Will be full regen cooled all the way out to the 3 meter (10 ft) nozzle diameter. Heat flux is nuts & radiative view factor is low.
— Elon Musk (@elonmusk) June 21, 2017
Dla wyjaśnienia – obecny Merlin Vacuum ma tylko krótki fragment dyszy chłodzony paliwem a reszta jest chłodzona pasywnie – dysza wypromieniowuje wystarczająco dużo ciepła by się nie roztopić. To samo w sobie jest wielkim osiągnięciem – można założyć że w dyszy są dwa obszary – pierwszy to ten, gdzie ilość energii docierającej ze spalin jest większa niż ilość energii którą się da wypromieniować – to ten obszar blisko silnika – tam spaliny są najgorętsze a powierzchnia najmniejsza. Drugi obszar to ten gdzie ilość energii jaką się da wypromieniować jest większa od ilości energii która dociera ze spalin – to ten fragment dyszy na końcu – tam spaliny są już silnie rozprężone (czyli mają znacząco niższą temperaturę) a powierzchnia dyszy jest duża. Najtrudniejszym problemem jest zbudowanie dyszy tak by nadmiar energii z tego pierwszego obszaru odprowadzić w inny sposób niż promieniowanie.
Jednak cały problem komplikuje się bardzo w momencie kiedy rakieta ma więcej niż jeden silnik ostatniego stopnia. Należy wtedy wziąć pod uwagę promieniowanie cieplne docierające do dyszy z innych dysz w pobliżu. Popatrzcie na model EUS z czterema silnikami RL-10 – są one rozstawione tak szeroko jak to tylko możliwe właśnie z tego powodu. Jednak takie rozwiązanie wymaga sporej ilości miejsca a do tego wymusza niezbyt optymalny kształt dysz. W wizualizacjach MCT widzimy że silniki będą blisko siebie, bardzo blisko. I wygląda na to że SpaceX zdecydował że chłodzenie przez promieniowanie nie wchodzi w rachubę w takiej sytuacji – nie da się zbudować dyszy która byłby w stanie pozbyć się całej energii przez promieniowanie. Dlatego duży kawałek dyszy będzie chłodzony paliwem. To rozwiązanie ma wady i zalety., Największą wadą jest oczywiście masa – taka dysza jest znacznie cięższa. Zwiększa to także ryzyko awarii. Jednak dzięki takiemu rozwiązaniu odzyskiwana jest energia która normalnie poszła by „w komin” co zwiększa ISP silnika. Inżynierom SpaceX z obliczeń wyszło pewnie że to jedyne rozwiązanie jakie jest możliwe przy założonym układzie silników.
Ciekawi mnie jedno – czy dysze będą symetryczne, czy raczej będą miały zwiększony przepływ paliwa ze strony innych dysz. Chyba zadam to pytanie Muskowi 😉
