슈퍼드라코

SuperDraco
슈퍼드라코
SuperDraco rocket engines at SpaceX Hawthorne facility (16789102495).jpg
스페이스X 호손 시설의 슈퍼드라코 로켓 엔진 한 쌍
원산지미국
제조사스페이스X
적용발사 탈출 시스템, 추진 착륙[1]
상태운영
액체연료엔진
추진제NTO[2][3] / MMH[2][3]
퍼포먼스
추력, 해수면71kN(16,000lbf),[4] 개별적으로
32,000lbf, 듀얼 엔진 클러스터[5]
챔버 압력6.9 MPa(1,000 psi)[1]
특정 임펄스, 해수면235초(2.30km/s)[6]
굽는 시간25초[6]
추진제 용량1388kg(3,060lb)[3]
에 사용됨
SpaceX Dragon 2 - 크루, 드래곤날다

슈퍼드라코는 스페이스X가 설계하고 제작한 쌍곡 추진제 로켓 엔진이다.스페이스X 드라코 계열의 로켓 엔진이다.8대의 SuperDraco 엔진의 중복된 배열은 승객을 실어 나르는 우주 캡슐인 SpaceX Dragon 2의 발사 탈출 시스템으로 사용하기 위한 내결함성 추진력을 제공한다.

슈퍼드라코 로켓 엔진은 저장성(비결정성) 쌍곡 추진제를 활용, 연료 공급과 발사 후 여러 달 만에 엔진을 발사할 수 있다.그것들은 반응 제어 시스템과 주 추진 엔진의 기능을 결합한다.

이 엔진은 낮은 지구 궤도로 가는 승무원 수송 비행에 사용되며, 현재 취소된 적룡의 화성 진입, 하강, 착륙 통제에도 사용될 것으로 예측되었다.

슈퍼드라코스는 스페이스X 드래곤 2호 승무원 수송 우주 캡슐에 사용되며, 추진 착륙 기술의 다양한 측면을 비행 시험하는 데 사용된 저고도 재사용 로켓의 프로토타입인 드래곤플라이에 사용되었다.엔진은 7만3,000뉴턴(1만6,400lbf)의 추력이 가능한 반면, DragonFly 테스트에 사용되는 동안 엔진은 차량 안정성을 유지하기 위해 68,170뉴턴(15,325lbf)으로 조절된다.[6]

역사

2012년 2월 1일 스페이스X는 저장 가능한 프로펠러트 로켓 엔진의 새롭고 더 강력한 버전을 개발했다고 발표했다. 이것은 슈퍼드라코라고 불린다.Draco RCS 추진기 쌍곡선 엔진보다 약 200배 더 강력한 이 고러스트 쌍곡선 엔진은 깊은 조절 능력을 발휘하며,[7] Draco 추진기와 마찬가지로 다중 재시동 기능을 제공하고 Draco와 동일한 공유 쌍곡선 추진체를 사용하도록 설계되었다.그것의 주요 목적은 SpaceX의 드래곤 우주선 발사 중단 시스템(LAS)을 위한 것이었다.NASA 보도자료에 따르면 엔진은 점화부터 최대 추진력까지 100ms의 과도현상을 보이고 있다.발사 중단 기간 동안 8대의 SuperDracos가 전속력으로 5초간 발사될 것으로 예상되었다.이 엔진의 개발은 NASA의 CCDev 2 프로그램에 의해 부분적으로 자금을 지원받았다.

이름: 드라코는 그리스의 드래곤 드라코인에서 왔다.드라코(Constellation, constellation)는 세페우스(Cepheus)와 우르사 메이저(Ursa Major) 근처에 있는 북반구의 극지방에 있는 별자리(용)이다.

디자인

슈퍼드라코 엔진은 모노메틸하이드라진[2] 연료와 이디트로겐 테트로크사이드[2] 산화제가 혼합된 저장성 추진제를 사용한다.여러 번 재시동할 수 있으며, 드래곤 캡슐의 추진력 착륙 시 정확한 제어를 제공하는 추력을 크게 줄일 수 있다.[8]

슈퍼드라코는 스페이스X가 개발한 세 번째로 강력한 엔진이다.그것은 드라코 추진기 엔진의 약 200배[9] 강력하다.이에 비해 스페이스X의 팰컨 1호 발사체 2단계에 사용된 케스트렐 엔진의 2배 이상, 멀린 1D 엔진의 추력 약 1/9로, 스페이스X 랩터 엔진의 1/26 수준으로 강력할 것으로 예상된다.

NASA 아메스 연구센터는 지구상에 동력 착륙을 위한 슈퍼드라코 추진기 사용 외에도 2017년까지 과학수사를 위해 드래곤에서 유래한 화성 착륙선의 타당성을 연구하고 있었다.[10]2011년 예비 분석에서는 최종 감속도가 역추진 SuperDraco 추진력 이내일 것으로 나타났다.[10][11]

슈퍼드레이코는 100%~20%의 풀러스트(full strush)로 조절이 용이하도록 설계됐다.[7]이것은 드래곤 V2 우주선의 정밀 제어 가능한 추진 착륙에 사용되었을 것이다.

엔진시험

슈퍼드라코 시험발사 모자이크

SuperDraco 엔진 개발 프로그램은 수년에 걸친 광범위한 테스트 프로그램을 가지고 있었다.2012년 12월 현재, 슈퍼드라코 지상 시험 엔진은 총 발사 시간 117초 동안 총 58회 발사되었고 스페이스X는 시험 결과가 엔진의 원래 요구 조건을 초과하기를 희망했다.[12]

이 엔진의 두 번째 버전은 2013년에 개발되었는데, 이것은 전통적인 주조 기법이 아닌 3D 프린팅으로 제조되었다.2014년 7월까지 3D 프린팅 엔진 연소실은 총 300초 이상 80회 이상 발사됐으며, 마찬가지로 전체 자격시험을 마쳤다.[7]

SuperDraco는 2014년 5월에 "다중 시동, 연장된 발화 시간, 극한 오프노멀 추진제 흐름 및 온도 등 다양한 조건에서의 시험"[8]을 포함한 자격 시험을 완료했다.

스페이스X는 2015년 1월까지 텍사스주 맥그리거에서 완전한 기능을 갖춘 슈퍼드라코 엔진 포드를 시연했다.각각 두 개의 슈퍼드라코 엔진이 들어 있는 이 엔진 포드 중 네 개는 드래곤 2호 승무원 우주선에 사용될 것이다.[13]

스페이스X와 NASA는 2015년 4월 패드 중단 테스트를 통해 드래곤 2의 슈퍼드라코 엔진을 시험하는 기한을 설정했다.테스트는 결국 2015년 5월 6일 케이프 커내버럴 공군기지 SLC-40의 테스트 스탠드에서 발생해 성공했다.[14][15]

2019년 4월 20일, DM-1에 사용된 스페이스X 크루 드래곤 캡슐이 랜딩 존 1에서 SuperDraco 엔진의 시험 도중 파괴되었다.[16]

제조업

2013년 9월 5일, 일론 머스크는 이오스 3D 금속 프린터에서 재생 냉각된 슈퍼드라코 로켓 챔버의 이미지를 트윗하여, 이 챔버가 실켈 슈퍼앨로이로 구성되어 있음을 나타내었다.[17]이것은 나중에 비행 수준 엔진의 생산 기법임이 밝혀졌다.

2014년 5월, SuperDraco 엔진의 비행 인증 버전은 최초의[clarification needed] 3D 프린팅 로켓 엔진이라고 발표되었다.특히 엔진연소실은 니켈과 철의 합금인 실켈을 직접 금속 레이저 소거 공정을 이용해 프린팅해 매우 높은 온도에서 챔버 압력 6,900킬로파스칼(1,000 psi)으로 작동한다.[clarification needed]엔진은 엔진 고장 시 결함 전파를 방지하기 위해 인쇄된 보호 나셀에 포함되어 있다.[1][18][19]

복잡한 부품을 3D 프린팅하는 능력은 엔진의 저질량 목표를 달성하기 위한 핵심이었다.일론 머스크에 따르면 "매우 복잡한 엔진으로 냉각 채널, 인젝터 헤드, 조절 메커니즘을 모두 구성하기가 매우 어려웠다.매우 강력한 고급 합금을 인쇄할 수 있었던 것은... SuperDraco 엔진을 있는 그대로 만들 수 있는 데 결정적인 역할을 했다."[20]

SuperDraco 엔진의 3D 프린팅 공정은 기존의 주조 부품에 비해 리드 타임을 획기적으로 줄여주며 "강도와 연성, 파단 저항성이 우수하며 재료 속성의 변동성이 낮다."[7]

일론 머스크에 따르면 특히 스페이스X는 전체 벽면이 내부 냉각 채널로 구성된 모래시계 챔버를 프린팅할 수 있어 적층 제조 없이는 불가능하기 때문에 3D 프린팅을 통한 비용 절감 효과도 크다.[21]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c Bergin, Chris (2014-05-30). "SpaceX lifts the lid on the Dragon V2 crew spacecraft". NASAspaceflight.com. Retrieved 2014-05-30.
  2. ^ a b c d "SpaceX Demonstrates Astronaut Escape System for Crew Dragon Spacecraft". NASA. 6 May 2015. Retrieved 7 May 2015.
  3. ^ a b c https://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ast/environmental/nepa_docs/review/launch/media/fonsi_dragon_pad_abort.pdf[데드링크]
  4. ^ "SpaceX Completes Qualification Testing of SuperDraco Thruster". 2014-05-28.
  5. ^ "SuperDraco Test Fire". YouTube. 2015-11-10.
  6. ^ a b c James, Michael; Salton, Alexandria; Downing, Micah (November 12, 2013), Draft Environmental Assessment for Issuing an Experimental Permit to SpaceX for Operation of the Dragon Fly Vehicle at the McGregor Test Site, Texas, May 2014 – Appendices (PDF), Blue Ridge Research and Consulting, LCC, p. 12
  7. ^ a b c d "SpaceX Launches 3D-Printed Part to Space, Creates Printed Engine Chamber for Crewed Spaceflight". SpaceX. 2014-07-31. Retrieved 2014-08-01. Compared with a traditionally cast part, a printed [part] has superior strength, ductility, and fracture resistance, with a lower variability in materials properties. ... The chamber is regeneratively cooled and printed in Inconel, a high performance superalloy. Printing the chamber resulted in an order of magnitude reduction in lead-time compared with traditional machining – the path from the initial concept to the first hotfire was just over three months. During the hotfire test, ... the SuperDraco engine was fired in both a launch escape profile and a landing burn profile, successfully throttling between 20% and 100% thrust levels. To date the chamber has been fired more than 80 times, with more than 300 seconds of hot fire.
  8. ^ a b "SuperDraco Thruster Powers Revolutionary Launch Escape System (Rocket Thruster Test)". Satnews Daily. 2014-05-27. Retrieved 2014-05-28.
  9. ^ "SpaceX Test Fires Engine Prototype for Astronaut Escape System". NASA. 2012-02-01. Retrieved 2012-02-01.
  10. ^ a b "Red Dragon" (PDF), Feasibility of a Dragon-derived Mars lander for scientific and human-precursor investigations, 8m.net, October 31, 2011, retrieved 2012-05-14
  11. ^ "NASA ADVISORY COUNCIL (NAC) - Science Committee Report" (PDF). Ames Research Center, NASA. 1 November 2011. Archived from the original (PDF) on 2013-01-20. Retrieved 2012-05-01.
  12. ^ Staff (2012-12-14). "NASA's Return On Investment Report" (PDF). Retrieved 2015-12-30.
  13. ^ "Full functionality of Crew Dragon's SuperDraco jetpacks demonstrated with hotfire test in McGregor, TX". vine.co. Vine. Retrieved 24 January 2015.
  14. ^ Clark, Stephen (21 April 2015). "Dragon pad abort test set for early May". Spaceflight Now.
  15. ^ Berger, Eric (2016-04-30). "From zero to 100mph in 1.2 seconds, the SuperDraco thruster delivers". Ars Technica. Retrieved 2017-02-04.
  16. ^ "SpaceX Crew Dragon spacecraft destroyed in test mishap, company confirms". www.cbsnews.com. Retrieved 2019-05-03.
  17. ^ @elonmusk (5 September 2013). "SpaceX SuperDraco inconel rocket chamber w regen cooling jacket emerges from EOS 3D metal printer" (Tweet) – via Twitter.
  18. ^ Norris, Guy (2014-05-30). "SpaceX Unveils 'Step Change' Dragon 'V2'". Aviation Week. Retrieved 2014-05-30.
  19. ^ Kramer, Miriam (2014-05-30). "SpaceX Unveils Dragon V2 Spaceship, a Manned Space Taxi for Astronauts — Meet Dragon V2: SpaceX's Manned Space Taxi for Astronaut Trips". space.com. Retrieved 2014-05-30.
  20. ^ Foust, Jeff (2014-05-30). "SpaceX unveils its "21st century spaceship"". NewSpace Journal. Retrieved 2014-05-31.
  21. ^ Elon Musk, Mike Suffradini (7 July 2015). Elon Musk comments on Falcon 9 explosion - Huge Blow for SpaceX (2015.7.7) (video). Archived from the original on 2015-09-06. Retrieved 2015-12-30.