RL60

El RL60 era un motor de cohete criogénico de combustible líquido diseñado en Estados Unidos por Pratt & Whitney , que utilizaba hidrógeno líquido criogénico y oxígeno líquido como propelentes. El motor funciona con un ciclo de expansión , alimentando las turbobombas con el calor residual absorbido del proceso de combustión principal. Este ciclo de combustión de alta eficiencia, basado en el calor residual, combinado con el combustible de hidrógeno líquido de alto rendimiento, permite que el motor alcance un impulso específico muy elevado de hasta 465 segundos en el vacío. El motor fue diseñado para ser un sucesor más capaz del Aerojet Rocketdyne RL10 , ofreciendo un rendimiento y una eficiencia mejorados, manteniendo al mismo tiempo las dimensiones de instalación del RL10. ^{[ 1 ]}

El RL60 fue diseñado para incluir mejoras importantes con respecto al RL10B-2 de alto empuje , como hasta 45 reinicios del motor (frente a los 15 del RL10B-2), una vida útil del motor 550 segundos mayor (+15,7 %) y el doble de empuje. ^{[ 1 ]} Al igual que el RL10B-2, el RL60 fue diseñado para incorporar una tobera extensible con refrigeración radiactiva . ^{[ 2 ]} El RL60 fue diseñado para satisfacer las necesidades cambiantes de los requisitos de lanzamiento desechables y las misiones tripuladas de principios de la década de 2000. ^{[ 3 ]}

El RL60 es un motor de cohete criogénico de ciclo expansor y combustible líquido que quema hidrógeno líquido y oxígeno líquido. El ciclo del motor es prácticamente idéntico al del RL10, con algunos cambios clave:

• La turbobomba LOX es accionada por una turbina y una válvula de derivación de turbina separadas en lugar de un sistema de transmisión por engranajes ^{[ 2 ].}
• adición de bombas de refuerzo de _LH2 y LOX para acomodar presiones de entrada de propulsor más bajas y permitir velocidades de rotación más altas de la bomba principal. ^{[ 2 ]}

Otros cambios clave con respecto al RL10 incluyen:

• Sistema de encendido ligeramente rediseñado (encendedor de chispa directa doble; DDSI) ^{[ 2 ]}
• cámara de combustión tubular de cobre de alta carga térmica , que permite una potencia de turbina mucho mayor y la mayor presión de cámara alcanzada para un motor de ciclo expansor ^{[ 2 ]}
• el doble de alta presión en la cámara, acompañada del doble de empuje (con un margen de crecimiento del 10%) ^{[ 2 ]}
• Vida útil del motor ligeramente más larga
• El triple de reinicios del motor.

Si bien el RL60 se diseña, integra y prueba en los EE. UU., el motor obtiene varios componentes de socios internacionales:

• Turbobomba LOX suministrada por CADB ruso ^{[ 2 ]}
• Turbobomba LH ₂ suministrada por la empresa japonesa IHI ^{[ 2 ]}
• boquilla refrigerada regenerativamente suministrada por la empresa sueca Volvo Aero . ^{[ 2 ]}

El RL60 tiene sus orígenes en el programa original de motor criogénico avanzado para la etapa superior (cCAUSE), que comenzó en 1999 y dio como resultado el programa RL50, un motor planificado con un empuje de 220 kN (50 000 lbf). El programa RL50 evolucionó posteriormente para desarrollar un motor criogénico que abarcara los requisitos y capacidades tanto del RL50 planificado como del motor Vinci de ArianeGroup , el motor europeo de ciclo expansor de 180 kN para la etapa superior, que utiliza hidrógeno _líquido y oxígeno líquido. La intención era que el motor RL50 funcionara como motor de etapa superior para vehículos de lanzamiento desechables tanto estadounidenses como europeos, logrando una gestión eficaz de costes y economías de escala mediante un motor común compartido entre el Ariane 5 europeo y los futuros vehículos Atlas y Delta estadounidenses. ^{[ 2 ] [ 4 ]} La colaboración planificada entre Snecma , proveedor de las toberas de compuesto de carbono-carbono del RL10, y el esfuerzo de Pratt & Whitney dio como resultado que el motor RL50 fuera designado como SPW2000 (Snecma-P&W; 2000 indica el año). ^{[ 4 ] [ 2 ]}

Sin embargo, el programa RL50 no fue adoptado completamente por la ESA . ^{[ 5 ]} El programa SPW2000 fue rechazado por la ESA, lo que resultó en su cancelación el 22 de junio de 2000. ^{[ 5 ]} Pratt & Whitney restableció el proyecto bajo su propio programa RL60, llamado así para identificar su nivel de empuje de diseño de 60 000 lbf. El Programa Demostrador RL60 se inició a finales de 2000 y se planeó que entrara en desarrollo a gran escala a principios de 2003. ^{[ 2 ]}

En 2003, Pratt & Whitney Space Propulsion tenía el 90% del trabajo completado para el motor RL60. ^{[ 3 ]} El RL60 se construiría y probaría en los EE. UU., con componentes clave proporcionados por cuatro proveedores estratégicos internacionales de la industria: Volvo Aero de Suecia (tobera de refrigeración regenerativa); Ishikawajima-Harima Heavy Industries (IHI) de Japón ( turbobomba LH _{2 ); Techspace Aero de Bélgica (entrada LH 2} y válvulas de control LOX); y Chemical Automatics Design Bureau (CADB) de Rusia (turbobomba LOX). Además de realizar la ingeniería de sistemas e integración para el motor, Pratt & Whitney habría fabricado el conjunto de la cámara de empuje (TCA) del motor, que consta del conjunto del inyector y el sistema de encendido, el sistema de control y las válvulas y tuberías correspondientes, y la cámara de combustión principal. ^{[ 1 ]} En septiembre de 2003, se entregó la primera cámara de combustión para el motor para su prueba. Esta prueba resultó en una anomalía desconocida (clasificada). Se identificó la causa raíz de la anomalía y se planificó una segunda prueba, pero las actividades para recuperarse de la anomalía se ralentizaron debido a la incertidumbre sobre las futuras oportunidades de mercado y los plazos. ^{[ 6 ]}

Se planeó que las pruebas de desarrollo del motor culminaran con las pruebas del primer motor a escala real a principios de 2005, seguidas de la calificación y certificación del motor en 2006. Se planeó que la producción del RL60 y la entrega de motores de vuelo a los clientes comenzaran a mediados de 2006. ^{[ 2 ]}

• RL10 , el predecesor de RL60
• Vinci , el motor europeo de ciclo expansor LOX/LH2 _que el programa SPW2000 pretendía reemplazar
• RD-0146 , un motor ruso de ciclo expansor LOX/LH2 _desarrollado conjuntamente por Pratt & Whitney.
• MARC-60 (MB-60), motor de ciclo expansor LOX/LH ₂ de la misma clase de empuje diseñado como un esfuerzo conjunto de Boeing de EE. UU. y Mitsubishi Heavy Industries de Japón a principios de la década de 2000 ^{[ 7 ].}
• YF-75D , un motor chino de ciclo expansor LOX/LH ₂

• Hoja informativa de P&W
• Fotos de P&W
• Página web de Astronautix para el motor RL-60