NK-33

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
NK-33
NK-33, NK-43 la MAKS-2011 (01) .jpg
Un NK-33 expus în timpul MAKS-2011
Descriere generala
Constructor Uniunea Sovietică OKB Kuznetsov
Tip endoreactor de combustibil lichid
Duză raport secțiune / gât de ieșire 27,7: 1
Ieșire
Împingere 1512,4 kN la nivelul mării
1686 kN în vid
Performanţă
Eu sp 297 s la nivelul mării
331 s în gol
Propulsor oxigen lichid și RP-1
intrări de motor pe Wikipedia

NK-33 și NK-43 sunt motoare rachete cu combustibil lichid proiectate și construite între 1968 și 1972 [1] de către biroul tehnic sovietic OKB Kuznetsov . Denumirea NK se bazează pe inițialele proiectantului-șef Nikolai Dmitrievič Kuznecov . Li s-a propus să echipeze lansatorul lunar N1 . NK-33, caracterizat printr-un impuls specific ridicat, este unul dintre motoarele cu cel mai mare raport forță / greutate construit vreodată, al doilea doar după SpaceX Merlin 1D .

NK-43 este similar cu NK-33, dar duza sa de evacuare (mai lungă) este optimizată pentru utilizare la altitudini mai mari, unde există o presiune externă mică sau deloc.

O serie originală de motoare NK-33 stocate în anii șaptezeci a fost, în 2010, modificată și comercializată de Aerojet sub denumirea AJ26 pentru utilizare pe lansatorul Antares . [2]

Istoria proiectului

Inițial, lansatorul N-1 folosea motoare NK-15 pentru prima etapă și o versiune modificată (NK-15V) pentru utilizare la altitudini mari pentru a doua etapă. Cu toate acestea, după patru lansări nereușite, proiectul a fost anulat în ciuda unei versiuni revizuite a lansatorului (N-1F) care include, printre altele, noile motoare dezvoltate de Kuznetsov (KN-33 și KN-43). [3]

Cursa către Lună s-a pierdut acum, iar programul spațial sovietic a decis să-și concentreze eforturile asupra purtătorului de lansare foarte încărcat Energia . [4]

În 1974, a fost ordonată închiderea programului N-1 și, ulterior, a fost comandată distrugerea tuturor materialelor și proiectelor aferente (unele structuri principale ale lansatorului au fost chiar reciclate ca adăposturi pentru porci). Cu toate acestea, un manager, contravenind comenzilor, a luat motoarele și le-a depozitat într-un depozit bine conservat. După mai bine de douăzeci de ani, în octombrie 1995 unul dintre motoare a fost adus în Statele Unite și testat pe bancă, unde s-a confirmat performanța excelentă. [4]

Dintre cele aproximativ 150 de motoare deoparte, Rusia a vândut spre sfârșitul anilor nouăzeci 36 de motoare către Aerojet cu un cost de 1,1 milioane de dolari . Compania a cumpărat, de asemenea, licența pentru a produce motoare noi, redenumindu-le AJ26-58, AJ26-59 și AJ26-62. [5] [6]

Kistler Aerospace, redenumit ulterior Rocketplane Kistler (RpK), a prevăzut utilizarea a două motoare derivate de la NK-33 și unul de la NK-43 pentru lansatorul său K-1 . [7] După o primă fază de colaborare, [8] [9] [10] în urma unor neajunsuri în programul programului, în septembrie 2007 NASA a reziliat contractul cu RpK care la rândul său a pus capăt dezvoltării K-1 . [11]

În jurul anului 2007, ministerul rus al apărării a decis să dezvolte o versiune modificată a lansatorului Soyuz care utilizează NK-33. În urma unui test pe bancă (efectuat cu succes în iunie 2008) a unuia dintre motoarele stocate cu mai bine de treizeci de ani mai devreme, definiția noului lansator (Soyuz-2-1v) a continuat în 2009. Pe 28 decembrie 2013, primul model echipat cu NK-33 a fost lansat cu succes. Cu toate acestea, din moment ce, începând cu 2013, doar 20 de motoare erau încă disponibile (suficient pentru zece misiuni ale Soyuz-2-1v), dezvoltarea succesorului său (RD-193) a fost, de asemenea, accelerată, chiar dacă o mare parte din producție linia NK -33 fusese între timp repornită. [12]

Tehnică

NK-33 și NK-43, derivate din motoarele anterioare NK-15 și NK-15V, sunt rachete cu combustibil lichid ( oxigen lichid și RP-1 , un tip foarte rafinat de kerosen ) caracterizate printr-un ciclu de ardere etapizat în pe care o precameră de combustie alimentează turbopompele .

Precombustor

Particularitatea ciclului de ardere etapizat al acestei familii de motoare prevede că cea mai mare parte a oxidantului destinat camerei principale de ardere este mai întâi reacționată cu o mică parte a combustibilului într-un precombustor pentru a elibera suficientă energie pentru a deplasa motorul. turbopompe principale de putere. Cu toate acestea, produsele de ardere, la temperaturi ridicate și bogate în oxigen, sunt deosebit de agresive față de metalele cu care intră în contact (din acest motiv în Statele Unite, până în anii 2000, ciclurile de pre-combustie în exces au fost preferat.). Pereții camerei de pre-combustie ( din oțel inoxidabil ) sunt răcite de oxigen lichid care este apoi injectat în amonte de turbina turbopompei. [7]

Turbopump

În acest model de NK-33 recunoaștem în unitatea turbopompa unitatea de pompare a combustibilului în partea inferioară (notăm și turbina pentru pornire) și unitatea de oxigen în partea superioară (cu precombustorul).

Rezolvarea problemelor metalurgice legate de produsele de ardere le-a permis proiectanților sovietici să obțină un sistem de turbopompă extrem de compact. Deoarece kerosenul și oxigenul lichid au aproximativ aceeași densitate, o turbină ar putea fi conectată la ambele pompe cu un singur arbore. [6] Pompa turbo este formată din două unități principale. Primul constă din turbina principală (acționată de produsele de ardere generate de precombustor), o etapă de presiune scăzută cuplată hidraulic cu o etapă de presiune ridicată pentru pompa de oxigen lichid. Al doilea de la turbina secundară (utilizată în faza de pornire a motorului) și cele două trepte de presiune scăzută și înaltă (cuplate prin intermediul unui grup de angrenaje) ale pompei de combustibil. Arborii celor două unități sunt unite prin broșare . [7]

Camera de ardere

Turbopompa este conectată la camera de ardere prin conducta de evacuare a turbinei principale (construită în Inconel ) care introduce produsele de ardere ale precombustorului (încă bogat în oxigen) în camera principală de ardere formată dintr-o structură externă din oțel inoxidabil, o interior perforat de perete din aliaj de cupru și crom și un sistem de injecție de combustibil din oțel. O parte din combustibil este injectată în camera de ardere prin două rânduri de găuri tangențiale în aval de placă cu injectoarele principale pe unde trece restul de combustibil. [7]

Sistem de aprindere

Aprinderea motorului are loc prin acțiunea a trei sisteme diferite. Explozia unui cartuș pirotehnic generează gazul necesar pentru a muta turbina de pornire care trage cu ea arborele principal al turbopompei. În precombustor, o injecție a unui amestec hipergolic ( TEA / TEB ) începe arderea în exces de oxidant, în timp ce în camera de ardere principală combustia este pornită de trei bujii incandescente plasate în corespondență cu injectoarele de combustibil. [7]

Duza de evacuare

Duza de evacuare este formată din trei secțiuni (superioară, mijlocie și inferioară), fiecare dintre acestea fiind construită prin asamblarea unei plăci interne din oțel inoxidabil cu una externă și este răcită regenerativ de combustibil. Șanțurile sunt realizate în lamina internă superioară care, închise de lamina externă, constituie conductele pentru trecerea combustibilului frigorific care va fi apoi introdus radial în camera de ardere. Pe de altă parte, în secțiunile inferioară și centrală, cojile interne și externe sunt sudate prin interpunerea unei plăci metalice ondulate între ele care definește conductele pentru combustibil. Combustibilul de înaltă presiune este introdus în mantaua internă a duzei în aval de gât și se separă în două fluxuri: unul care urcă spre camera de ardere și unul care continuă spre capătul duzei, unde este transportat într-o linie externă care alimentează injectoarele principale. [7] Motoarele NK-33 și NK-43 diferă cu precizie în duză, deoarece aceasta din urmă este optimizată pentru utilizare în vid sau, în orice caz, la presiuni externe foarte mici, aceasta se caracterizează printr-o lungime și o zonă de ieșire mai mari care permit expansiunea completă a gazelor de eșapament.

Versiuni

Un Aerojet AJ26 montat pe bancul de testare E-1 al NASA.
  • NK-33 - Tracțiune la nivelul mării: 1512,4 kN (340000 lbf ), în vid 1686 kN (379000 lbf). Impuls specific 297 s la nivelul mării (331 s în vid). Presiunea în camera principală de ardere 14,5 MPa (148 atm ), în precombustorul 32,2 MPa (328 atm). Raportul oxidant / combustibil în camera principală de ardere 2,59: 1, în precombustorul 58: 1. Temperatura de ieșire pre-combustie 354 ° C. Raport zona de evacuare a duzei / zona gâtului 27,7: 1. Debitul de oxigen în camera principală de ardere 374 kg / s. Debitul de combustibil în camera principală de ardere 145 kg / s. [7]
  • NK-43 - La fel ca versiunea NK-33, dar cu o duză cu un raport zona de evacuare / zona gâtului de 80: 1
  • AJ26-58 - Versiune derivată din NK-33 modificată de Aerojet în unele accesorii și senzori de control pe lângă conexiunile de pe camera de ardere pentru orientarea motorului în timpul fazelor de manevră care permit o excursie de aproximativ 6 °.
  • AJ26-59 - La fel ca AJ26-58, dar cu posibilitatea de a reporni în zbor. [7]
  • AJ26-62 - 1676.98 kN (377000 lbf) versiune de tracțiune.

Utilizatori

Antares

Un lansator Antares cu cele două motoare NK-33.

Lansatorul Antares de la Orbital Sciences a folosit două motoare NK-33 modificate Aerojet, cum ar fi AJ26-62 pentru prima etapă, un al doilea propulsor solid și un al treilea propulsor hipergolic opțional. [13] NK-33-urile importate din Rusia în Statele Unite au fost modificate în unele conexiuni electrice, senzori, supape și sisteme de control pentru a le face compatibile cu propulsorii și electronica SUA. [14]

Prima versiune a vectorului Antares a fost lansată din baza NASA a insulei Wallops pe 21 aprilie 2013, marcând primele motoare NK-33 de succes construite la începutul anilor 1970. [15] După eșecul lansării din 28 octombrie 2014, Orbital a anunțat totuși căutarea unui motor alternativ la AJ-26, care a dus apoi la RD-181 . [16]

Aurora-L.SK și Soyuz-2-1v

SP Korolev RSC Energia a propus lansatorul „Aurora-L.SK” care folosește un motor NK-33 în prima etapă. [17]

TsSKB-Progress folosește NK-33 ca motor pentru prima etapă pentru versiunea ușoară a lansatorului Soyuz , Soyuz-2-1v, care a fost lansat cu succes pentru prima dată pe 28 decembrie 2013. [18]

Notă

  1. ^ (EN) Legacy of the Lost Moon Race revine la viață , pe russianspaceweb.com. Adus la 11 noiembrie 2014 .
  2. ^ (EN) AJ26 , de la Aerojet Rocketdyne (depus de „Adresa URL originală la 12 noiembrie 2014).
  3. ^ (EN) Marcus Lindroos, The Soviet Manned Lunar Program (PDF) pe ocw.mit.edu, Massachusetts Institute of Technology.
  4. ^ A b (EN) Dan Clifton, The Engines That Came in From the Cold , în Channel 4, 1 martie 2001.
  5. ^ (RO) Stephen Clark,direcția cardanului cu motor principal Taurus 2 trece testele , în Spaceflight Now, Tonbridge, Kent, Marea Britanie, 19 decembrie 2010.
  6. ^ a b NK-33 , pe astronautix.com , Mark Wade (Encyclopedia Astronautics). Adus la 16 noiembrie 2014 (arhivat din original la 25 iunie 2002) .
  7. ^ a b c d e f g h ( RO )TESTAREA MODIFICĂRII ȘI VERIFICĂRII UNUI MOTOR DE RACHETĂ RUSĂ NK-33 PENTRU APLICAȚII REUTILIZABILE ȘI RESTAURABILE ( PDF ), AIAA, 98-3361. Adus la 10 octombrie 2014 .
  8. ^ NASA selectează echipajul, partenerii de lansare a încărcăturii , pe spaceflightnow.com , Spaceflight Now, 18 august 2006.
  9. ^ NASA selectează echipajul și transportul de marfă către partenerii orbitali , pe spaceref.com , SpaceRef, 18 august 2006.
  10. ^ Alan Boyle , SpaceX, Rocketplane câștigă concursul navei spațiale , MSNBC , 18 august 2006.
  11. ^ Anuar privind politica spațială 2007/2008 , Springer, 2010, p. 71, ISBN 978-3-211-99091-9 .
  12. ^ (EN) Proiect RD-193 , pe russianspaceweb.com. Adus la 11 noiembrie 2014 .
  13. ^ Antares ( PDF ), pe orbital.com , Orbital .
  14. ^ (RO) Stephen Clark, Aerojet confirmă că motorul rusesc este gata de serviciu , Spaceflight Now, 15 martie 2010.
  15. ^ Bill Chappell, Lansarea rachetelor Antares este un succes, în testul vehiculului de aprovizionare orbitală , npr.org , NPR, 21 aprilie 2013.
  16. ^ (RO) Orbital Drops AJ-26 după eșec, căutând lansator alternativ la ISS , pe aviationweek.com, săptămâna aviației 5 noiembrie 2014.
  17. ^ SPKorolev RSC Energia - lansatoare , pe energia.ru, RSC Energia.
  18. ^ (EN) Rusia lansează cu succes lansarea de debut a Soyuz-2-1V , de la nasaspaceflight.com, 28 decembrie 2013.

Alte proiecte

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=NK-33&oldid=108269979 ”