Jako że ULA w wyniku rekordowego zamówienia na loty Vulcan’a złożyła rekordowe zamówienie na silniki RL-10, to postanowiłem przyjrzeć się trochę bardziej temu silnikowi jako że jest on czymś w rodzaju aligatora – pozostałością po dinozaurach, która okazała się na tyle dobra że przetrwała w zupełnie nowym świecie (to oczywiście uproszczenie, ale wiecie o co mi chodzi, poza tym RL-10 jest produkowany na Florydzie!).
RL-10 powstał w latach 50’tych i oryginalnie miał być elementem lądownika księżycowego USAF, która to planowała podziemną bazę na Księżycu i coś w rodzaju małego promu kosmicznego do powrotów na Ziemię. Oczywiście projekt jak wiele innych został skasowany, ale silnik przetrwał. Pierwszy udany lot odbył się w 1963 roku w ramach programu Atlas-Centaur. Tu warto wspomnieć że pierwszy raz RL-10 wzbił się w powietrze w 1962 roku, ale nie doczekał uruchomienia – źle zrobiony panel izolujący zbiornik ciekłego wodoru spowodował jego rozerwanie zanim jeszcze nastąpiła separacja Centaura od Atlasa. Za to w drugim locie, Centaur z dwoma RL-10 pokazał co potrafi – dotarł na orbitę GTO (i na niej do dziś pozostaje) wraz z ponad 5 tonami ładunku testowego.
Pierwsza wersja RL-10 ważyła 131 kg, miała ciąg 67 tyś. newtonów i impuls specyficzny 425s. Najnowszy RL-10C-1-1 waży 188 kg, ma ciąg 106 tyś. newtonów i impuls specyficzny 453.8s.
RL-10 był/jest używany/planowany w wielu rakietach:
- Atlas-Centaur/Atlas-G/Atlas 1/Atlas 2/Atlas 3/Atlas 4/Atlas 5
- Saturn I
- Titan III / Titan 4
- Shuttle/Centaur (nigdy nie poleciał z uwagi na katastrofę Challengera)
- DC-X
- Delta III / Delta IV
- SLS (najpierw jako ICPS a w przyszłości EUS)
- OmegA (niestety tej rakiety nie będzie)
- Vulcan (na początku jako Centaur V a docelowo jako ACES)
RL-10 jest bardzo ciekawym silnikiem. Przede wszystkim pracuje w dość nietypowym cyklu pracy – tzw. expander cycle – ciekły wodór chłodzi komorę spalania i dyszę jednocześnie zamieniając się w gaz. I tenże gaz napędza turbopompę która pompuje wodór i tlen do komory spalania. Gaz użyty do napędzania turbiny nie jest marnowany, ale także zostaje dostarczony do komory spalania.
Druga ciekawostka – w niektórych wersjach, RL-10 ma zdumiewające możliwości regulacji ciągu -można go zdusić do ok 6% nominalnego ciągu.
RL-10 produkowany był z najróżniejszymi długościami dyszy, np. w Delta IV dysza RL-10 była rozkładana – silnik przez to był znacznie cięższy (113 kg więcej), ale impuls specyficzny zwiększał się z 453.8s do 465.5s. Dla EUS planowana jest wersja z dużo dłuższą, ale nie składaną dyszą ważąca 42 kg więcej i mająca impuls specyficzny 460.1s.
Jak pewnie pamiętacie RL10C-1-1 spowodował drobne problemy w czasie swojego dziewiczego lotu (dysza wibrowała z częstotliwością 23 Hz w sposób który nie był przewidziany w modelowaniu) i Atlas V wrócił do RL-10C-1 który ma troszkę krótszą dyszę i gorszy impuls specyficzny.
RL-10 przeżył wiele prób zastąpienia go nowym, lepszym silnikiem. W okolicach 2000 roku, Pratt & Whitney planował budowę silnika RL-50 we współpracy z ESA, a jak ta współpraca upadła (a ESA zbudowała własny silnik Vinci), silnika RL-60 we współpracy z Volvo i Japończykami. Silnik miał mieć dwukrotnie większy ciąg i jeszcze lepszy impuls specyficzny. Jednak nie było zapotrzebowania na taki silnik i w 2006 roku zaprzestano prac.
Innym zamachowcem był silnik RS-73 znany także jako MARC-60. Tenże powstał w wyniku kooperacji Aerojet-Rocketdyne i Mitsubishi i pomimo że ukończono nad nim prace, to nie znalazł chętnych na użycie i też poszedł na półkę.
Ostatnim zamachem był BE-3U Blue Origin, który miał być tańszy i lepszy. Jednak BE-3U po kilku iteracjach ma znacznie większy ciąg (710 tyś. newtonów) i jest po prostu za mocny zarówno dla Vulcana jak i dla EUS. Poza tym działa w trochę innym cyklu pracy (też expander cycle, ale wodór użyty do napędzania turbosprężarki jest „wyrzucany za burtę” co obniża impuls specyficzny).
J-2X na który NASA wydala miliardy tylko po to by go odstawić na półkę jest także za mocny – ma ciąg 1.3 miliona newtonów i może kiedyś się przyda do SLS Block 3?.
RL-10 nie zmienił się zbyt wiele w ciągu 60 lat produkcji, choć Aerojet-Rocketdyne pracuje nad nową jego wersją – RL-10C-X która będzie używała wielu elementów produkowanych techniką druku 3D. Ale to przyszłość. Na razie silnik powstaje praktycznie w ten sam sposób co kilkadziesiąt lat temu.
