Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Спускаемая двигательная установка (ДПС)
Страна происхожденияСоединенные Штаты
Дата1964–1972 гг.
ПроизводительTRW
ЗаявлениеДвижение ступени спуска на Луну
ПреемникTR-201
СтатусНа пенсии
Жидкостный двигатель
ПропеллентN
2O
4/ Аэрозин 50
ЦиклПод давлением
Конфигурация
Камера1
Представление
Тяга (вакуум)10,125 фунт-силы (45,04 кН) максимум, дроссельная заслонка от 10% до 60% полной тяги
Давление в камере100 фунтов на кв. Дюйм (690 кПа) (абсолютное)
Я sp (Vac.)311 с (3,05 км / с)
Габаритные размеры
Длина90,5 дюйма (2,30 м)
Диаметр59,0 дюйма (1,50 м)
Сухой вес394 фунтов (179 кг)
Используется в
Лунный модуль как спускаемый двигатель

Спуск двигательной системы (ДПС - произносится «провалов») или лунным Спускаемый двигателя (LMDE) является с переменной дроссельной самовоспламеняющейся ракетный двигатель , изобретенный Gerard W. Elverum младший [1] [2] [3] и развитый космической техники Лаборатории (TRW) для использования на этапе спуска лунного модуля "Аполлон" . Он использовал топливо Aerozine 50 и тетроксид диазота ( N
2O
4) окислитель. В этом двигателе использовался цилиндрический инжектор , который проложил путь для других двигателей, использующих аналогичные конструкции.

Требования [ править ]

Двигательная установка для спускаемой ступени лунного модуля была разработана для перевода корабля с двумя членами экипажа с круговой лунной стоянки длиной 60 морских миль (110 км) на эллиптическую спускаемую орбиту с перицинтионом 50 000 футов (15 000 футов). м), а затем обеспечить спуск на поверхность Луны с указанием времени зависания над поверхностью Луны для выбора точного места посадки. Для выполнения этих маневров была разработана силовая установка, в которой использовались гиперголовые пропелленты, и двигатель с абляционным охлаждением, работающий под давлением, на кардане, который можно было дросселировать . Также использовалась легкая криогенная система наддува гелия. Удлинитель выхлопного соплабыл спроектирован так, чтобы разрушать LM без повреждения, если он ударяется о поверхность, что произошло на Аполлоне 15 [4].

Развитие [ править ]

Согласно историческому изданию НАСА « Колесницы для Аполлона» , «спускаемый аппарат лунного модуля, вероятно, был самой большой проблемой и самой выдающейся технической разработкой Аполлона». [5] Требование к дроссельному двигателю было новым для пилотируемых космических кораблей. До этого момента в области ракетных двигателей с переменной тягой проводилось очень мало передовых исследований. Компания Rocketdyne предложила двигатель с питанием от давления, использующий впрыск инертного газообразного гелия в поток топлива для достижения снижения тяги при постоянном расходе топлива. В то время как Центр пилотируемых космических аппаратов НАСА(MSC) сочла такой подход правдоподобным, он представляет собой значительный прогресс в уровне техники. (Фактически, случайное проглатывание гелиевого агента оказалось проблемой на AS-201 , первом полете двигателя служебного модуля Apollo в феврале 1966 года.) Поэтому MSC поручил Грумману провести параллельную программу разработки конкурирующих конструкций. [5]

14 марта 1963 года Грумман провел конференцию участников торгов, на которой присутствовали Aerojet General , подразделение Reaction Motors компании Thiokol , подразделение Объединенного технологического центра United Aircraft и Space Technology Laboratories, Inc. (STL). В мае STL был выбран в качестве конкурента концепции Rocketdyne. STL предложила двигатель, который был как карданный, так и дроссельный, с использованием клапанов управления потоком и форсунки с регулируемой площадью сечения , во многом так же, как и насадка для душа, для регулирования давления, скорости потока топлива и структуры топливной смеси. в камере сгорания. [5]

Первый запуск спускаемого двигателя LM Лаборатории космических технологий был произведен в начале 1964 года. Планировщики НАСА ожидали, что один из двух совершенно разных проектов станет явным победителем, но этого не произошло в течение 1964 года. Менеджер отдела программ космических кораблей Apollo В ноябре 1964 года Джозеф Ши сформировал комитет из НАСА, Груммана и экспертов ВВС по двигательным установкам под председательством американского конструктора космических кораблей Максима Фэджета , чтобы рекомендовать выбор, но их результаты были неубедительными. Grumman выбрал Rocketdyne 5 января 1965 года. Все еще не удовлетворенный, директор MSC Роберт Р. Гилрут созвал свой собственный совет из пяти членов, также под председательством Фэджета, который 18 января отменил решение Grumman и присудил контракт STL. [5][6]

Чтобы DPS оставался как можно более простым, легким и надежным, топливо подавалось под давлением с помощью газообразного гелия вместо использования тяжелых, сложных и склонных к сбоям турбонасосов . Криогенный сверхкритический гелий загружали и хранили при давлении 3500 фунтов на квадратный дюйм. [7] : 4 Давление гелия было отрегулировано до 246 фунтов на квадратный дюйм для топливных баков. [7] : 4Давление гелия будет постепенно повышаться по мере его нагрева и в конечном итоге будет сброшено. Система также была оснащена резиновой диафрагмой, которая лопалась, когда давление гелия достигало определенного уровня, и позволяла газу безвредно выходить в космос. Однако, как только гелий уйдет, DPS перестанет работать. Это не рассматривалось как проблема, поскольку обычно выброс гелия не происходил до тех пор, пока лунный модуль не был на Луне, к тому времени, когда DPS завершил свой рабочий срок и никогда не будет запущен снова.

Разработкой и разработкой инновационной камеры тяги и конструкции цапфы приписывают аэрокосмический инженер TRW Джерард У. Элверум младший [8] [9] [10] Двигатель мог дросселировать от 1050 фунтов силы (4,7 кН) до 10 125 фунтов. усилие (45,04 кН), но работы с усилием от 65% до 92,5% избегали, чтобы предотвратить чрезмерную эрозию сопла. Он весил 394 фунта (179 кг), длину 90,5 дюйма (230 см) и диаметр 59,0 дюйма (150 см). [4]

Выступление в ЛМ «Спасательная шлюпка» [ править ]

LMDE сыграл заметную роль в миссии Apollo 13 , выступив в качестве основного силового двигателя после взрыва кислородного бака в служебном модуле Apollo . После этого события наземные диспетчеры решили, что служебная двигательная установка больше не может безопасно эксплуатироваться, оставив двигатель DPS в Водолее в качестве единственного средства маневрирования Аполлона-13.

Однако «Аполлон-13» покинул свою первоначальную траекторию свободного возврата ранее в ходе миссии, как это требовалось для запланированной посадки на Луну у Фра Мауро. Поэтому первой задачей было восстановить траекторию свободного возврата с 30,7-секундным прогоном LMDE. Спускаемый двигатель был снова использован через два часа после перицинтиона , наиболее близкого сближения с Луной («ПК + 2 ожога»), чтобы ускорить возвращение на Землю на 10 часов и переместить точку приземления из Индийского океана в Тихий океан. Более агрессивный ожог мог быть осуществлен на ПК + 2, если сначала был отключен служебный модуль, что привело к возвращению экипажа примерно за то же время, что и при прямом прерывании, [11] с. III-20но этот план был отклонен, так как он потребовал бы оставить тепловой экран командного модуля незащищенным от экстремальных температур космоса, он фактически истощил бы запас топлива DPS (не оставив ничего для коррекционных ожогов на полпути), и это привело бы к посадке Аполлона-13 в Атлантический океан, где у ВМС США не было спасательных кораблей. 4-минутный 24-секундный прожиг был настолько точным, что потребовалось всего две небольшие корректировки курса перед возвращением на Землю.

Модификация для расширенного лунного модуля [ править ]

Уменьшение зазора привело к короблению сопла выдвинутого спускаемого аппарата при посадке Аполлона 15 (вверху справа).

Чтобы увеличить массу посадочной полезной нагрузки и время пребывания на поверхности Луны, последние три лунных модуля Apollo были модернизированы путем добавления к двигателю 10-дюймового (25 см) удлинителя сопла для увеличения тяги. Выхлопной колпак сопла, как и оригинал, был спроектирован так, чтобы раздавливаться при ударе о поверхность. У него никогда не было на первых трех посадках, но он сломался на первой расширенной посадке, Apollo 15 .

TR-201 в Дельте второй ступени [ править ]

После программы Apollo двигатель DPS получил дальнейшее развитие в двигателе TRW TR-201 . Этот двигатель использовался на второй ступени, называемой Delta-P , ракеты-носителя Delta ( серии Delta 1000 , Delta 2000 , Delta 3000 ) для 77 успешных запусков в период с 1972 по 1988 год. [12]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "ПОМНИТЬ ГИГАНТОВ - Разработка ракетного двигателя Аполлона - НАСА" (PDF) .
  2. ^ Патент США 3205656 , Элверум младший, Gerard W., «Variable тяга двухкомпонентное ракетное топливо ракетный двигатель», выпущенный 1963-02-25 
  3. ^ Патент США 3699772 , Элверум младшее, Джерард В., «жидкий ракетный двигатель коаксиальный инжектор», выданный 1968-01-08 
  4. ^ a b «Механическая конструкция спускаемого двигателя лунного модуля» .
  5. ^ a b c d "Глава 6. Лунный модуль - двигатели, большие и малые" . Колесницы для Аполлона: История пилотируемых лунных космических кораблей . Офис программы истории НАСА .
  6. ^ "Дневник развития спускового механизма LM" . Энциклопедия Astronautica .
  7. ^ a b Отчет об опыте Аполлона - Спускаемая двигательная установка - Техническая записка НАСА: март 1973 г.
  8. ^ Патент США 3,699,772A , Элверум младший, Джерард В., «жидкий ракетный двигатель коаксиальный инжектор», выданный 1968-01-08 
  9. ^ Патент США 3205656 , Элверум младший, Gerard W., «Variable тяга двухкомпонентное ракетное топливо ракетный двигатель», выпущенный 1963-02-25 
  10. ^ «Наследие и рабочие характеристики двигателей TRW Pintle» (PDF) . 2000. Архивировано из оригинального (PDF) 9 августа 2017 года. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  11. ^ "Отчет об операциях миссии Аполлона 13" (PDF) . 28 апреля 1970 г.
  12. ↑ Эд Кайл (9 апреля 2010 г.). «Расширенная длинная танковая дельта» . Отчет о космическом запуске . Проверено 11 мая 2014 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Техническое примечание НАСА: Отчет об опыте Аполлона - спусковая двигательная установка. Март 1973 г. 31 страница, много подробностей как по дизайну, так и по тестированию.
  • Обзор силовых установок лунного модуля Apollo, НАСА
  • Ракетный двигатель - Миссия Аполлона, Дон Харви. Г-н Харви работал в STL над разработкой LMDE.