Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Атлас LV-3B , Atlas D Mercury Ракета - носитель или Mercury-Atlas Ракета - носитель , был человек с рейтингом расходный система запуска используется как часть Соединенных Штатов Project Mercury , чтобы отправить астронавтов на околоземную орбиту . Изготовленный американской авиастроительной компанией Convair , он был создан на основе ракеты SM-65D Atlas и входил в семейство ракет Atlas .

Ракета Atlas D была естественным выбором для проекта «Меркурий», поскольку это была единственная ракета-носитель в арсенале США, которая могла вывести космический корабль на орбиту, а также имела много полетов для сбора данных. Но его надежность была далека от совершенства, и запуски «Атласа», заканчивающиеся взрывами, были слишком частым явлением на мысе Канаверал. Атлас также изначально разрабатывался как система вооружения, поэтому его конструкция и надежность не обязательно должны были быть на 100% идеальными. Таким образом, необходимо было предпринять значительные шаги, чтобы оценить ракету и сделать ее безопасной и надежной, если только НАСА не пожелает потратить несколько лет на разработку специальной ракеты-носителя для программ с экипажем или дождаться появления Titan II следующего поколения.МБР вступить в строй. Полтора ступенчатая конфигурация Atlas была предпочтительнее двухступенчатого Titan, поскольку все двигатели зажигались при взлете, что облегчало проверку аппаратных проблем во время предпусковых проверок.

Вскоре после того, как в начале 1959 года их выбрали для участия в программе, астронавтов Меркурия пригласили посмотреть второй тест Атласа серии D, который взорвался через минуту после запуска. Это был пятый подряд полный или частичный отказ Атласа, и ракета-носитель на тот момент была далеко не достаточно надежной, чтобы нести ядерную боеголовку или беспилотный спутник, не говоря уже о пассажирах-людях. Планы по внедрению Atlas по оценке персонала все еще находились в стадии разработки, и Convair подсчитала, что 75% надежности будет достигнуто к началу 1961 года, а надежность 85% - к концу года. Несмотря на проблемы разработки Атласа, НАСА имело преимущество проведения проекта «Меркурий» одновременно с программой исследований и разработок Атласа, которая дала множество испытательных полетов для получения данных, а также испытание модифицированного оборудования для Меркурия.

Обеспечение качества [ править ]

Помимо модификаций, описанных ниже, Convair выделил отдельную сборочную линию, предназначенную для транспортных средств Mercury-Atlas, укомплектованную персоналом, прошедшим специальную подготовку и подготовку по важности пилотируемой космической программы и потребности в столь же высокой степени высшего качества. качество изготовления по возможности. Компоненты, используемые в автомобилях Mercury-Atlas, прошли тщательное тестирование для обеспечения надлежащего качества изготовления и рабочего состояния, кроме того, компоненты и подсистемы с чрезмерно долгим рабочим временем, характеристиками, выходящими за рамки технических требований, и сомнительными отчетами о проверках будут отклонены. Все компоненты, утвержденные для программы «Меркурий», были зарезервированы и хранились отдельно от оборудования, предназначенного для других программ «Атлас», и были выполнены специальные процедуры обращения с ними для защиты их от повреждений.Заводской техосмотр автомобилей Mercury проводился персоналом Convair, специально отобранным с учетом их опыта, знакомства с оборудованием Atlas и продемонстрировавших доброжелательный характер и трудовую этику.

Силовые установки, используемые для транспортных средств Mercury, будут ограничены стандартными моделями Atlas серии D двигателей Rocketdyne MA-2, которые были испытаны и показали, что их рабочие параметры близко соответствуют спецификациям НАСА. НАСА решило, что лучшим выбором двигателей будут агрегаты со средними характеристиками. Двигатели с производительностью выше средней не считались приемлемыми, потому что никто не мог точно определить, почему данный набор двигателей работает именно так, и поэтому считалось самым безопасным использовать двигатели со средней производительностью.

По большей части НАСА предпочло оставаться консервативным в отношении аппаратов Mercury и избегать модификации их больше, чем это необходимо. Модификации Атласа в основном будут ограничиваться теми, которые улучшают безопасность пилотов, и стандартная конфигурация Атласа серии D должна быть сохранена в максимально возможной степени, поэтому различные улучшения, внесенные в последние ракеты Атлас, не будут использоваться. Было отдано предпочтение различному оборудованию и процедурам, используемым с автомобилями Mercury, хотя они и являются устаревшими и часто не самыми лучшими или новейшими, поскольку они были проверены и хорошо изучены. Любое новое оборудование или аппаратные изменения, внесенные в транспортные средства Mercury, должны были пройти по крайней мере три испытания Atlas R&D, прежде чем НАСА одобрит их для использования. Несмотря на консерватизм и осторожность, проявленные при проектировании автомобилей Mercury, огромное количество изменений, тем не менее, претерпело изменения.4 12 года программы на основе извлеченных уроков и упор на контроль качества со временем усилился; последние два полета «Меркурия» прошли уровень испытаний и предполетной инспекции, что было неслыханно, когдав 1959 году летал « Большой Джо» .

Все ракеты-носители должны быть укомплектованы и полностью готовы к полету при доставке на мыс Канаверал без недостающих компонентов или внеплановых модификаций / обновлений. После доставки будет проведена всесторонняя проверка ракеты-носителя, а перед запуском будет созвана комиссия по обзору полета, чтобы утвердить каждую ракету-носитель как готовую к полету. Комиссия по обзору будет проводить обзор всех предпусковых проверок и ремонта / модификаций оборудования. Кроме того, полеты Atlas за последние несколько месяцев в рамках программ НАСА и ВВС будут проверены, чтобы убедиться в отсутствии сбоев в работе каких-либо компонентов или процедур, относящихся к проекту «Меркурий».

Программа обеспечения качества НАСА означала, что изготовление и сборка каждого транспортного средства Mercury-Atlas в два раза больше, чем у Atlas, предназначенного для беспилотных миссий, и в три раза дольше для испытаний и проверки перед полетом.

Изменены системы [ править ]

Датчик прерывания [ править ]

Центральным в этих усилиях была разработка системы обнаружения и реализации прерывания (ASIS), которая обнаруживала сбои в различных компонентах Атласа и при необходимости инициировала прерывание запуска. Добавлена ​​избыточность; если сам ASIS откажет, потеря питания также вызовет прерывание. Система ASIS сначала использовалась в нескольких полетах по исследованиям и разработкам ракет Atlas, а затем использовалась в разомкнутом контуре на Mercury-Atlas 1, что означало, что ASIS могла генерировать сигнал прерывания, но не отправлять команду отключения двигательной установке. Впервые эксплуатировалась по замкнутому контуру на МА-3.

Система эвакуации при запуске Mercury (LES), используемая при запусках Redstone и Atlas, была идентична, но система ASIS значительно различалась между двумя ускорителями, поскольку Atlas был гораздо более крупным и сложным транспортным средством с пятью двигателями, два из которых были сброшены во время полета. более сложная система наведения и надутые баллоны, которые требовали постоянного давления, чтобы не разрушиться.

У Большого Джо и МА-1 не было аварийной вышки, отказ последнего в полете, возможно, был связан с отсутствием LES, отрицательно влияющим на его аэродинамический профиль, и поэтому МА-2 имел манекен-башню. Живой LES впервые был доставлен на МА-3 (и в итоге доказал свою работоспособность в ходе незапланированных испытаний).

Данные летных испытаний Atlas были использованы для составления списка наиболее вероятных режимов отказа для автомобилей серии D, однако из соображений простоты можно было контролировать только ограниченное количество параметров ускорителя. Прерывание может быть вызвано следующими условиями, все из которых могут указывать на катастрофический сбой:

  • Траектория полета ракеты-носителя отклонилась от запланированной траектории слишком далеко.
  • Тяга двигателя или гидравлическое давление упали ниже определенного уровня
  • Давление в топливном баке упало ниже определенного уровня
  • Переборка промежуточного бака обнаружила признаки потери структурной целостности.
  • Электрическая система бустера перестала работать.
  • Система ASIS перестала работать

Система ASIS была сочтена необходимой, потому что некоторые сбои в полете аппаратов Atlas (например, Atlas 6B) происходили настолько быстро, что астронавту было практически невозможно вовремя отреагировать на активацию LES вручную. Другие режимы отказа, такие как отклонение от правильной траектории полета, не обязательно создавали непосредственную опасность для безопасности космонавта, и полет можно было прервать вручную.

Не все из перечисленных ниже модификаций выполнялись при каждом полете Mercury, и в процессе полета были внесены многочисленные изменения в интересах улучшения или в результате полетных данных, полученных при неудачных запусках Atlas. Процедуры контроля качества и проверки также улучшились и стали более детализированными в ходе программы.

Оценить гироскопы [ править ]

Пакет гироскопа скорости был размещен намного ближе к передней части LOX.танк из-за того, что комбинация Mercury / LES была значительно длиннее боеголовки и, таким образом, имела другие аэродинамические характеристики (стандартный гироскопический пакет Atlas D был по-прежнему сохранен на машине для использования ASIS). Mercury-Atlas 5 также добавил новую функцию надежности - датчики движения, чтобы гарантировать правильную работу гироскопов перед запуском. Эта идея была первоначально задумана, когда первый запуск Atlas B в 1958 году вышел из-под контроля и разрушился после запуска с нефункционирующим гироскопом рыскания, но постепенно внедрялся в машины Atlas. Еще одно испытание ракеты Атлас в 1961 году также разрушило себя во время запуска, в этом случае из-за слишком низкой скорости двигателя гироскопа. Таким образом, датчики движения устранят этот вид отказа.

Безопасность на стрельбище [ править ]

Система безопасности дальности также была модифицирована для программы «Меркурий». Между выключением двигателя и активацией разрушающих зарядов будет трехсекундная задержка, чтобы дать LES время вытащить капсулу в безопасное место. Более конкретно, если была послана команда разрушения Range Safety, система ASIS пропустит сигнал выключения двигателя, блокируя сигнал разрушения на три секунды. Снижение характеристик двигателя затем будет обнаружено ASIS, которое активирует LES, после чего сигнал разрушения будет разблокирован и разрушит ракету-носитель. Команды выключения двигателя и уничтожения также были заблокированы в течение первых 30 секунд запуска, чтобы предотвратить падение неисправного транспортного средства на площадку или вокруг нее.

Автопилот [ править ]

Ракеты Atlas серии D, а также ранние варианты SLV несли старомодный электромеханический автопилот.(известный как «круглый» автопилот из-за формы контейнеров, в которых размещались его основные компоненты), но на транспортных средствах Mercury было решено использовать более новый транзисторный «квадратный» автопилот, разработанный для ракет серий E и F. и для грядущей машины Atlas-Centaur. Первые три машины Mercury-Atlas все еще имели круглый автопилот, и он впервые был запущен на Mercury-Atlas 3, но потерпел катастрофу, когда ракета-носитель не выполнила запрограммированный маневр с питчером и должна была быть уничтожена с помощью действия Range Safety. После этого ракетный программист был обнаружен и обследован. Хотя точная причина сбоя не была определена, было предложено несколько причин и внесен ряд изменений в программатор. На Меркурий-Атлас 4,высокие уровни вибрации в полете привели к большему количеству модификаций, и, наконец, он отлично работал на Меркурий-Атлас 5.

Телеметрия [ править ]

Начиная с MA-3, более новая транзисторная телеметрическая система заменила старый блок на основе электронных ламп, который был тяжелым, имел высокое энергопотребление и, как правило, страдал от затухания сигнала при увеличении высоты транспортного средства. Как и в большинстве SLV-конфигураций Atlas, машины Mercury несли только один телеметрический пакет, в то время как для испытаний ракет R&D было три.

Антенна [ править ]

Антенна наведения была модифицирована для уменьшения помех сигнала.

Запорный клапан LOX [ править ]

В автомобилях Mercury-Atlas использовался запорный клапан Atlas серии C, а не стандартный клапан серии D из соображений надежности и экономии веса.

Датчики горения [ править ]

Нестабильность горения была неоднократной проблемой при статических испытаниях двигателей МА-2, а также вызвала взрыв на площадке двух автомобилей Атлас в начале 1960 года. Таким образом, было решено установить в двигателях дополнительные датчики для контроля уровней сгорания и ускоритель также будет удерживаться на подушке в течение нескольких секунд после зажигания, чтобы обеспечить плавную тягу. Двигатели также будут использовать «мокрый запуск», что означает, что трубы двигателя будут содержать инертную жидкость, которая будет действовать как амортизатор (в двух неудачных летных испытаниях Atlas D использовались сухие пуски без жидкости в трубах двигателя). Если бустер не прошел проверку, он автоматически отключится. К концу 1961 года, после того как третья ракета (27E) взорвалась на пусковой площадке из-за нестабильности горения,Компания Convair разработала значительно модернизированную силовую установку, в которой использовались топливные форсунки с перегородками игиперголический воспламенитель вместо пиротехнического метода, но НАСА не желало ставить под угрозу предстоящий полет Джона Гленна этими непроверенными модификациями и поэтому отказалось установить их в ракете-носителе Меркурий-Атлас 6. Таким образом, в этом и во время полета Скотта Карпентера на МА-7 использовалась двигательная установка старого образца Атлас, а новый вариант не использовался до полета Уолли Ширры в конце 1962 года.

Статические испытания двигателей Rocketdyne вызвали нестабильность высокочастотного горения, известную как эффект «беговой дорожки», когда горящее топливо вращалось вокруг головки инжектора, в конечном итоге разрушая его от ударных волн. На запусках Atlas 51D и 48D отказы были вызваны грубым сгоранием низкого порядка, которое привело к разрыву головки инжектора и купола LOX, вызвав возгорание секции тяги, что в конечном итоге привело к полной потере ракеты. Точная причина отказов из-за нестабильности обратного горения на 51D и 48D не была определена с уверенностью, хотя было предложено несколько причин. Эта проблема была решена установкой перегородок в головке инжектора для разрушения закрученного пороха.за счет некоторой производительности, поскольку перегородки добавляли дополнительный вес и уменьшали количество отверстий для форсунок, через которые распылялось топливо. Уроки, извлеченные из программы Atlas, позже оказались жизненно важными для разработки гораздо более крупного двигателя Saturn F-1.

Электрическая система [ править ]

В электрическую схему двигательной установки было внесено дополнительное резервирование, чтобы гарантировать, что SECO сработает вовремя и по команде. Система подачи топлива LOX получила дополнительное резервирование проводки, чтобы гарантировать, что клапаны пропеллента открываются в надлежащей последовательности во время запуска двигателя.

Переборка цистерны [ править ]

Транспортные средства Mercury до MA-7 имели пенопластовую изоляцию в промежуточной переборке, чтобы предотвратить замерзание RP-1 из-за переохлажденного LOX. Во время ремонта МА-6 перед полетом Джона Гленна было решено удалить изоляцию, поскольку она не использовалась и мешала обслуживанию ускорителей в полевых условиях. НАСА разослало GD / A служебную записку с просьбой не включать в последующие аппараты Mercury-Atlas изоляцию переборок.

Турбонасос LOX [ править ]

В начале 1962 года два статических испытания двигателя и один запуск (ракета 11F) стали жертвами взрывов турбонасоса LOX, вызванных трением лопастей крыльчатки о металлический корпус насоса и образованием искры трения. Это произошло после более чем трех лет полетов Atlas без каких-либо проблем с турбонасосом, и было неясно, почему произошло трение, но все эпизоды этого происходили, когда впускной клапан маршевого клапана перемещался в положение готовности к полету «открыто» и при работе непроверенного оборудования. модификации. Кроме того, Atlas 113D, ускоритель, использовавшийся для полета Уолли Ширры, прошел тест PFRT (предполетная готовность) для проверки правильности работы силовой установки. На МА-9 внутри насосов была добавлена ​​пластиковая гильза, чтобы предотвратить повторение этого режима отказа.

Пневматическая система [ править ]

Транспортные средства Mercury использовали стандартную пневматическую систему Atlas серии D, хотя были проведены исследования причины колебаний давления в баке, которые, как известно, происходили при определенных условиях полезной нагрузки. Эти исследования показали, что гелиевый регулятор, который использовался на ранних транспортных средствах серии D, имел тенденцию вызывать резонансную вибрацию во время запуска, но с тех пор было сделано несколько модификаций пневматической системы, включая использование регулятора новой модели, который не производил этого. эффект.

Поток гелия в бак LOX на транспортных средствах Mercury был ограничен до 1 фунта в секунду. Это изменение было внесено после того, как Atlas 81D, испытание IOC от VAFB, был разрушен в полете из-за неисправности, из-за которой регулятор наддува создавал избыточное давление в баке до его разрыва.

Гидравлическая система [ править ]

Гидравлическая система на автомобилях Mercury была стандартной установкой Atlas серии D. Аккумулятор нониус-соло был удален, поскольку машины Меркурия не работали в соло-нониусном режиме. Реле гидравлического давления на MA-7 сработало и выдало ошибочный сигнал прерывания, поэтому на последующих транспортных средствах была добавлена ​​дополнительная изоляция, поскольку считалось, что низкие температуры из линий LOX вызвали его срабатывание.

Система утилизации пороха [ править ]

В случае, если система наведения не смогла выдать незаметную команду отключения маршевому двигателю, и он сгорел до истощения топлива, существовала возможность отключения с высоким содержанием LOX, что могло привести к повреждению компонентов двигателя из-за высоких температур. По соображениям безопасности система PU была модифицирована для увеличения потока LOX в маршевый двигатель за десять секунд до SECO. Это было сделано для того, чтобы обеспечить полное исчерпание запасов LOX в SECO и предотвратить остановку с высоким содержанием LOX. Система PU была настроена в конфигурации Atlas C через MA-6 в интересах надежности, стандартная установка PU серии D не использовалась до MA-7.

Кожа [ править ]

Бустеры Big Joe и MA-1 имели более толстую обшивку топливного бака, но в баке LOX использовалась стандартная оболочка для ракет серии D. После потери последней машины в полете НАСА решило, что стандартная обшивка танка LOX недостаточна, и потребовала сделать ее толще. Atlas 100D был бы первым поставленным бустером с толстой стенкой, в то время как бустер MA-2 (67D), который все еще был тонкостенной моделью, должен был быть оснащен стальной армирующей лентой на стыке между капсулой и бустером. . Согласно первоначальным планам, Atlas 77D должен был стать ракетой-носителем для МА-3. Он прошел заводскую проверку в сентябре 1960 года, но вскоре после этого появились результаты послеполетных исследований MA-1, которые привели к тому, что тонкокожий 77D был отозван и заменен на 100D.

Обшивка бака LOX на МА-7 была еще более утолщена, так как в оперативных полетах «Меркурия» было больше оборудования и расходных материалов, чем во время НИОКР, а вес капсулы рос.

Руководство [ править ]

Фаза одиночного нониуса, которая должна была использоваться на межконтинентальных баллистических ракетах для точной настройки скорости ракеты после отсечки маршевого двигателя, была исключена из программы наведения в интересах простоты, а также улучшения характеристик и грузоподъемности. Поскольку орбитальные полеты требовали совершенно иной траектории полета, чем ракеты, антенны наведения пришлось полностью переработать, чтобы обеспечить максимальный уровень сигнала. Ракетные двигатели Posigrade наверху «Атласа», предназначенные для отталкивания отработанной ракеты от боеголовки, были перемещены в саму капсулу «Меркурий». Это также потребовало добавления изоляционного экрана из стекловолокна к куполу резервуара LOX, чтобы он не был поврежден ракетными двигателями.

Выравнивание двигателя [ править ]

Распространенным и обычно безобидным явлением на машинах Atlas была тенденция ускорителя к появлению небольшого крена в первые несколько секунд после взлета из-за того, что автопилот еще не включился. Однако в нескольких полетах ракета-носитель развивала достаточно подвижного движения, чтобы потенциально вызвать прерывание, если это был запуск с экипажем. Хотя некоторый крен был естественным образом придан выхлопом турбины Атласа, это не могло объяснить всю проблему, которая, вместо этого, была больше связана с центровкой двигателя. Данные приемки от поставщика двигателей (Rocketdyne) показали, что группа из 81 двигателя имела среднее креновое движение в одном направлении примерно такой же величины, как и в полете. Хотя данные приемочного стенда и летного опыта отдельных двигателей не коррелировали,Было определено, что смещение выравнивания ускорительных двигателей может противодействовать этому крену и минимизировать тенденцию к крену при отталкивании. После того, как полет Ширры на Меркурии действительно испытал кратковременные проблемы с креном в начале запуска, это изменение было включено вРакета-носитель Гордона Купера на МА-9.

Запускает [ править ]

Было запущено девять LV-3B: два - в суборбитальных испытательных полетах без экипажа, три - в испытательных орбитальных полетах без экипажа и четыре - с пилотируемым космическим кораблем "Меркурий" . [2] [3] Запуск Atlas LV-3B проводился со стартового комплекса 14 на станции ВВС на мысе Канаверал , Флорида. [2]

Первый полет он совершил 29 июля 1960 года, выполнив суборбитальный испытательный полет " Меркурий-Атлас-1" . Вскоре после запуска у ракеты произошел сбой в конструкции, в результате чего космический корабль не удалось вывести на заданную траекторию. [ необходима цитата ] В дополнение к первому полету, первый орбитальный запуск Mercury-Atlas 3 также потерпел неудачу. Этот сбой произошел из-за проблемы с системой наведения, неспособной выполнять команды по тангажу и крену, что потребовало, чтобы Офицер безопасности стрельбища уничтожил транспортное средство. Космический корабль отделился с помощью системы запуска и эвакуации и был возвращен в 1,8 км (1,1 мили) от стартовой площадки.

Планировалась еще одна серия запусков «Меркурия», в которых использовались бы дополнительные LV-3B; однако эти полеты были отменены после успеха первоначальных миссий «Меркурий». [ необходима цитата ] Последний запуск LV-3B был произведен 15 мая 1963 года для запуска Mercury-Atlas 9 . Изначально НАСА планировало использовать оставшиеся аппараты LV-3B для запуска аппаратов-мишеней Gemini-Agena, однако увеличение финансирования в 1964 году означало, что агентство могло позволить себе купить вместо них совершенно новые аппараты Atlas SLV-3, поэтому от этой идеи отказались.

Построенные автомобили «Меркурий-Атлас» и их окончательная утилизация [ править ]

  • 10D - Запуск Big Joe 9.09.59
  • 20D - Резервный автомобиль для Большого Джо. Переведен в программу Atlas-Able и запущен 26.11.59.
  • 50D - Запущен " Меркурий-Атлас 1" 29 июля 1960 г.
  • 67D - Запущен на воду " Меркурий-Атлас 2" 21 февраля 61 г.
  • 77D - оригинальная ракета-носитель для Mercury-Atlas 3 , замененная на Atlas 100D после результатов, полученных после полета из Mercury-Atlas 1.
  • 88D - Запущен на воду " Меркурий-Атлас 4" 13 сентября 61 г.
  • 93D - Запущен на воду " Меркурий-Атлас 5" 29 ноября 61 г.
  • 100D - Запущен на воду " Меркурий-Атлас 3" 25 апреля 61 г.
  • 103D - Отменено
  • 107D - Запущен Aurora 7 ( Меркурий-Атлас 7 ) 24 мая 62 г.
  • 109D - Запущенная Дружба 7 ( Меркурий-Атлас 6 ) 21.02.62
  • 113D - Запущена Сигма 7 ( Меркурий-Атлас 8 ) 10/3/62
  • 130D - Запущенная Вера 7 ( Меркурий-Атлас 9 ) 15.05.63
  • 144D - Отменено, планировалась ракета-носитель для Меркурий-Атлас 10.
  • 152D - Отменено
  • 167D - Отменено

См. Также [ править ]

  • Ракета-носитель "Меркурий-Редстоун"
  • СМ-65 Атлас

Ссылки [ править ]

  1. ^ Уэйд, Марк. «Атлас LV-3B / Меркурий» . Энциклопедия Astronautica . Проверено 24 ноября 2011 года .
  2. ^ a b Энциклопедия Astronautica - Атлас
  3. ^ Уэйд, Марк. Энциклопедия Astronautica. Проверено 23 апреля 2017 г. http://www.astronautix.com/a/atlasd.html