อาร์แอล10

เครื่องยนต์ RL10A-4 ในพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ แห่งลอนดอน
ประเทศต้นกำเนิด	สหรัฐอเมริกา
เที่ยวบินแรก	1962 (RL10A-1) ( 1962 )
ผู้ผลิต	แอโรเจ็ท ร็อกเก็ตไดน์
แอปพลิเคชัน	เครื่องยนต์ขั้นบน
แอลวีที่เกี่ยวข้อง	Atlas  · Delta III  · Delta IV  · Saturn I  · SLS  · Titan IIIE  · Titan IV  · Vulcan Centaur ยกเลิก : DC-X  · OmegA  · Shuttle-Centaur  · EUS
สถานะ	อยู่ในขั้นตอนการผลิต
เครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลว
เชื้อเพลิงขับดัน	ล็อกซ์ / แอลเอช2
อัตราส่วนการผสม	5.88:1
วงจร	วงจรขยาย[ 1 ]
การกำหนดค่า
อัตราส่วนหัวฉีด	84:1 หรือ 280:1
ผลงาน
แรงขับ, สุญญากาศ	110.1 กิโลนิวตัน (24,800 ปอนด์ฟุต )
แรงดลจำเพาะสุญญากาศ	465.5 วินาที (4.565 กิโลเมตร/วินาที)
มิติ
ความยาว	4.15 เมตร (13.6 ฟุต) เมื่อยืดหัวฉีดออก
เส้นผ่านศูนย์กลาง	2.15 เมตร (7 ฟุต 1 นิ้ว)
มวลแห้ง	301 กิโลกรัม (664 ปอนด์)
ใช้ใน
เซนทอร์ , DCSS , S-IV
เอกสารอ้างอิง
เอกสารอ้างอิง	[ 2 ]
หมายเหตุ	ค่าประสิทธิภาพและขนาดที่ระบุไว้เป็นของรุ่น RL10B-2

RL10 เป็นเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลวแบบ ไครโอเจนิ กที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาโดยAerojet Rocketdyneซึ่งเผาไหม้ไฮโดรเจนเหลวไค รโอเจนิก และออกซิเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิง ขับเคลื่อน รุ่นใหม่สามารถสร้าง แรงขับได้สูงสุดถึง 110 kN (24,700 lb _f ) ต่อเครื่องยนต์ในสุญญากาศ รุ่น RL10 ผลิตขึ้นสำหรับขั้นบนCentaurของAtlas VและDCSSของDelta IVรุ่นอื่นๆ อยู่ระหว่างการพัฒนาหรือใช้งานสำหรับขั้นบน Explorationของระบบปล่อยอวกาศและ Centaur V ของจรวดVulcan ^{[ 3 ]}

วงจรขยายตัวที่เครื่องยนต์ใช้ขับเคลื่อนปั๊มเทอร์โบด้วยความร้อนเหลือทิ้งที่ดูดซับโดยห้องเผาไหม้ คอ และหัวฉีดของเครื่องยนต์ เมื่อรวมกับเชื้อเพลิงไฮโดรเจนแล้ว จะทำให้มีประสิทธิภาพสูงมาก โดยรุ่นที่ใช้งานอยู่สามารถทำความเร็วเชิงสัมพัทธ์_(Isp ) ได้สูงถึง 465.5 วินาที (4.565 กม./วินาที) ในสภาวะสุญญากาศ มวลมีตั้งแต่ 131 ถึง 317 กก. (289–699 ปอนด์) ขึ้นอยู่กับรุ่นของเครื่องยนต์^{[ 4 ] [ 5 ]}

RL10 เป็นเครื่องยนต์จรวดไฮโดรเจนเหลวเครื่องแรกที่สร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกา โดยการพัฒนาเครื่องยนต์เริ่มต้นโดยศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลล์และแพรตต์แอนด์วิทนีย์ในช่วงทศวรรษ 1950 RL10 ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในฐานะเครื่องยนต์ที่สามารถปรับแรงขับได้สำหรับยานลงจอดบนดวงจันทร์Lunex ของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ^{[ 6 ]}เครื่องยนต์นี้จุดระเบิดด้วยประกายไฟไฟฟ้า^{[ 7 ]}

เครื่องยนต์ RL10 ได้รับการทดสอบบนพื้นดินครั้งแรกในปี พ.ศ. 2492 ที่ศูนย์วิจัยและพัฒนาฟลอริดาของPratt & Whitney ใน เวสต์ปาล์มบีช รัฐฟลอริดา [ ^{8 ] [ 9 ] การ}บินที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 27 พฤศจิกายน พ.ศ. 2506 ^{[ 10 ] [ 11 ]}สำหรับการปล่อยครั้งนั้น เครื่องยนต์ RL10A-3 สองเครื่องได้ขับเคลื่อน ขั้นบน Centaurของ ยานปล่อย Atlasการปล่อยครั้งนี้ใช้เพื่อดำเนินการทดสอบประสิทธิภาพและความสมบูรณ์ของโครงสร้างของยานที่มีการติดตั้งอุปกรณ์อย่างครบครัน^{[ 12 ]}

เครื่องยนต์รุ่นนี้หลายเวอร์ชันได้ถูกนำไปใช้งานจริงแล้วS-IVของSaturn Iใช้ชุด RL10A-3S จำนวน 6 ชุด ซึ่งเป็นเวอร์ชันที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อติดตั้งบน Saturn ^{[ 13 ]}และโครงการTitan ยังรวมถึงขั้นบน Centaur D-1Tที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ RL10A-3-3 จำนวน 2 เครื่อง^{[ 13 ] [ 14 ]}

มีการใช้เครื่องยนต์ RL10A-5 ที่ได้รับการดัดแปลงจำนวน 4 เครื่องในเครื่องบินMcDonnell Douglas DC- X ^{[ 15 ]}

ข้อบกพร่องในการเชื่อมประสานห้องเผาไหม้ RL10B-2 ถูกระบุว่าเป็นสาเหตุของความล้มเหลวใน การปล่อยจรวด Delta III เมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม 1999 ซึ่ง บรรทุก ดาวเทียมสื่อสาร Orion-3 ^{[ 16 ]}

ข้อเสนอ DIRECT เวอร์ชัน 3.0 ที่จะแทนที่Ares IและAres Vด้วยตระกูลจรวดที่ใช้ขั้นตอนแกนกลางร่วมกัน แนะนำให้ใช้ RL10 สำหรับขั้นตอนที่สองของยานปล่อย J-246 และ J-247 [ ^{17 ] จะ} มีการใช้เครื่องยนต์ RL10 มากถึงเจ็ดเครื่องใน Jupiter Upper Stage ที่เสนอ โดยทำหน้าที่เทียบเท่ากับSpace Launch System Exploration Upper Stage

ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 NASA ได้ทำสัญญากับPratt & Whitney Rocketdyneเพื่อพัฒนาเครื่องสาธิต Common Extensible Cryogenic Engine (CECE) CECE มีจุดประสงค์เพื่อนำไปสู่เครื่องยนต์ RL10 ที่สามารถควบคุมแรงขับได้ในระดับลึก^{[ 18 ]}ในปี 2007 ได้มีการสาธิตการทำงาน (โดยมี "อาการกระตุก" บ้าง) ที่อัตราส่วนแรงขับ 11:1 ^{[ 19 ]}ในปี 2009 NASA รายงานว่าสามารถควบคุมแรงขับจาก 104 เปอร์เซ็นต์เหลือ 8 เปอร์เซ็นต์ได้สำเร็จ ซึ่งเป็นสถิติสำหรับเครื่องยนต์แบบวงจรขยายตัวประเภทนี้ อาการกระตุกถูกกำจัดโดยการปรับเปลี่ยนระบบหัวฉีดและระบบป้อนเชื้อเพลิงที่ควบคุมความดัน อุณหภูมิ และการไหลของเชื้อเพลิง^{[ 20 ]}ในปี 2010 ช่วงการควบคุมแรงขับได้ขยายออกไปอีกเป็นอัตราส่วน 17.6:1 โดยควบคุมแรงขับจาก 104% เหลือ 5.9% ^{[ 21 ]}

ในปี 2012 นาซาได้ร่วมมือกับกองทัพอากาศสหรัฐฯ (USAF) เพื่อศึกษาเทคโนโลยีระบบขับเคลื่อนขั้นบนของจรวดรุ่นใหม่ โดยได้กำหนดความสนใจร่วมกันของทั้งสองหน่วยงานในเครื่องยนต์ขั้นบนรุ่นใหม่ที่จะมาแทนที่เครื่องยนต์ Aerojet Rocketdyne RL10

"เรารู้ราคาขายปลีกของเครื่องยนต์ RL10 แล้ว หากพิจารณาต้นทุนในระยะยาว ต้นทุนต่อหน่วยส่วนใหญ่ของ EELV นั้นมาจากระบบขับเคลื่อน และ RL10 เป็นเครื่องยนต์ที่เก่ามาก อีกทั้งยังมีงานฝีมือมากมายที่เกี่ยวข้องกับการผลิต ... นั่นคือสิ่งที่การศึกษาครั้งนี้จะหาคำตอบ ว่าการสร้างเครื่องยนต์ทดแทน RL10 นั้นคุ้มค่าหรือไม่"

จากการศึกษา NASA หวังว่าจะพบเครื่องยนต์ระดับ RL10 ที่มีราคาถูกกว่าสำหรับขั้นบนของระบบปล่อยจรวดอวกาศ (SLS) ^{[ 22 ] [ 23 ]}

กองทัพอากาศสหรัฐฯ หวังที่จะเปลี่ยนเครื่องยนต์ Rocketdyne RL10 ที่ใช้ในขั้นบนของจรวด Lockheed Martin Atlas V และจรวด Boeing Delta IV Evolved Expendable Launch Vehicles (EELV) ซึ่งเป็นวิธีการหลักในการส่งดาวเทียมของรัฐบาลสหรัฐฯ ขึ้นสู่อวกาศ^{[ 22 ]}มีการศึกษาความต้องการที่เกี่ยวข้องในเวลาเดียวกันภายใต้โครงการ Affordable Upper Stage Engine Program (AUSEP) ^{[ 23 ]}

RL10 ได้รับการอัปเกรดหลายครั้งในช่วงหลายทศวรรษ RL10B-2 ที่ใช้ในDCSSได้รวมหัว ฉีดแบบ ยืดหดได้ที่ทำจากคาร์บอน-คาร์บอนการปรับมุมด้วยระบบไฟฟ้าและกลไกเพื่อลดน้ำหนักและเพิ่มความน่าเชื่อถือ และบรรลุแรงขับจำเพาะที่ 465.5 วินาที (4.565 กม./วินาที) ^{[ 24 ] [ 25 ]}

ตั้งแต่ช่วงปี 2000 เป็นต้นมา Aerojet Rocketdyne ได้นำการพิมพ์ 3 มิติ (การผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ) มาใช้ในการผลิต RL10 โดย RL10C-1-1 เป็นเครื่องยนต์รุ่นแรกที่มีส่วนประกอบที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งมีหัวฉีดหลักทำจากโลหะผสมนิกเกิล^{[ 26 ]}จากประสบการณ์ดังกล่าว ในปี 2015 บริษัทได้เริ่มพัฒนาการอัพเกรดที่ครอบคลุมมากขึ้นโดยใช้ห้องเผาไหม้ ทองแดงที่ผลิตด้วยวิธีการเพิ่มเนื้อวัสดุ ตามที่บริษัทระบุ กระบวนการใหม่นี้ช่วยลดเวลาในการผลิตห้องเผาไหม้จากประมาณ 20 เดือนเหลือเพียง 4-6 เดือน เมื่อเทียบกับห้องเผาไหม้สแตนเลสที่ผลิตด้วยมือในอดีต ทำให้สามารถผลิตเครื่องยนต์ได้มากถึงหนึ่งเครื่องต่อสัปดาห์ แทนที่จะเป็นหนึ่งเครื่องต่อเดือน รุ่นนี้ซึ่งกำหนดชื่อเป็น RL10C-X ในระหว่างการพัฒนา ได้เข้าสู่กระบวนการผลิตในชื่อ RL10E-1 และมีแผนจะนำไปใช้กับจรวด Vulcan Centaur ของ United Launch Alliance ซึ่งมีกำหนดการบินครั้งแรกในปี 2025 ^{[ 27 ] [ 28 ]}

• เซนทอร์ III : รุ่นเครื่องยนต์เดี่ยว (SEC) ใช้ RL10C-1 ^{[ 3 ]}ในขณะที่รุ่นเครื่องยนต์คู่ (DEC) ยังคงใช้ RL10A-4-2 ที่มีขนาดเล็กกว่า^{[ 29 ]} ภารกิจ Atlas V (SBIRS-5) ถือเป็นการใช้รุ่น RL10C-1-1 ครั้งแรก ภารกิจประสบความสำเร็จ แต่พบการสั่นสะเทือนที่ไม่คาดคิด และการใช้งานรุ่น RL10C-1-1 ต่อไปจึงถูกระงับไว้จนกว่าจะเข้าใจปัญหาได้ดีขึ้น^{[ 30 ]}เครื่องยนต์นี้ถูกนำมาใช้อีกครั้งอย่างประสบความสำเร็จใน SBIRS-6
• เซนทอร์ วี : เมื่อวันที่ 11 พฤษภาคม 2018 United Launch Alliance (ULA) ประกาศว่าเครื่องยนต์ขั้นบน RL10 ได้รับเลือกสำหรับ จรวด วัลแคน เซนทอร์หลังจากกระบวนการจัดซื้อจัดจ้างแบบแข่งขัน^{[ 31 ]}เซนทอร์ วี รุ่นแรกๆ จะใช้ RL10C-1-1 ^{[ 3 ]}แต่รุ่นต่อๆ ไปจะเปลี่ยนไปใช้ RL10E ในปี 2025 ^{[ 32 ]}วัลแคนทำการบินทดสอบครั้งแรกได้สำเร็จเมื่อวันที่ 8 มกราคม 2024 ^{[ 33 ]}
• ส่วนขับเคลื่อนไครโอเจนิกชั่วคราว (ICPS): ใช้สำหรับ SLS และคล้ายกับ DCSS ยกเว้นว่าเครื่องยนต์เป็น RL10B-2 และได้รับการดัดแปลงให้ติดตั้งบนส่วนแกนกลางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8.4 เมตร (28 ฟุต) ซึ่งมี เครื่องยนต์หลัก RS-25 ของ กระสวยอวกาศ จำนวนสี่เครื่อง

• ขั้นบนของ OmegA: ในเดือนเมษายน 2018 Northrop Grumman Innovation Systemsประกาศว่าจะใช้เครื่องยนต์ RL10C-5-1 สองเครื่องในขั้นบนของOmegA ^{[ 34 ]} เครื่องยนต์ BE-3UของBlue OriginและVinci ของ Airbus Safran ก็ได้รับการพิจารณาก่อนที่จะเลือกเครื่องยนต์ของ Aerojet Rocketdyne การพัฒนา OmegA ถูกระงับหลังจากที่ไม่สามารถชนะสัญญา National Security Space Launch ได้^{[ 35 ]}
• ขั้นการพัฒนาไครโอเจนิกขั้นสูง : ณ ปี 2552 มีการเสนอเวอร์ชันปรับปรุงของ RL10 เพื่อใช้ในการขับเคลื่อนขั้นการพัฒนาไครโอเจนิกขั้นสูง (ACES) ซึ่งเป็นส่วนขยายที่มีระยะเวลาใช้งานยาวนานและมีการเดือดต่ำของ เทคโนโลยี ULA CentaurและDelta Cryogenic Second Stage (DCSS) ที่มีอยู่สำหรับยานปล่อยVulcan ^{[ 36 ]} เทคโนโลยี ACES ที่มีระยะเวลาใช้งานยาวนานนี้มีจุดประสงค์เพื่อรองรับ ภารกิจ วงโคจรค้าง ฟ้า วงโคจรรอบดวงจันทร์และ ภารกิจ ระหว่างดาวเคราะห์ การใช้งานที่เป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งคือการ ใช้เป็นคลังเชื้อเพลิงในอวกาศใน วงโคจรต่ำของโลก (LEO)หรือที่_{ระดับ} L2ซึ่งสามารถใช้เป็นสถานีพักสำหรับจรวดอื่นๆ เพื่อหยุดและเติมเชื้อเพลิงระหว่างทางไปยังวงโคจรนอก LEO หรือภารกิจระหว่างดาวเคราะห์นอกจากนี้ยังมีการเสนอให้ใช้ใน การกำจัด เศษซากอวกาศ ด้วย ^{[ 37 ]}
• ขั้นบนสำหรับการสำรวจ : ขั้นบนสำหรับการสำรวจได้รับการวางแผนให้ใช้เครื่องยนต์ RL10C-3 จำนวนสี่เครื่อง^{[ 38 ]}

• 
  อาร์แอล10เอ-1
• 
  อาร์แอล10เอ-3เอส
• 
  อาร์แอล10เอ-4
• 
  RL10A-4-2
• 
  อาร์แอล10บี-2

• เครื่องบิน RL10A-1 จัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์การบินนิวอิงแลนด์วินด์เซอร์ล็อกส์ รัฐคอนเนตทิคัต^{[ 59 ]}
• RL10 จัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมชิคาโกอิลลินอยส์^{[ 60 ]}
• จรวด RL10A-1 จัดแสดงอยู่ที่ศูนย์โลกและอวกาศเซอร์แนนเมืองริเวอร์โกรฟรัฐอิลลินอยส์
• RL10 จัดแสดงอยู่ที่ศูนย์อวกาศและจรวดแห่งสหรัฐอเมริกา ฮั นต์สวิลล์ รัฐอลาบามา^{[ 60 ]}
• RL10 จัดแสดงอยู่ที่มหาวิทยาลัยเซาเทิร์นบาตันรูจ รัฐลุยเซียนา^{[ 61 ]}
• เครื่องยนต์ RL10 สองเครื่องจัดแสดงอยู่ที่US Space Walk of Fameเมืองไททัสวิลล์ รัฐฟลอริดา^{[ 62 ]}
• หุ่นยนต์ RL10 ตัวหนึ่งจัดแสดงอยู่ที่ศูนย์วิทยาศาสตร์และพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำค็อกซ์ในเวสต์ปาล์มบีช รัฐฟลอริดา
• เครื่องบิน RL10 ลำหนึ่งจัดแสดงอยู่ที่ภาควิชาวิศวกรรมการบินและอวกาศ อาคารเดวิสมหาวิทยาลัยออเบิร์น
• RL10A-4 จัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ในลอนดอนสหราชอาณาจักร^{[ 63 ]}
• หุ่นยนต์ RL10 ตัวหนึ่งจัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์และชีวิตในเมืองเดอร์แฮม รัฐ นอร์ ทแคโรไลนา
• RL10 จัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศซานดิเอโกในซานดิเอโกรัฐแคลิฟอร์เนีย^{[ 64 ]}
• หุ่นยนต์ RL10B-2 ตัวหนึ่งถูกนำมาจัดแสดงอยู่ด้านนอกDiscovery Cube Orange Countyใน เมือง ซานตาอานา รัฐแคลิฟอร์เนีย
• มีการจัดแสดงเครื่อง RL10 และชิ้นส่วนต่างๆ จำนวนมาก (ต้องแสดงบัตรเข้าชม) ที่ศูนย์วิจัยและพัฒนา Pratt & Whitney Floridaในเมือง Apix รัฐฟลอริดา
• RL-10 จัดแสดงอยู่ใน แกลเลอรี่ Apolloที่พิพิธภัณฑ์อวกาศ Cosmosphereในเมืองฮัทชินสัน รัฐแคนซัส^{[ 65 ]}

• ระบบขับเคลื่อนยานอวกาศ
• อาร์แอล60
• มาร์ค-60
• อาร์ดี-0146
• เครื่องยนต์หัวฉีดโลหะผสมอลูมิเนียม XCOR/ULAอยู่ระหว่างการพัฒนาในปี 2011

• คอนเนอร์ส, แจ็ค (2010). เครื่องยนต์ของแพรตต์แอนด์วิทนีย์: ประวัติศาสตร์ทางเทคนิค . เรสตัน รัฐเวอร์จิเนีย: สถาบันการบินและอวกาศแห่งอเมริกา . ISBN 978-1-60086-711-8.

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับRL10

• RL10B-2 ที่ Astronautix
• บทความ Spaceflight Now
• บทความ Spaceflight Now