PWR J-2

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
J-2
J-2 test firing.jpg
Test de aprindere a unui J-2
tara de origine Statele Unite ale Americii
Primul zbor 26.02.1986
Ultimul zbor 15.07.1975
Constructor principal Rocketdyne
Vector asociat Saturn IB (S-IVB)
Saturn V (S-II și S-IVB)
stare Inactiv
Motor propulsor lichid
Propulsor oxigen lichid / hidrogen lichid
Raportul compus 5.5
Ciclu ciclu la generator de gaz
Performanţă
Împingere (goală) 1 033 , 1 kN
Tracțiune (nivelul mării) 486,2 kN
TWR 73,18
Presiunea camerei 5 260 kPa
Eu sp (gol) 421 s
I sp (nivelul mării) 200 s
Timpul de aprindere 500 s
Dimensiuni
Lungime 3,4 m
Diametru 2,1 m
Greutate goală 1 788 , 1 kg
Referințe
Referințe [1]
Specificații ale sistemului de propulsie J-2

J-2 era un motor de rachetă cu combustibil lichid pentru uz aerospațial produs de compania americană Rocketdyne, apoi Pratt & Whitney Rocketdyne (PWR) în anii șaizeci .

J-2 a fost componenta principală a vectorului Saturn V.

Istorie

Dezvoltare

J-2 a fost cel mai mare propulsor de hidrogen lichid din Statele Unite înainte de propulsoarele navetei spațiale , iar originea sa datează de la diverse studii NASA din anii 1950 referitoare la motoarele cu hidrogen lichid care au produs până la 665 kN de tracțiune după succesul motoarelor RL-10 utilizate în etapa superioară Centaur a Atlas-Centaur . Pe măsură ce masa lansatoarelor a crescut, NASA a început studierea motoarelor capabile să producă tracțiune până la 890 kN , a cărui dezvoltare a fost autorizată prin raportul din 1959 al comitetului Silverstein.

Rocketdyne a fost selectat dintre contractori și i s-a cerut să dezvolte un „motor rachetă de mare putere, alimentat cu hidrogen lichid și oxigen, care se va numi J-2” . Contractul prevedea în mod explicit ca motorul să fie „de maximă siguranță pentru zborul cu echipaj” [2] .

În 1963, motorul J-2 a intrat în producție, în timp ce testele continuau la instalațiile Rocketdyne și la Marshall Space Flight Center . Primul exemplu a fost livrat în aprilie 1964 pentru teste statice pe etapa de testare S-IVB la uzina Douglas Aircraft Company din Sacramento, California, iar în decembrie a aceluiași an a finalizat primul test de durată completă (410 secunde). Testele au continuat până în ianuarie 1966 și au acumulat un total de 3774 secunde de aprindere, de aproximativ opt ori durata unei misiuni. Fiecare J-2 care a trecut teste simple a început ulterior teste de integrare. Primul zbor operațional a fost programat la începutul lunii ianuarie 1966 pentru Saturn IB, folosind S-IB ca prima etapă și S-IVB ca a doua etapă.

În iulie 1966, NASA a confirmat contractele de producție până în 1968, când se aștepta ca Rocketdyne să furnizeze 155 de unități, fiecare incluzând calificările efectuate la Laboratorul de teren Santa Susana .

J-2 a fost componenta principală a vectorului Saturn V , unde cinci au fost angajați pentru a doua etapă și una pentru S-IVB , a treia etapă a lui Saturn V și a doua etapă a Saturn IB . A fost propusă utilizarea sa pentru stadiul superior al vectorului Nova .

Caracteristica care a făcut acest motor unic în acel moment a fost capacitatea de a fi repornită după ce a fost oprit. Motorul J-2 din etapa S-IVB a fost de fapt tras de două ori. Prima aprindere, care a durat aproximativ 2 minute, a plasat nava spațială Apollo pe orbita Pământului și a fost oprită. După ce echipajul a verificat funcționarea navetei, propulsorul a fost re-aprins a doua oară pentru o durată de aproximativ 6,5 minute pentru a porni naveta în traiectoria de inserție lunară .

J-2S

În 1964 a fost început un program experimental pentru îmbunătățirea performanțelor motorului, cu numele de J-2X (nu trebuie confundat cu varianta recentă cu același nume). Modificările includ înlocuirea ciclului generatorului de gaz utilizat în J-2 cu ciclul de oprire , unde gazele fierbinți din camera de ardere sunt exploatate și utilizate pentru acționarea turbopompei. Avantajul era un motor mai simplu [3] .

În plus, a fost prevăzut un sistem de modulare a tracțiunii pentru a oferi o flexibilitate mai mare, care necesita un sistem de amestecare variabil capabil să funcționeze la diferite presiuni de funcționare. Un nou mod „odihnă” a oferit puțină forță și a fost utilizabil pentru manevrarea pe orbită.

În timpul programului, Rocketdyne a produs și o serie mică de modele de testare de pre-producție, numite J-2S . Au fost testate între 1965 și 1972 , dar mai târziu a devenit clar că nu ar mai fi dezvoltate alte propulsoare pentru vectorii Saturn și programul a fost încheiat. NASA a considerat aceste propulsoare drept principalele motoare ale Navetei Spațiale și în lansatoare precum Cometa HLLV ( Heavy Lift Launch Vehicle ) [4] [5] .

J-2T

În timpul testării seriei J-2S, NASA a finanțat studiul unui motor J-2 cu o cameră de ardere toroidală și o duză aerospike . Au fost construite două versiuni, J-2T-200k cu 890 kN de tracțiune [6] și J-2T-250k cu tracțiune de 1 100 kN [7] .

În mod similar cu modelul J-2S, proiectul J-2T a fost supus unei serii lungi de teste la sol, dar a fost abandonat după încheierea programului Apollo.

J-2X

J-2X a fost ales în 2007 pentru programul Constellation [8] [9] . Motorul s-ar fi dezvoltat 1 310 kN de forță și ar fi trebuit să fie utilizate în etapa de plecare a Pământului [10] .

Între decembrie 2007 și mai 2008, testele motorului J-2 au fost efectuate la Stennis Space Center (SSC) în pregătirea proiectului J-2X [11] [12] .

Noul J-2X a fost conceput pentru a fi mai eficient și mai simplu în construcție decât predecesorul său și mai puțin costisitor decât motorul RS-25 utilizat în naveta spațială. Principalele diferențe au fost eliminarea aliajului de aluminiu-beriliu, o turbopompă centrifugă care a înlocuit turbopompa axială utilizată în J-2, un raport de expansiune diferit, o cameră de ardere diferită, o reproiectare a tuturor componentelor electronice și tehnicilor de joncțiuni [8 ] [9] .

La 16 iulie 2007, NASA a anunțat că a încheiat un contract cu Pratt & Whitney Rocketdyne pentru un total de 1,2 miliarde de dolari pentru proiectarea, dezvoltarea și testarea motorului J-2X, care va fi utilizat pentru etapele superioare ale transportatori.Ares I și Ares V [13] . Testele generatorului de gaz au fost finalizate între 2008 și 2010 [14] .

După anularea proiectului Constellation în octombrie 2010, dezvoltarea motorului J-2X a continuat pentru a putea fi folosită în cele din urmă ca a doua etapă a noului sistem de lansare a spațiului [15] .

Specificații

Specificații
J-2 [1] J-2S [3] J-2X [8]
Împingere (goală) 1 033 , 1 kN 1 138,5 kN 1 310,0 kN
Impuls specific 421 s 436 s 448 s
Timpul de aprindere 475 s 475 s 431 s
Greutate 1 438 kg 1 400 kg 2 430 kg
Propulsor LOX și hidrogen lichid LOX și hidrogen lichid LOX și hidrogen lichid
Raport de amestecare 5,50 5,50 5,50
Diametru 2,01 m 2,01 m 3,05 m
Lungime 3,38 m 3,38 m 4,70 m
Raportul împingere / greutate 73,18 85,32 55.04
Constructor NAA / Rocketdyne Rockwell International / Rocketdyne P & W Rocketdyne (PWR)

Notă

  1. ^ a b Mark Wade, J-2 , pe astronautix.com , Encyclopedia Astronautics.
  2. ^ Roger E. Bilstein, Stages to Saturn: A history history of the Apollo / Saturn launch vehicles , NASA, 1996, ISBN 978-0-16-048909-9 .
  3. ^ a b J-2S , pe astronautix.com , Astronautix.
  4. ^ TA Heppenheimer, The Space Shuttle Decision: NASA's Search For A Reusable Space Vehicle , 1999, ISBN 978-1179443744 .
  5. ^ Primul Avanpost Lunar , la www.astronautix.com . Adus la 10.01.2020 .
  6. ^ Mark Wade, J-2T-200K , pe astronautix.com , Encyclopedia Astronautics, 17.11.2011. Adus 26/02/2012 .
  7. ^ Mark Wade, J-2T-250K , pe astronautix.com , Encyclopedia Astronautics, 17.11.2011. Adus 26/02/2012 .
  8. ^ a b c Mark Wade, J-2X , pe astronautix.com , Encyclopedia Astronautics, 17.11.2011.
  9. ^ a b William D Greene, J-2X Extra: Ce înseamnă un nume? , la blogs.nasa.gov , NASA. Adus la 15 ianuarie 2021 (Arhivat din original la 9 noiembrie 2010) .
  10. ^ NASA anunță contractul de dezvoltare a motorului , pe nasa.gov , NASA, 06/05/2006.
  11. ^ Centrul spațial spațial NASA Stennis marchează un nou capitol în explorarea spațiului , nasa.gov , NASA, 23.08.2007.
  12. ^ NASA finalizează cu succes prima serie de teste motor Ares , la nasa.gov , NASA, 08/05/2008.
  13. ^ NASA acordă contractul de motor pentru etapa superioară pentru rachetele Ares , pe nasa.gov , NASA, 16.07.2007. Adus 17/07/2007 .
  14. ^ Pratt & Whitney Rocketdyne finalizează ultima rundă de teste pe generatorul de gaz J-2X , pe prnewswire.com , Pratt & Whitney Rocketdyne, 21/09/2010.
  15. ^ Jonathan Amos, Obama semnează NASA pentru un nou viitor , pe bbc.com , BBC, 10.11.2010.

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte