Ich weiß, dass sich die Raptor-Motoren erheblich von den Merlin 1-D -Motoren unterscheiden, da sie flüssiges Methan verwenden und kryogen sind. Was genau ermöglicht es den Raptor-Triebwerken jedoch, viel mehr Schub zu erzeugen als die Merlin-Triebwerke, und wie könnten sie mit anderen Triebwerken wie dem RD-180 verglichen werden?
Spart SpaceX auch Geld, indem es seine Motoren selbst herstellt, anstatt sie woanders zu kaufen?
Ein paar verschiedene Faktoren tragen zum höheren Schub des Raptors bei:
Der spezifische Impuls – abgegebene Kraft pro verbrauchter Treibmittelmasse – der Methan-LOX-Verbrennung ist im Allgemeinen höher als der Kerosin-LOX, da das Abgas aus einfacheren und leichteren Molekülen besteht;
Der Raptor verwendet den gestuften Verbrennungszyklus , bei dem die heißen, teilweise verbrannten Gase, die die Turbopumpe des Motors antreiben, dann in die Hauptbrennkammer gelangen, die effizienter ist als der vom Merlin verwendete Gasgeneratorzyklus , aber komplizierter zu konstruieren;
Die angegebenen spezifischen Impulszahlen für den Raptor sind selbst bei gestufter Verbrennung extrem hoch, so dass der Kammerdruck wahrscheinlich deutlich höher sein wird – 250 bar oder höher im Vergleich zu etwa 100 bar für den Merlin.
Schließlich ist der Motor einfach größer als der Merlin. Um den doppelten Schub bei einem um 20 % höheren spezifischen Impuls zu erzeugen, muss der Treibmittelmassenstrom um ca. 75 % höher sein. Auch die Treibmittel sind weniger dicht, sodass das Volumen der Turbopumpe weiter zunehmen muss.
Die Leistung des Raptor ist dem RD-191 nicht allzu unähnlich – das heißt, die Hälfte eines RD-180. Dieser Motor verbrennt Kerosin/LOX in einem gestuften Verbrennungszyklus bei einem Kammerdruck von 250 bar.
Die Eigenentwicklung des Motors senkt die Stückkosten natürlich enorm, führt aber auch zu enormen Entwicklungskosten. Läuft die Entwicklung reibungslos und werden viele Motoren produziert, lohnt sich das Wagnis. Der Raptor ist jedoch ein viel ehrgeizigeres Design als der Merlin, und es bleibt abzuwarten, ob er seine Ziele erreichen kann. Auch inkrementelle Änderungen am Motordesign lassen sich durch die Eigenentwicklung in der Regel schneller und einfacher durchführen.
Ich kann die zweite Frage beantworten – Motoren sind im Großen und Ganzen kraftstoffspezifisch. Es gibt viele komplizierte Dinge, die bei der Verbrennung und dem Übergang zum Überschallfluss vor sich gehen, was bedeutet, dass Sie nicht einfach einen Kraftstoff gegen einen anderen austauschen und erwarten können, dass er leistungsstark ist.
Soweit ich weiß, gibt es keine bereits existierenden Methalox-verbrennenden Motoren, die SpaceX hätte kaufen können.
Methalox wurde aus einer Reihe von Gründen ausgewählt, einer davon ist, dass Sie Methan auf dem Mars durch den Sabatier-Prozess zurückgewinnen können .
Die Drosselbarkeit des Motors kann ebenfalls ein Problem sein. Im Gegensatz zu dem, was Sie vielleicht denken, wenn Sie Kerbal Space Program spielen, sind Raketentriebwerke im Großen und Ganzen nicht dafür ausgelegt, drosselt zu werden. Die Drosselfähigkeit der Merlin-Motoren (bis ca von meinem Kopf) ist der Schlüssel für die Landung und Wiederverwendung des Falcon Booster. Für die BFR-Stufe ist dies möglicherweise weniger problematisch Booster, wie es haben wird Raptor-Motoren (im Gegensatz zu Merlin-Motoren), die es ermöglichen, stärker zu drosseln, da mehr Motoren zum Abschalten vorhanden sind.
äh
Nathan Tuggy
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