Sé que los motores Raptor son significativamente diferentes de los Merlin 1-D ya que usan metano líquido y son criogénicos. Sin embargo, ¿qué permite exactamente que los motores Raptor produzcan mucho más empuje que los de Merlin y cómo podrían compararse con otros motores como el RD-180?
¿SpaceX también ahorra dinero al fabricar sus propios motores en comparación con comprarlos en otros lugares?
Algunos factores diferentes contribuyen al mayor empuje del Raptor:
El impulso específico (fuerza entregada por masa de propulsor consumido) de la combustión de metano-LOX es generalmente mayor que el queroseno-LOX, porque el escape está compuesto de moléculas más simples y livianas;
El Raptor usa el ciclo de combustión por etapas , donde los gases calientes parcialmente quemados que impulsan la turbobomba del motor luego ingresan a la cámara de combustión principal, que es más eficiente que el ciclo del generador de gas que usa el Merlin, pero más complicado de diseñar;
Las cifras de impulso específicas indicadas para el Raptor son extremadamente altas, incluso para la combustión por etapas, por lo que es probable que la presión de la cámara sea significativamente más alta: 250 bar o más, en comparación con los 100 bar del Merlin.
Finalmente, el motor es simplemente más grande que el Merlin. Para producir el doble de empuje con un impulso específico un 20 % mayor, el índice de flujo másico del propulsor debe ser ~75 % mayor. Los propulsores también son menos densos, por lo que el volumen de la turbobomba debe aumentar aún más.
El rendimiento del Raptor no es muy diferente al del RD-191 , es decir, la mitad de un RD-180. Ese motor quema queroseno/LOX en un ciclo de combustión por etapas a una presión de cámara de 250 bares.
Desarrollar el motor internamente reduce los costos por unidad en una cantidad enorme, por supuesto, pero también introduce costos de desarrollo enormes. Si el desarrollo transcurre sin problemas y se produce una gran cantidad de motores, la apuesta valdrá la pena. Sin embargo, el Raptor es un diseño mucho más ambicioso que el Merlin, y queda por ver si puede lograr sus objetivos. El desarrollo interno generalmente también hace que sea más rápido y fácil realizar cambios incrementales en el diseño del motor.
Puedo responder a la segunda pregunta: los motores son, en general, específicos para el combustible. Hay muchas cosas complicadas que suceden en la combustión y la transición al flujo supersónico, lo que significa que no puede cambiar un combustible por otro y esperar que tenga un alto rendimiento.
Hasta donde yo sé, no hay motores de combustión de metalox preexistentes que SpaceX podría haber comprado.
Methalox fue elegido por varias razones, una de las cuales es que puede recuperar metano mientras está en Marte a través del Proceso Sabatier .
La aceleración del motor también puede ser un problema. A diferencia de lo que podría pensar al jugar Kerbal Space Program, los motores de cohetes no están diseñados para ser acelerables. La capacidad de aceleración de los motores Merlin (hasta aproximadamente fuera de mi cabeza) es clave para el aterrizaje y la reutilización del Halcón refuerzo. Puede ser un problema menor para la etapa BFR refuerzo, ya que tendrá Motores Raptor (a diferencia de Motores Merlin) que le permitirán acelerar más profundamente en virtud de tener más motores para apagar.
UH oh
nathan tuggy
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