Спускающаяся двигательная установка
| Страна происхождения | Соединенные Штаты |
|---|---|
| Дата | 1964–1972 |
| Дизайнер | Джерард В. Элверум мл. |
| Производитель | ТРВ |
| Приложение | Двигательная установка ступени спуска на Луну |
| Предшественник | Никто |
| Преемник | ТР-201 |
| Статус | Ушедший на пенсию |
| Жидкотопливный двигатель | |
| Порох | Н 22О 4 / Аэрозин 50 |
| Соотношение смеси | 1.6 |
| Цикл | Подача под давлением |
| Насосы | Никто |
| Конфигурация | |
| Камера | 1 |
| Соотношение сопел |
|
| Производительность | |
| Тяга, вакуум | Максимум 10 500 фунтов силы (47 кН), дросселирование от 1050 до 6825 фунтов силы (4,67–30,36 кН) |
| Диапазон дроссельной заслонки | 10–60 %, полная тяга |
| Соотношение тяги к весу | 25,7 (вес на Земле) |
| в камере Давление |
|
| Удельный импульс , вакуум |
|
| Время горения | 1030 секунд |
| Перезапускает | Рассчитан на 2 перезапуска, протестирован до четырех раз на Аполлоне-9. |
| Диапазон подвеса | 6° по тангажу и рысканью |
| Размеры | |
| Длина |
|
| Диаметр |
|
| Сухой вес | 394 фунта (179 кг) |
| Используется в | |
| Лунный модуль как спускаемый двигатель | |
| Ссылки | |
| Ссылки | [1] [2] |
Спускаемая двигательная система (DPS — произносится как «дипы») или спускаемый двигатель лунного модуля (LMDE), внутреннее обозначение VTR-10 , представляет собой с регулируемым дросселем гиперголический ракетный двигатель , изобретенный Джерардом В. Эльверумом-младшим. [3] [4] [5] и разработан Лабораторией космических технологий (TRW) для использования на этапе спуска лунного модуля «Аполлон» . Он использовал топливо Aerozine 50 и четырехокись азота ( N
22О
4 ) окислитель. В этом двигателе использовался игольчатый инжектор , что открыло возможность другим двигателям использовать аналогичные конструкции.
Требования [ править ]
Двигательная установка спускаемой ступени лунного модуля была предназначена для перевода корабля в составе двух членов экипажа с круговой стояночной окололунной орбиты длиной 60 морских миль (110 км) на эллиптическую орбиту спуска с перицинтием 50 000 футов (15 000 м), затем обеспечить механизированный спуск на поверхность Луны с зависанием над поверхностью Луны для выбора точного места посадки. Для выполнения этих маневров была разработана двигательная система, в которой использовались гиперголические топлива и карданный двигатель абляционного охлаждения с питанием под давлением, который можно было дросселировать . Также использовалась легкая криогенная гелиевая система наддува. выпускного Удлинитель сопла был спроектирован таким образом, чтобы раздавить LM, не повредив его, если он ударится о поверхность, что произошло на Аполлоне-15. [6]
Развитие [ править ]
Согласно историческому изданию НАСА « Колесницы для Аполлона» , «спускаемый двигатель лунного модуля, вероятно, был самой большой проблемой и самой выдающейся технической разработкой Аполлона». [7] Требование к дросселируемому двигателю было новым для пилотируемых космических кораблей. До этого момента в области ракетных двигателей регулируемой тяги было проведено очень мало передовых исследований. Rocketdyne предложила двигатель с питанием под давлением, в котором впрыск инертного гелия в поток топлива позволяет добиться снижения тяги при постоянном расходе топлива. НАСА Хотя Центр пилотируемых космических кораблей (MSC) счел этот подход правдоподобным, он представлял собой значительный прогресс в современном уровне техники. (Фактически, случайное проглатывание гелия, находящегося под давлением, оказалось проблемой на AS-201 , первом полете двигателя сервисного модуля «Аполлон» в феврале 1966 года.) Поэтому MSC поручил Grumman провести параллельную программу разработки конкурирующих конструкций. [7]
14 марта 1963 года компания Grumman провела конференцию претендентов, на которой присутствовали представители Aerojet General , Reaction Motors Division of Thiokol , United Technology Center Division of United Aircraft и Space Technology Laboratories, Inc. (STL). В мае STL была выбрана конкурентом концепции Rocketdyne. STL предложила двигатель, который был как подвесным, так и дросселируемым, с использованием клапанов управления расходом и игольчатой форсункой переменной площади , почти так же, как это происходит с насадкой для душа, для регулирования давления, скорости потока топлива и структуры топливной смеси. в камере сгорания. [7]
Первый запуск спускаемого двигателя LM компании Space Technology Laboratories на полном газу был осуществлен в начале 1964 года. Планировщики НАСА ожидали, что одна из двух совершенно разных конструкций станет явным победителем, но этого не произошло в течение 1964 года. Менеджер офиса программы космических кораблей «Аполлон» Джозеф Ши в ноябре 1964 года сформировал комитет из НАСА, Груммана и экспертов по двигательным установкам ВВС под председательством американского конструктора космических кораблей Максима Фаже , чтобы рекомендовать выбор, но их результаты оказались безрезультатными. Грумман выбрал Rocketdyne 5 января 1965 года. Все еще не удовлетворенный, директор MSC Роберт Р. Гилрут созвал свой собственный совет из пяти человек, также под председательством Фагета, который 18 января отменил решение Груммана и заключил контракт с STL. [7] [8]
Чтобы сделать DPS максимально простым, легким и надежным, топливо подавалось под давлением газообразным гелием вместо использования тяжелых, сложных и подверженных отказам турбонасосов . Криогенный сверхкритический гелий загружался и хранился при давлении 3500 фунтов на квадратный дюйм (24 МПа). [9] : 4 Давление гелия в топливных баках было отрегулировано до 246 фунтов на квадратный дюйм (1,70 МПа). [9] : 4 Давление гелия будет постепенно возрастать по мере его нагревания и в конечном итоге выйдет наружу. Система также была оснащена резиновой диафрагмой, которая взрывалась, когда давление гелия достигала определенного уровня, и позволяла газу безвредно выходить в космос. Однако как только гелий исчезнет, ДПС перестанет работать. Это не рассматривалось как проблема, поскольку обычно выброс гелия не происходил до тех пор, пока лунный модуль не оказался на Луне, к этому времени ДПС завершил свой эксплуатационный срок и больше никогда не запускался.
Авторство дизайна и разработки инновационной камеры тяги и конструкции цапфы принадлежит аэрокосмическому инженеру TRW Джерарду В. Элверуму-младшему. [10] [11] [12] Двигатель мог дросселировать от 1050 фунтов силы (4,7 кН) до 10 125 фунтов силы (45,04 кН), но работу с тягой от 65% до 92,5% избегали, чтобы предотвратить чрезмерную эрозию сопла. Он весил 394 фунта (179 кг), имел длину 90,5 дюймов (230 см) и диаметр 59,0 дюймов (150 см). [6]
Выступление в «спасательной шлюпке» LM [ править ]
LMDE сыграл заметную роль в миссии «Аполлон-13» , выступая в качестве основного двигательного двигателя после взрыва кислородного бака в служебном модуле «Аполлон» . После этого события наземные диспетчеры решили, что служебная двигательная установка больше не может работать безопасно, оставив двигатель DPS в «Водолее» единственным средством маневрирования «Аполлона-13».
Модификация расширенного лунного модуля [ править ]
Чтобы увеличить массу посадочной полезной нагрузки и время пребывания на поверхности Луны, последние три лунных модуля «Аполлон» на 10 дюймов (25 см) удлинителя сопла были модернизированы путем добавления к двигателю для увеличения тяги. Выхлопной раструб сопла, как и оригинал, был разработан так, чтобы раздавиться при ударе о поверхность. он сломался При первых трех посадках он ни разу не прогнулся, но при первой расширенной посадке «Аполлон-15» .
TR-201 на Дельты второй ступени
После программы «Аполлон» DPS получил дальнейшее развитие в двигатель TRW TR-201 . Этот двигатель использовался на второй ступени, получившей название «Дельта-П », ракеты-носителя «Дельта» ( серии «Дельта 1000» , «Дельта 2000» , «Дельта 3000» ) в ходе 77 успешных запусков в период с 1972 по 1988 год. [13]
Ссылки [ править ]
- ^ Бартлетт, В.; Киркланд, ЗД; Полифка, RW; Смитсон, Дж. К.; Спенсер, GL (7 февраля 1966 г.). Жидкостные основные двигательные установки космического корабля «Аполлон» (PDF) . Хьюстон, Техас: НАСА, Космический центр Линдона Б. Джонсона. стр. 8–9. Архивировано (PDF) из оригинала 23 августа 2022 года . Проверено 23 августа 2022 г.
- ^ Маккатчеон, Кимбл Д. (28 декабря 2021 г.). «Эволюция пилотируемых ракетных двигателей США - Часть 9.42: спускаемый двигатель лунного модуля TRW (LMDE)» . сайт enginehistory.org . Проверено 23 августа 2022 г.
- ^ «ВСПОМИНАЯ ГИГАНТОВ — Разработка ракетных двигателей Аполлона — НАСА» (PDF) .
- ^ Патент США № 3 205 656 , Элверум-младший, Джерард В., «Двухкомпонентный ракетный двигатель с регулируемой тягой», выдан 25 февраля 1963 г.
- ^ Патент США 3699772 , Элверум-младший, Джерард В., «Коаксиальный инжектор жидкостного ракетного двигателя», выдан 8 января 1968 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Механическая конструкция спускаемого двигателя лунного модуля» .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д «Глава 6. Лунный модуль – Двигатели, большие и малые» . Колесницы для Аполлона: история пилотируемого лунного космического корабля . Офис программы истории НАСА . СП-4205. Архивировано из оригинала 11 октября 2023 года.
- ^ «Дневник разработки десантной двигательной установки LM» . Энциклопедия астронавтики . Архивировано из оригинала 21 августа 2002 года.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Отчет об опыте Аполлона - Спускающаяся двигательная установка - Техническая записка НАСА: март 1973 г.
- ^ Патент США 3699772A , Элверум-младший, Джерард В., «Коаксиальный инжектор жидкостного ракетного двигателя», выдан 8 января 1968 г.
- ^ Патент США № 3 205 656 , Элверум-младший, Джерард В., «Двухкомпонентный ракетный двигатель с регулируемой тягой», выдан 25 февраля 1963 г.
- ^ Дресслер, Гордон А.; Бауэр, Дж. Мартин (2000). Историческое наследие и эксплуатационные характеристики двигателя TRW Pintle (PDF) . 36-я совместная конференция и выставка AIAA/ASME/SAE/ASEE по двигательным установкам. дои : 10.2514/6.2000-3871 . Архивировано из оригинала (PDF) 9 августа 2017 года.
- ^ Эд Кайл. «Удлиненная длинная танковая дельта» . Отчет о космическом запуске. Архивировано из оригинала 7 августа 2010 года . Проверено 11 мая 2014 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Техническое примечание НАСА: Отчет об опыте Аполлона – Спускающаяся двигательная установка. Март 1973 г., 31 страница, много подробностей как о конструкции, так и об испытаниях.
- Обзор двигательных систем лунного модуля «Аполлон», НАСА
- Ракетное движение – Миссия «Аполлон», Дон Харви. Г-н Харви работал в STL над проектированием LMDE.
Двигатели и моторы космических кораблей |
|---|
