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.jpg/500px-RL-10_rocket_engine_(30432256313).jpg) ロンドンの科学博物館にあるRL10A-4エンジン | |
| 原産国 | アメリカ合衆国 |
|---|---|
| 初飛行 | 1962年（RL10A-1） |
| メーカー | エアロジェット ロケットダイン |
| 応用 | 上段エンジン |
| 関連LV | アトラス · デルタ III · デルタ IV · サターン I · SLS · タイタン IIIE · タイタン IV · バルカン ケンタウルス キャンセル: DC-X · オメガ · スペースシャトル |
| 状態 | 生産中 |
| 液体燃料エンジン | |
| 推進剤 | LOX / LH 2 |
| 混合比 | 5.88:1 |
| サイクル | エキスパンダーサイクル |
| 構成 | |
| ノズル比 | 84:1 または 280:1 |
| パフォーマンス | |
| 推力、真空 | 110.1 kN (24,800 lb f ) |
| 比推力、真空 | 465.5秒（4.565km/秒） |
| 寸法 | |
| 長さ | ノズル延長時 4.15 m (13.6 フィート) |
| 直径 | 2.15 m (7 フィート 1 インチ) |
| 乾燥質量 | 301 kg (664 ポンド) |
| 使用される場所 | |
| ケンタウロス、DCSS、S-IV | |
| 参考文献 | |
| 参考文献 | [1] |
| 注記 | 性能値および寸法はRL10B-2のものです。 |
RL10は、米国のエアロジェット・ロケットダイン社が製造した液体燃料 極低温ロケットエンジンで、極低温液体水素と液体酸素の推進剤を燃焼する。最新型は、真空中でエンジン1基あたり最大110 kN（24,729 lb f）の推力を生み出す。アトラスVのセントール上段とデルタIVのDCSS向けに、3つのRL10バージョンが生産中である。スペース・ローンチ・システムの探査上段とバルカンロケットのセントールV向けに、さらに3つのバージョンが開発中である。[2]
エンジンが使用するエキスパンダーサイクルは、エンジンの燃焼室、スロート、ノズルで吸収された廃熱でターボポンプを駆動します。これは水素燃料と組み合わされ、真空中で373〜470秒（3.66〜4.61 km / s）の範囲の非常に高い比推力（I sp）をもたらします。質量はエンジンのバージョンに応じて131〜317 kg（289〜699ポンド）の範囲です。[3] [4]
歴史
RL10は、1950年代にマーシャル宇宙飛行センターとプラット・アンド・ホイットニーによって開発され、米国で製造された最初の液体水素ロケットエンジンでした。RL10はもともと、米国空軍のルネックス月着陸船用のスロットルエンジンとして開発されました。[5]
RL10は1959年にフロリダ州ウェストパームビーチにあるプラット・アンド・ホイットニーのフロリダ研究開発センターで初めて地上試験された。[6] [7]最初の飛行成功は1963年11月27日に行われた。[8] [9]その打ち上げでは、2基のRL10A-3エンジンがアトラスロケットのセントー上段に搭載された。この打ち上げは、機体の高性能および構造的完全性試験を実施するために使用された。[10]
このエンジンには複数のバージョンが飛行している。サターンIのS-IVは6基のRL10A-3Sのクラスターを使用していたが、これはサターンに搭載するために改造されたバージョンであった[11] 。また、タイタン計画には2基のRL10A-3-3エンジンを搭載したセントーD-1T上段が含まれていた。[11] [12]
マクドネル・ダグラスDC-Xには4基の改造されたRL10A-5エンジンが使用された。[13]
1999年5月4日のオリオン3通信衛星を積んだデルタIIIの打ち上げ失敗の原因は、RL10B-2燃焼室のろう付け欠陥であると特定された。[14]
アレスIとアレスVを共通のコアステージを共有するロケットファミリーに置き換えるというDIRECTバージョン3.0提案では、J -246とJ-247打ち上げロケットの第2段にRL10を推奨した。 [15]提案されている木星上段ロケットには最大7基のRL10エンジンが使用され、スペース・ローンチ・システム探査上段ロケット と同等の役割を果たす予定だった。
共通拡張可能極低温エンジン
2000年代初頭、NASAはプラット・アンド・ホイットニー・ロケットダインと契約を結び、共通拡張可能極低温エンジン（CECE）のデモンストレーターを開発しました。CECEは、ディープスロットリングが可能なRL10エンジンの開発を目指していました。[16] 2007年には、11:1のスロットル比でその操作性（多少の「チャグ」あり）が実証されました。[17] 2009年、NASAは104%推力から8%推力へのスロットリングに成功したと報告しました。これは、このタイプのエキスパンダーサイクルエンジンの記録です。チャグは、圧力、温度、および推進剤の流れを制御するインジェクターと推進剤供給システムの改良により排除されました。[18] 2010年には、スロットリング範囲がさらに拡大され、17.6:1の比率で104%から5.9%のパワーにスロットリングされました。[19]
2010年代初頭に後継機が登場
2012年、NASAは米国空軍（USAF）と共同で次世代の上段推進装置を研究し、エアロジェット・ロケットダインRL10に代わる新しい上段エンジンに関する両機関の共同の関心を正式に表明した。
「RL10の定価はわかっています。経年変化によるコストを見ると、EELVの単価の大部分は推進システムによるもので、RL10は非常に古いエンジンであり、製造には多くの職人技が伴います。…この調査では、RL10の代替品を製造する価値があるかどうかが明らかになる予定です。」
— デール・トーマス、マーシャル宇宙飛行センター技術担当副ディレクター[20]
この研究から、NASAはスペース・ローンチ・システム（SLS）の上段に使用できる、より安価なRL10クラスのエンジンを見つけることを期待した。[20] [21]
米空軍は、米国政府の衛星を宇宙に打ち上げる主な手段であったロッキード・マーティンのアトラスVとボーイングのデルタIV発展型使い捨て打ち上げロケット（EELV）の上段で使用されているロケットダインRL10エンジンを置き換えることを望んでいた。[20]関連する要件調査は、手頃な価格の上段エンジンプログラム（AUSEP）の下で同時に実施された。[21]
改善点
RL10は長年にわたって進化してきました。DCSSに使用されたRL10B-2は、性能が向上し、伸縮可能な カーボンカーボンノズル、重量を軽減して信頼性を高める電気機械式ジンバル、比推力465.5秒（4.565 km/s）を備えていました。[22] [23]
2016年時点で、エアロジェット ロケットダインはRL10の製造プロセスに積層造形を取り入れるべく取り組んでいた。同社は2016年3月にプリントされたメインインジェクターを搭載したエンジンのフルスケールのホットファイアテストを実施した。 [24]エアロジェット ロケットダインの別のプロジェクトは、2017年4月にプリントされたスラストチャンバーアセンブリを搭載したエンジンだった。 [25]
RL10の現在のアプリケーション
- アトラスV ケンタウルス（ロケット段）：シングルエンジンのケンタウルス（SEC）バージョンではRL10C-1が使用され、[2]デュアルエンジンのケンタウルス（DEC）バージョンではより小型のRL10A-4-2が保持されます。[26] アトラスVミッション（SBIRS-5）は、RL10C-1-1バージョンが初めて使用されたミッションでした。ミッションは成功しましたが、予期しない振動が観測され、問題がよりよく理解されるまでRL10C-1-1モデルのさらなる使用は保留されています。[27]このエンジンはSBIRS-6でも再び正常に使用されました。
- 暫定極低温推進ステージ : 暫定極低温推進ステージ (ICPS) は SLS に使用され、エンジンが RL10B-2 であり、4 つのRS-25スペース シャトル メイン エンジンを備えた直径 8.4 メートルのコア ステージの上部に適合するように適合されている点を除いて、DCSS に似ています。
- ヴァルカン・セントールのセントールV段：2018年5月11日、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス（ULA）は、競争入札の結果、ULAの次世代ヴァルカン・セントールロケットにRL10上段エンジンが選ばれたと発表した。 [28]セントールVは通常RL10C-1-1を使用するが、[2]ヴァルカン・セントール・ヘビーではRL10C-Xが使用される。[29]ヴァルカンは2024年1月8日に初飛行に成功した。[30]
開発中のエンジン
- 探査上段（EUS）：EUSは当初4基のRL10C-3エンジンを使用する。RL10C-Xが利用可能になると、これらのエンジンが置き換えられる。[31]
- オメガ上段：2018年4月、ノースロップ・グラマン・イノベーション・システムズは、オメガの上段に2基のRL10C-5-1エンジンが使用されると発表した。 [32] ブルーオリジンのBE-3Uとエアバス・サフランのヴィンチも、エアロジェット・ロケットダインのエンジンが選ばれる前に検討された。オメガの開発は、国家安全保障宇宙打ち上げ契約を獲得できなかったため中止された。[33]
高度極低温進化段階
2009年現在[update]、RL10の強化版が、バルカン打ち上げロケット用の既存のULAセントールおよびデルタ極低温第2段（DCSS）技術の長期低沸騰拡張である先進極低温発展段（ACES）の動力源として提案されている。 [34] 長期ACES技術は、静止軌道、地球近傍月、および惑星間ミッションをサポートすることを目的としています。別の可能性のある用途は、 LEOまたはL2の宇宙燃料貯蔵庫としてであり、他のロケットがLEO外または惑星間ミッションに向かう途中で停止して燃料を補給するための中継地点として使用できます。宇宙ゴミの清掃も提案されました。[35]
バージョン表
部分仕様
すべてのバージョン
- 請負業者: プラット・アンド・ホイットニー
- 推進剤：液体酸素、液体水素[23]
- 設計:エキスパンダーサイクル[56]
- 点火：電気火花[57]
RL10A
- 推力（高度）：15,000lbf （ 66.7kN）[36]
- 比推力：433秒（4.25 km/s）
- エンジン重量（乾燥時）：298ポンド（135kg）
- 高さ: 68 インチ (1.73 m)
- 直径: 39 インチ (0.99 m)
- ノズル膨張比: 40:1
- 推進剤流量: 35 ポンド/秒 (16 kg/秒)
- ロケット用途:サターンI、S-IV第2段、6基のエンジン
- 機体用途:セントール上段、エンジン2基
RL10B-2
- 推力（高度）：24,750lbf（110.1kN）[23]
- 比推力：465.5秒（4.565 km/s）[23]
- エンジン重量、乾燥時：664ポンド（301.2kg）[23]
- 高さ: 163.5 インチ (4.14 m) [23]
- 直径: 84.5 インチ (2.21 m) [23]
- 膨張比: 280:1
- 混合比：酸素：水素質量比5.88対1 [23]
- 推進剤流量: 燃料、7.72ポンド/秒 (3.5 kg/秒); 酸化剤 45.42ポンド/秒 (20.6 kg/秒) [23]
- 機体用途:デルタIII、デルタIV第2段(エンジン1基)
ギャラリー
-
RL10A-1 -
RL10A-3S -
RL10A-4 -
RL10A-4-2 -
RL10B-2
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展示されているエンジン
- RL10A-1はコネチカット州ウィンザーロックスのニューイングランド航空博物館に展示されている[58]
- RL10はイリノイ州シカゴの科学産業博物館に展示されている[ 59 ]
- RL10A-1はイリノイ州リバーグローブのサーナン地球宇宙センターに展示されている。
- RL10はアラバマ州ハンツビルの米国宇宙ロケットセンターに展示されている[59]
- RL10はルイジアナ州バトンルージュのサザン大学に展示されている[60]
- フロリダ州タイタスビルの米国スペースウォークオブフェイムに2基のRL10エンジンが展示されている[61]
- RL10 はフロリダ州ウェストパームビーチのコックス科学センターおよび水族館に展示されています。
- RL10 はオーバーン大学デイビスホールの航空宇宙工学部に展示されています。[要出典]
- RL10A-4は英国ロンドンの科学博物館に展示されている。 [62]
- RL10はノースカロライナ州ダーラムの生命科学博物館に展示されている。
- RL10はカリフォルニア州サンディエゴのサンディエゴ航空宇宙博物館に展示されている。 [63]
- RL10B-2 は、カリフォルニア州サンタアナのディスカバリー キューブ オレンジ カウンティの外に展示されています。
参照
- 宇宙船の推進
- RL60
- マーク-60
- RD-0146
- XCOR/ULA アルミ合金ノズルエンジン、2011年開発中
参考文献
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文献
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 RL10に関連するメディアがあります。
- アストロノーティクスのRL10B-2
- Spaceflight Nowの記事
- Spaceflight Nowの記事