ЛЕ-5

двигатель LE -5 Жидкостный ракетный и его производные модели были разработаны в Японии для удовлетворения потребности в двигательной установке разгонного блока для HI и H-II ракет-носителей серии . Это двухкомпонентная конструкция, в которой используются LH ₂ и LOX . Первичные проектные и производственные работы выполнила компания Mitsubishi Heavy Industries . ^[1] Что касается жидкостных ракет, это довольно небольшой двигатель как по размеру, так и по тяговой мощности: он имеет класс тяги 89 кН (20 000 фунтов силы), а более поздние модели - 130 кН (30 000 фунтов силы). Двигатель способен многократно перезапускаться благодаря искровой системе зажигания, в отличие от одноразовых пиротехнических или гиперголических воспламенителей, обычно используемых в некоторых современных двигателях. Несмотря на то, что двигатель рассчитан на 16 запусков и более 40 минут работы, на H-II двигатель считается расходным материалом: он используется для одного полета и выбрасывается. Иногда он запускается только один раз на девятиминутную работу, но в миссиях на GTO двигатель часто запускается второй раз, чтобы вывести полезную нагрузку на более высокую орбиту после временной низкой околоземной орбиты установления .

Оригинальный LE-5 был построен как двигатель второй ступени ракеты-носителя HI. В нем использовался довольно традиционный цикл газогенератора .

ЛЭ-5А

LE-5A представлял собой сильно переработанную версию LE-5, предназначенную для использования на второй ступени новой ракеты-носителя H-II. Основное отличие состоит в том, что работа двигателя была переведена с газогенератора на цикл прокачки детандера . LE-5A был первым в мире двигателем с турбонаддувом, введенным в эксплуатацию. ^[2] Криогенное жидкое водородное топливо для цикла пропускается через трубки и каналы как в сопле двигателя, так и в камере сгорания, где водород невероятно нагревается, одновременно охлаждая эти компоненты. Нагрев изначально холодного топлива приводит к его расширению, и оно используется для привода турбины топливных насосов. ^[3]

ЛЭ-5Б

LE -5B (на японском языке) представлял собой дальнейшую модифицированную версию LE-5A. Изменения были направлены на снижение удельной стоимости двигателя при одновременном повышении надежности. Модификации были направлены на упрощение и удешевление производства, где это возможно, за счет фактического снижения удельного импульса до 447 секунд, самого низкого из всех трех моделей. Однако он обеспечивал самую высокую тягу из трех и был значительно дешевле. Основное отличие от модели 5A заключалось в том, что система прокачки расширителя 5B циркулировала топливо только вокруг камеры сгорания, а не вокруг камеры и сопла в 5A. ^[4] Изменения в охлаждающих каналах камеры сгорания и составляющих материалах были сделаны с особым акцентом на эффективную теплопередачу, чтобы обеспечить успех этого метода. ^[5]

ЛЭ-5Б-2

После того, как полет F5 H-IIA 28 марта 2003 г. привел к сильной (хотя и не разрушительной) вибрации разгонного блока во время стрельбы LE-5B, были начаты работы над модернизированной версией LE-5B. Модернизированный двигатель, получивший название LE-5B-2, впервые поднялся в воздух на H-IIB 10 сентября 2009 года. Основными исправлениями стали установка ламинаризирующих пластин в расширительном коллекторе, новый смеситель газообразного и жидкого водорода в водородном коллекторе. линия подачи и новая инжекторная пластина с 306 коаксиальными форсунками меньшего размера (по сравнению со 180 в LE-5B). См. краткое описание разработки LE-5B-2 (на японском языке). Архивировано 7 ноября 2013 г. на Wayback Machine . Модернизация вдвое снизила вибрации, создаваемые разгонным блоком.

ЛЭ-5Б-3

Для новой ракеты-носителя H3 в очередной раз была пересмотрена устаревшая конструкция LE-5B. Чтобы удовлетворить требованиям H3 и обеспечить стабильные поставки деталей на протяжении всего срока службы H3, необходимо было повысить производительность и снизить затраты, сохраняя при этом риск разработки как можно ниже. Устаревшие детали, которые становилось трудно приобрести, такие как электроника в контроллере двигателя, должны были быть заменены современными компонентами, которые можно было надежно закупить в течение многих последующих лет, а метод производства камеры сгорания также должен был быть обновлен по тем же причинам. Турбонасос на жидком водороде и сопло турбины должны были быть обновлены для увеличения продолжительности миссии H3, а производительность турбонасоса на жидком кислороде и смесителя топлива должна была быть улучшена.

Первый образец обновленной конструкции прошел испытания в марте 2017 года.

На первом полете ракеты-носителя H3 7 марта 2023 года первая ступень, состоящая из двух двигателей SRB-3 и двух двигателей LE-9 , работала штатно до момента разделения ступеней. После отделения возгорание ЛЭ-5Б-3 не удалось подтвердить, и скорость начала значительно падать. В L+ 00:14:50 на H3 была отправлена команда самоуничтожения. ^[6] В настоящее время расследование продолжается. ^[7]^[8]^[9]

Технические характеристики

Технические характеристики модели ЛЕ-5
Модель ЛЭ-5		ЛЕ-5	ЛЭ-5А	ЛЭ-5Б	ЛЭ-5Б-2
Рабочий цикл		Газовый генератор	Кровотечение из расширителя (сопло/камера)	Кровотечение из расширителя (камера)	Кровотечение из расширителя (камера)
Номинальная тяга	кН ( фунт _F )	102.9 (23,100)	121.5 (27,300)	137.2 (30,800)	144.9 (32,500)
Соотношение окислителя и топлива		5.5	5	5	5
Коэффициент расширения		140	130	110	110
Удельный импульс , I _сп	секунды	450	452	447	447
Давление в камере	МПа (PSI)	3.65 (529)	3.98 (577)	3.58 (519)	3.78 (548)
LH ₂ скорость вращения	об/мин	50,000	51,000	52,000	53,504
Скорость вращения LOX	об/мин	16,000	17,000	18,000	18,560
Длина	м (футы)	2.68 (8.84)	2.69 (8.88)	2.79 (9.21)	2.79 (9.21)
Масса	кг (фунты)	255 (562)	248 (547)	285 (628)	290 (639)
Дроссельный?		нет	нет	да	да
Вплоть до		Н/Д	Н/Д	60%, 30%, 3%*	60%, 30%, 3%*

*, только давление напора бака

См. также

Ссылки

^ «Информационная страница Энциклопедии Астронавтики о LE-5» . Архивировано из оригинала 26 июня 2002 г.
^ Акира Конно (октябрь 1993 г.). Текущее состояние и будущие перспективы жидкостных ракетных двигателей в Японии (на японском языке). Общество турбомашиностроения Японии/ J-STAGE . п. 10. Архивировано из оригинала 28 мая 2021 года . Проверено 24 января 2022 г.
^ «Информационная страница Энциклопедии Астронавтики о LE-5A» . Архивировано из оригинала 25 июня 2002 г.
^ «Исследования двигателей с расширительным циклом для пусковых установок» (PDF) . АААА. Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г.
^ Информационная страница Энциклопедии Astronautica о LE-5B , заархивировано из оригинала 25 августа 2002 г.
^ «JAXA | Первая информация о результате первого запуска ракеты-носителя H3 (H3 TF1) (№2)» . ДЖАКСА | Японское агентство аэрокосмических исследований . Проверено 7 марта 2023 г.
^ Опубликовано Эндрю Джонсом (07.03.2023). «Новая японская ракета H3 потерпела неудачу во время первого испытательного полета, потерян усовершенствованный спутник наблюдения Земли» . Space.com . Проверено 7 марта 2023 г.
^ Мари Ямагучи. «Япония запустила ракету H3 и уничтожила ее из-за отказа второй ступени» . Новости АВС . Проверено 7 марта 2023 г.
^ С, Джозеф (07 марта 2023 г.). «Японская ракета H3 вышла из строя во время первого запуска — Новости TLP» . Стартовая площадка . Проверено 7 марта 2023 г.

Внешние ссылки

[1] «Информационная страница Энциклопедии Астронавтики о LE-5» . Архивировано из оригинала 26 июня 2002 г.

[tsj1993-2] Акира Конно (октябрь 1993 г.). Текущее состояние и будущие перспективы жидкостных ракетных двигателей в Японии (на японском языке). Общество турбомашиностроения Японии/ J-STAGE . п. 10. Архивировано из оригинала 28 мая 2021 года . Проверено 24 января 2022 г.

[3] «Информационная страница Энциклопедии Астронавтики о LE-5A» . Архивировано из оригинала 25 июня 2002 г.

[4] «Исследования двигателей с расширительным циклом для пусковых установок» (PDF) . АААА. Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г.

[5] Информационная страница Энциклопедии Astronautica о LE-5B , заархивировано из оригинала 25 августа 2002 г.

[6] «JAXA | Первая информация о результате первого запуска ракеты-носителя H3 (H3 TF1) (№2)» . ДЖАКСА | Японское агентство аэрокосмических исследований . Проверено 7 марта 2023 г.

[7] Опубликовано Эндрю Джонсом (07.03.2023). «Новая японская ракета H3 потерпела неудачу во время первого испытательного полета, потерян усовершенствованный спутник наблюдения Земли» . Space.com . Проверено 7 марта 2023 г.

[8] Мари Ямагучи. «Япония запустила ракету H3 и уничтожила ее из-за отказа второй ступени» . Новости АВС . Проверено 7 марта 2023 г.

[9] С, Джозеф (07 марта 2023 г.). «Японская ракета H3 вышла из строя во время первого запуска — Новости TLP» . Стартовая площадка . Проверено 7 марта 2023 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]