Незаполненный объем двигателя

Двигатели незаполненного объема (также известные как двигатели незаполненного объема или ракеты незаполненного объема ) представляют собой относительно небольшие ракетные двигатели с независимым топливом , которые могут запускаться до зажигания главного двигателя, когда транспортное средство находится в условиях невесомости . В результате ускорения жидкость в основных баках ракеты оседает к кормовой части, обеспечивая бесперебойную подачу топлива к насосам топлива и окислителя.

Описание

Криогенные ракеты на жидком топливе хранят топливо в изолированных баках. Эти резервуары никогда не заполняются полностью, чтобы обеспечить возможность расширения. В условиях микрогравитации криогенные жидкости не имеют свободной поверхности и существуют в вязком состоянии между твердым телом, жидкостью и газом. В таком смешанном состоянии незаполненные газы могут засасываться в двигатели, что нежелательно, так как вытесняет полезное топливо, снижает эффективность и может привести к повреждению двигателей.

Небольшие ракетные двигатели, называемые «двигателями незаполненного объема», иногда используются для осаждения топлива перед зажиганием основного двигателя, чтобы обеспечить образование временной свободной поверхности (с четкой границей между состояниями жидкости и газа). Эти двигатели обеспечивают ускорение, которое перемещает жидкое топливо главного двигателя к нижней части баков («дно» в этом использовании всегда означает относительно выравнивания главного двигателя, которое обслуживают двигатели незаполненного объема), поэтому их можно закачивать в трубопровод двигателя. .

Запуск двигателей незаполненного объема используется перед повторным запуском двигателя, во время отделения ступеней и/или стабилизации ракеты, когда происходит кратковременное снижение ускорения, которое может позволить жидкому топливу уплыть из воздухозаборников двигателя. Двигатели с незаполненным объемом также часто используются в полетах в дальний космос, где жидкостная ракета должна начать горение после полета в условиях микрогравитации. ^{[ 1 ]}

Для выполнения предварительного ускорения незаполненного объема системы управления реакцией иногда используются подруливающие устройства (RCS). Двигатели с большим незаполненным объемом также могут использовать твердое топливо, что делает их, как правило, одноразовыми.

Американские операции

Agena -A была одной из первых машин, в которой использовалась система незаполненного объема для подготовки к воспламенению после отделения от ускорителя Thor . ^{[ 2 ]} Отказ внутреннего таймера Аджены также был обвинен в преждевременном возгорании этой системы незаполненного объема во время неудачного запуска «Дискаверера Зеро» 21 января 1959 года. ^{[ 3 ]}

Вторая ступень ( S-II ) ракеты «Сатурн V», использовавшаяся в американской программе «Аполлон», использовала четыре (первоначально восемь) двигателей незаполненного объема, расположенных на кормовой межступенчатой юбке. На третьей ступени S-IVB имелась вспомогательная двигательная установка, также имевшая функции незаполнения. Незаполненный объем часто является второстепенной функцией системы управления реакцией , например, в лунном модуле «Аполлон» (LM). В своей книге «Потерянная луна » Джим Ловелл рассказал описание корректирующего курса главного спускаемого двигателя LEM, чтобы вернуться на траекторию свободного возвращения на Землю во время успешного восстановления капсулы Аполлона-13 :

Когда корабль стабилизировался в правильном положении для стрельбы, Ловелл развернул шасси LEM, вытянув его четыре паутинообразные ноги, чтобы убрать их с пути спускаемого двигателя. Затем компьютер, полагаясь на другие инструкции, введённые в него Хейзом, запускал четыре « Водолея » реактивных двигателя в течение 7,5 секунд. Эта процедура, известная как незаполненный объем , была предназначена для того, чтобы немного подтолкнуть космический корабль вперед и вытолкнуть топливо спускаемого двигателя на дно его баков, устраняя пузырьки и воздушные карманы. После этого автоматически зажигался маршевый спускаемый двигатель, работая с тягой 10 процентов в течение 5 секунд. ^{[ 4 ]}

Советские/Российские операции

Двигатели незаполненного объема использовались советскими инженерами для «Молния» межпланетной ракеты-носителя в 1960 году.

В российских ракетах «Протон» используются двигатели незаполненного объема, называемые двигателями СОЗ. Они имеют плохую тенденцию взрываться спустя годы после окончания эксплуатации, что приводит к образованию космического мусора. На данный момент на орбите взорвались 54 таких двигателя СОЗ. ^{[ 5 ]}

Ссылки

^ SPACE.COM: Старый российский ракетный двигатель разбивается на орбите, образуя новое облако космического мусора.
^ «Отчет об оценке испытаний системы Discoverer I» (PDF) . Рассекреченные записи НРО . Национальное разведывательное управление . Проверено 21 июля 2024 г.
^ Филип Таубман, 2003, Тайная империя - Эйзенхауэр, ЦРУ и скрытая история американского космического шпионажа , стр. 721; ISBN 0-684-85699-9
^ Джим Ловелл и Джеффри Клюгер, 1994, Аполлон-13 (ранее называвшийся «Потерянная луна »), стр. 176, ISBN 0671-53464-5
^ SPACE.COM: Старый российский ракетный двигатель разбивается на орбите, образуя новое облако космического мусора.

[1] SPACE.COM: Старый российский ракетный двигатель разбивается на орбите, образуя новое облако космического мусора.

[2] «Отчет об оценке испытаний системы Discoverer I» (PDF) . Рассекреченные записи НРО . Национальное разведывательное управление . Проверено 21 июля 2024 г.

[3] Филип Таубман, 2003, Тайная империя - Эйзенхауэр, ЦРУ и скрытая история американского космического шпионажа , стр. 721; ISBN 0-684-85699-9

[4] Джим Ловелл и Джеффри Клюгер, 1994, Аполлон-13 (ранее называвшийся «Потерянная луна »), стр. 176, ISBN 0671-53464-5

[5] SPACE.COM: Старый российский ракетный двигатель разбивается на орбите, образуя новое облако космического мусора.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]