitze-Abnahmen vorwirft, aber der Druck oben auf den Motorabnahmen zur gleichen Zeit, so ist das nicht schädlich. Weiter, obwohl der Grunddruck fällt, behält die Wiederumlauf-Zone den Druck auf die Basis bis zu einem Bruchteil von 1 Bar, ein Druck, der durch fast Vakuum oben auf dem Motor nicht erwogen wird; dieser Unterschied im Druck gibt Extrastoß an der Höhe, zur Höhe-Ausgleichen-Wirkung beitragend. Das erzeugt eine Wirkung wie das einer Glocke, die größer wächst, als Luftdruck fällt, Höhe-Entschädigung zur Verfügung stellend.

Die Nachteile von aerospikes scheinen, Extragewicht für die Spitze und vergrößerte kühl werdende Voraussetzungen wegen des erhitzten Extragebiets zu sein. Weiter kann das größere abgekühlte Gebiet Leistung unter theoretischen Niveaus durch das Reduzieren des Drucks gegen die Schnauze reduzieren. Außerdem arbeiten aerospikes relativ schlecht zwischen dem Mach 1-3, wo der Luftstrom um das Fahrzeug Druck reduziert hat, und das den Stoß reduziert.

Schwankungen

Mehrere Versionen des Designs, bestehen unterschieden durch ihre Gestalt. Im toroidal aerospike die Spitze ist mit dem Auslassventil in der Form von der Schüssel, das in einem Ring um den Außenrand abgeht. In der Theorie verlangt das eine ungeheuer lange Spitze für die beste Leistungsfähigkeit, aber durch den Schlag eines kleinen Betrags von Benzin das Zentrum einer kürzeren gestutzten Spitze kann etwas Ähnliches erreicht werden.

Im geradlinigen aerospike besteht die Spitze aus einem verjüngten keilförmigen Teller mit dem Auslassventil, das auf beiden Seiten am "dicken" Ende abgeht. Dieses Design ist im Vorteil, stapelbar zu sein, mehreren kleineren Motoren erlaubend, hintereinander gelegt zu werden, um einen größeren Motor zu machen, während es steuernde Leistung mit dem Gebrauch der individuellen Motorkehle-Kontrolle vermehrt.

Leistung

Rocketdyne hat eine lange Reihe von Tests in den 1960er Jahren auf verschiedenen Designs geführt. Spätere Modelle dieser Motoren haben auf ihrer hoch zuverlässigen j-2 Motormaschinerie basiert und haben dieselbe Sorte von Stoß-Niveaus wie die herkömmlichen Motoren zur Verfügung gestellt, auf denen sie basiert haben; 200,000 lbf (890 kN) im J-2T-200k und 250,000 lbf (1.1 MN) im J-2T-250k (bezieht sich der T auf den toroidal Verbrennungsraum). Dreißig Jahre später wurde durch ihre Arbeit wieder für den Gebrauch im X-33-Projekt der NASA abgestaubt. In diesem Fall wurde die ein bisschen beförderte J-2S Motormaschinerie mit einer geradlinigen Spitze verwendet, den XRS-2200 schaffend. Nach mehr Entwicklung und beträchtlicher Prüfung wurde dieses Projekt annulliert, als die zerlegbaren Kraftstofftanks des X-33 wiederholt gescheitert haben.

Drei XRS-2200 Motoren wurden während des X-33 Programms gebaut und haben Prüfung am Stennis Raumfahrtzentrum der NASA erlebt. Die Einzeln-Motortests waren ein Erfolg, aber das Programm wurde gehalten, bevor die Prüfung für die 2-Motoren-Einstellung vollendet werden konnte. Der XRS-2200 erzeugt Stoß mit mir von 339 Sekunden auf Meereshöhe, und gestoßen mit mir von 436.5 Sekunden in einem Vakuum.

Der RS-2200 Geradlinige Aerospike Motor wurde aus dem XRS-2200 abgeleitet. Der RS-2200 sollte VentureStar einzelne Bühne antreiben, um Fahrzeug zu umkreisen. Im neuesten Design die sieben RS-2200er-Jahre, 542,000 Pfunde des Stoßes erzeugend, würde jeder VentureStar in die niedrige Erdbahn erhöhen. Die Entwicklung auf dem RS-2200 wurde Anfang 2001 formell gehalten, als das X-33 Programm Raumstart-Initiative-Finanzierung nicht erhalten hat. Lockheed Martin hat beschlossen, das Programm von VentureStar ohne jede Finanzierungsunterstützung von NASA nicht fortzusetzen.

Obwohl das Annullieren des X-33 Programms ein Rückschlag für die aerospike Technik war, ist es nicht das Ende der Geschichte. Ein Meilenstein wurde erreicht, als eine gemeinsame akademische Mannschaft / Industrie-Mannschaft von der Staatlichen Universität von Kalifornien, Langer Strand (CSULB) und Garvey Spacecraft Corporation erfolgreich einen Flugtest des angetriebenen aerospike Motors von flüssigem Treibgas in der Mojave-Wüste am 20. September 2003 geführt haben. CSULB Studenten hatten ihren Prospektor 2 (p-2) Rakete mit 1,000 Pfd. (4.4 kN) Flüssigsauerstoff/Vinylalkohol aerospike Motor entwickelt. Diese Arbeit an aerospike Motoren ist andauernd; Prospektor 10, ein aerospike Zehn-Räume-Motor, wurde am 25. Juni 2008 testentlassen.

Weiterer Fortschritt ist im März 2004 gekommen, als zwei erfolgreiche Tests an der NASA ausgeführt wurden, hat das Flugforschungszentrum von Dryden mit kleinen von Blacksky Corporation verfertigten Raketen, in Carlsbad, Kalifornien gestützt. Die aerospike Schnauzen und festen Rakete-Motoren wurden entwickelt und von Cesaroni Technology Incorporated gebaut. Die zwei Raketen waren fester Brennstoff, der angetrieben und mit nichtgestutztem toroidal aerospike Schnauzen ausgerüstet ist. Sie haben ein Apogäum und Geschwindigkeiten ungefähr des Machs 1.5 erreicht.

Die kleine aerospike Motorentwicklung mit einer hybriden Rakete-Treibgas-Konfiguration ist durch Mitglieder der Reaktionsforschungsgesellschaft andauernd gewesen.

Siehe auch

• Erweiterung der Schnauze
• LASRE
• Drehrakete
• Lockheed Martin X-33
• Säbel

Links

• Aerospike Motor
• Fortgeschrittene Motoren, die für uprated Boosterraketen von Saturn und Nova geplant sind — schließen den J-2T ein
• Geradliniger Aerospike Motor — Antrieb für das X-33 Fahrzeug
• Flugforschungszentrum von Dryden
• Aerospike Motorregelsystem-Eigenschaften und Leistung
• X-33 Einstellungskontrolle mit dem XRS-2200 geradlinigen Aerospike Motor