Vulcain (raketmotor)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Vulcain 1
Een Vulcain 1 in het museum Cité des Sciences et de l’Industrie in Parijs.
Een Vulcain 1 in het museum Cité des Sciences et de l’Industrie in Parijs.
Land van herkomst Duitsland
Frankrijk
Datum 1996 [1]
Ontwerper EADS Astrium
Snecma Moteurs
Fabrikant EADS Astrium
Snecma Moteurs
Toepassing Eerste trap (booster)
Opvolger Vulcain 2
Status Productie gestopt
Vloeibarebrandstofmotor
Oxidator Vloeibare zuurstof
Brandstof Vloeibare waterstof (H2)
Mengverhouding 5,9 : 1 [2]
Principe Open verbrandingscyclus
Pomptype Turbopomp
Configuratie
Aantal branderkamers 1
Straalpijp oppervlakteverhouding 45,1 : 1 [2]
Prestaties
Stuwkracht (zn) 773 kN (79 tf) [1]
Stuwkracht (vac) 1.113 kN (113 tf) [2]
Stuwkracht:gewicht (zn) 60,6 : 1
Stuwkracht:gewicht (vac) 87,3 : 1
Branderkamerdruk 10.900 kPa (109 bar) [2]
(SI) specifieke impuls (zn) 326 s [1]
(SI) specifieke impuls (vac) 439 s [2]
Brandtijd 605 s [1]
Afmetingen
Lengte 3,07 m [2]
Diameter 1,76 m [2]
Droog gewicht 1300 kg [1]

De Vulcain 1 is een cryogene raketmotor, aangedreven door vloeibare zuurstof en vloeibare waterstof, ontwikkeld en vervaardigd door EADS Astrium & Snecma Moteurs en werd gebruikt als eerste trap booster van de Ariane 5 draagraket. Een doorontwikkelde versie, de Vulcain 2, doet momenteel dienst als eerste trap booster van de Ariane 5.

Ontwikkeling[bewerken]

De ontwikkeling van de Vulcain 1 werd gestart in 1988 als gevolg van de lancering van het Europese Ariane 5 programma. Het project stond onder de technische en financiële leiding van het Franse CNES (Centre Nationale d'Etudes Spatiales - Nationaal Centrum voor Ruimtestudies) en werd toevertrouwd aan Snecma Moteurs. Het programma werd gefinancierd door de ESA (European Space Agency). De eerste testen werden gehouden in april 1990. Tijdens de eerste testvlucht op 4 juni 1996 werden 285 testen uitgevoerd gedurende 85.000 seconden. De ontwikkeling was een Europese aangelegenheid. De volgende landen en bedrijven werkten eraan mee:

  • Snecma Moteurs (Frankrijk) ontwikkelde de waterstofpomp, de gasgenerator en de voedingskleppen.
  • EADS Astrium (Duitsland) ontwikkelde de verbrandingskamer. Onderaannemer Volvo Aero Corp. (Zweden) maakte de straalpijp en MAN (Duitsland) maakte de cardan en de thermische isolatie.
  • Avio (Italië) maakte de zuurstofpomp.
  • Volvo Aero Corp. was verantwoordelijk voor de waterstof- en zuurstofturbines.
  • Techspace Aero (België) stond in voor de inspuiting, de uitlaatkleppen en de hetegaskleppen.
  • Microtechnica (Italië) zorgde voor de elektrokleppen en de terugslagkleppen.
  • SPE (Nederland) maakte de ontsteking en opstart.
  • AVICA (Groot-Brittannië) verzorgde de toevoerlijnen en de ophanging.

Technologie[bewerken]

De Vulcain 1 maakt gebruik van twee turbopompen die elk door hun eigen gasturbine aangedreven worden. De gasturbines werken met een open verbrandingscyclus, de hete uitlaatgassen van beide gasturbines worden "gedumpt" en in het geval van de Vulcain 1 niet meer gebruikt voor de voortstuwing. De motor heeft een maximale vacuüm stuwkracht van 1.113 kN (113 ton)[2]. Deze stuwkracht wordt bereikt door 221 kg vloeibare zuurstof en 37 kg vloeibare waterstof per seconden onder hoge druk de verbrandingskamer in te pompen[2]. De verbrandingskamer wordt regeneratief gekoeld door de vloeibare waterstof stroom die via 360 kanalen rond de verbrandingskamer wordt geleid[bron?]. De waterstofpomp draait met 33.000 tr/min en levert een vermogen van 12 MW[bron?]. Het is een 2-traps centrifugaalpomp met axiale voeding. De zuurstofpomp draait met 13.000 tr/min en levert 3,7 MW[bron?] . De motor wordt gestart door middel van een pyrotechnische ontsteking met vaste brandstof in poedervorm, een in de verbrandingskamer en een in de voorverbrander[bron?]. Hierdoor worden de pompen gestart en kan de eigenlijke verbranding beginnen[bron?]. De maximale levensduur is 6000 seconden en 20 starts[bron?] .

Doorontwikkelingen[bewerken]

Vulcain 2[bewerken]

Een Vulcain 2 bij Snecma Moteurs

De Vulcain 2 is een doorontwikkeling op de Vulcain 1 en heeft 30% meer stuwkracht[3]. Dit komt hoofdzakelijk door aanpassingen aan de branderkamer, brandstofinjectorplaat en de uitlaatgassenstroom van de gasturbines van de zuurstof en waterstof turbopompen[4]. De uitlaatgassenstroom van beide turbopompen wordt niet langer "gedumpt" zoals bij de Vulcain 1 maar wordt door middel van extra leidingwerk terug de straalbuis in geleid. Deze oplossing zorgt ervoor dat de straalbuis film gekoeld wordt.[5]. Hierdoor stijgt de specifieke impuls met 2 s t.o.v. de Vulcain 1[4].

Vulcain 2
Datum 2005 [4]
Status In gebruik
Mengverhouding 6,7 : 1 [4]
Stuwkracht (zn) 939 kN (96 tf) [3]
Stuwkracht (vac) 1.359 kN (139 tf) [4]
Stuwkracht:gewicht (zn) 53,2 : 1
Stuwkracht:gewicht (vac) 77 : 1
Branderkamerdruk 11.700 kPa (117 bar) [4]
(SI) specifieke impuls (zn) 318 s [3]
(SI) specifieke impuls (vac) 429 s [4][bron?]
Lengte 3,44 m [4]
Diameter 2,09 m [4]
Droog gewicht 1800 kg [3]

Externe links[bewerken]