Система шумоподавления
Шумоподавление при запуске ракет на водной основе

Площадки для запуска больших ракет часто оснащаются системой подавления звука для поглощения или отклонения акустической энергии, генерируемой во время запуска ракеты. Поскольку выхлопные газы двигателя превышают скорость звука , они сталкиваются с окружающим воздухом и создают ударные волны с уровнем шума, приближающимся к 200 дБ. Эта энергия может отражаться от поверхности стартовой платформы и площадки и потенциально может привести к повреждению ракеты-носителя, полезной нагрузки и экипажа. Например, максимально допустимый общий уровень звуковой мощности (OASPL) для целостности полезной нагрузки составляет приблизительно 145 дБ. [1] Звук рассеивается огромными объемами воды, распределенными по стартовой площадке и стартовой платформе во время взлета. [2] [3]

Системы подавления звука на водной основе широко распространены на стартовых площадках. Они помогают снизить акустическую энергию, впрыскивая большое количество воды под стартовой площадкой в ​​выхлопной шлейф и в область над площадкой. Пламеотклонители или пламегасители предназначены для отвода выхлопа ракеты от стартовой площадки, а также для перенаправления акустической энергии. [2] [4]

Советский Союз/Россия

Стартовая площадка, построенная Советским Союзом в 1978 году на космодроме Байконур для запуска ракеты «Энергия» , включала сложную систему шумоглушения, которая обеспечивала пиковый расход 18 кубических метров (4800 галлонов США) в секунду, питаемый тремя наземными резервуарами общим объемом 18 000 кубических метров (4 800 000 галлонов США). [5]

НАСА

Программа «Спейс шаттл»

Вода выливается на MLP на LC-39A в начале испытания системы шумоподавления в 2004 году. Во время запуска 300 000 галлонов США (1,1 миллиона литров) воды выливается на площадку всего за 41 секунду.

Данные запуска STS-1 показали, что волна избыточного давления, созданная тремя жидкостными ракетными двигателями шаттла SSME (теперь обозначенными как RS-25) и четырехсекционными твердотопливными ракетными ускорителями, привела к потере шестнадцати и повреждению еще 148 теплозащитных плиток, что побудило внести изменения в систему шумоподавления водой (SSWS), установленную на обеих стартовых площадках стартового комплекса 39 Космического центра Кеннеди . [6] [7]

Получившаяся в результате система гравитационной подачи, использовавшаяся в оставшейся части программы, начала выпускаться из водонапорной башни объемом 300 000 галлонов США (1,1 миллиона литров) на стартовой площадке за 6,6 секунд до запуска главного двигателя через трубы диаметром 7 футов (2,1 м), соединенные с мобильной стартовой платформой . Вода вытекала из шести башен высотой 12 футов (3,7 м), известных как «дождевые птицы», на стартовую платформу и огненную траншею ниже, опорожняя систему за 41 секунду [8] с пиковым расходом, снижающим уровни акустической энергии примерно до 142 дБ [9] .

Массивные белые облака, клубившиеся вокруг шаттла при каждом запуске, были не дымом, а влажным паром , образующимся, когда выхлопные газы ракеты выпаривали огромное количество воды. [10]

Антарес

Стартовая площадка 0 на Среднеатлантическом космодроме в летном комплексе NASA Wallops в Вирджинии оборудована водонапорной башней на 950 000 литров (250 000 галлонов США) на высоте 307 футов (94 м) над землей, одной из самых высоких в мире. Выхлопные газы двигателя выходят через кольцо водяных струй на стартовой платформе, прямо под соплами двигателя. Система способна подавать 4000 галлонов США (15 м 3 ) в секунду. [11] [12] Дополнительные резервуары для хранения общим объемом 100 000 галлонов США (380 000 л; 83 000 имп галлонов) могут быть добавлены для статических огневых испытаний . Неиспарившаяся вода хранится в удерживающем бассейне площадью 1200 квадратных метров (13 000 квадратных футов) , где она тестируется перед выпуском. [13]

Космическая система запуска

После завершения программы Space Shuttle площадка B на стартовом комплексе 39 была модернизирована для запусков Space Launch System (SLS). SLS оснащена дополнительным жидкостным ракетным двигателем RS-25, а также дополнительным сегментом в каждом из твердотопливных ракетных ускорителей по сравнению с программой Space Shuttle, что побудило к модернизации системы, создав систему водяного подавления избыточного давления зажигания и шума (IOP/SS).

Система управления была модернизирована, включая замену почти 250 миль (400 км) медных кабелей на 57 миль (92 км) оптоволоконного кабеля. Мощность была увеличена до 400 000 галлонов США (1 500 000 л) с пиковым расходом 1 100 000 галлонов США (4 200 000 л) в минуту. Система модернизации была протестирована в декабре 2018 года с 450 000 галлонов США (1 700 000 л). [14]

Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA)

JAXA «стремится достичь самого тихого в мире запуска» из своего ракетного испытательного центра Noshiro в Аките с установкой системы шумоподавления водой, а также звукопоглощающих стен. Эксперимент по уменьшению масштаба акустики H3, завершенный в 2017 году, предоставил дополнительные данные о шуме, создаваемом во время старта. [15] [16]

Ссылки

  1. ^ Догерти, Н. С. и Гест, Ш. Х. (2012, 17 августа). Корреляция масштабной модели и аэроакустических данных полета космического челнока. Aeroacoustics Conferences . Получено 16 ноября 2022 г. с https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.1984-2351
  2. ^ ab Lubert, Caroline Parsons (2017). «Шестьдесят лет акустики ракет-носителей». Журнал Акустического общества Америки . 142 (4): 040004. Bibcode : 2017ASAJ..142.2489L. doi : 10.1121/1.5014084 .
  3. ^ Уолш, Э. Дж.; Харт, П. М. (ноябрь 1982 г.). «Избыточное давление зажигания при старте — корреляция А». Журнал космических аппаратов и ракет . 19 (6): 550–556 . Bibcode : 1982JSpRo..19..550W. doi : 10.2514/3.62300. ISSN  0022-4650.
  4. ^ «Акустические нагрузки, создаваемые двигательной установкой (NASA SP-8072)» (PDF) . Июнь 1971 г.
  5. ^ Хендрикс, Барт. (2007). Энергия-Буран: советский космический корабль . Вис, Берт. Берлин: Шпрингер. ISBN 978-0-387-73984-7. OCLC  232363288.
  6. ^ KSC, Линда Уорнок. "NASA - STS-1". www.nasa.gov . Получено 2020-02-02 .
  7. ^ "NASA@SC15: Моделирование системы подачи воды с избыточным давлением/шумоподавления при воспламенении SLS". www.nas.nasa.gov . Получено 2020-02-02 .
  8. ↑ Stuckey, Jeff; Heiney, Anna (10 мая 2004 г.). «Испытание на подавление звука приводит к наводнению». NASA.gov . Архивировано из оригинала 15 февраля 2009 г. Получено 6 марта 2009 г.
  9. ^ Уорнок, Линда. «Система подавления звука». Space Shuttle. NASA . Получено 23 октября 2019 г.
  10. ^ "Обратный отсчет! Средства запуска и сооружения NASA" (PDF) . NASA. Октябрь 1991 г. стр.  23–24 . PMS 018-B, раздел 4. Архивировано из оригинала (PDF) 27 января 2005 г. . Получено 21 августа 2013 г. .
  11. ^ PAO (2015-12-17). "NASA Wallops". @nasa_wallops . Получено 2020-02-02 .
  12. ^ PAO. "MARS Pad 0-A water deluge". Страница NASA's Wallops Flight Facility на Facebook .
  13. ^ URS EG&G (август 2009 г.). "Оценка воздействия на окружающую среду для расширения пускового комплекса Wallops Flight Facility" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2020-02-02.
  14. ^ "Информационный бюллетень по стартовому комплексу 39Б" (PDF) .
  15. ^ "JAXA | Ракета-носитель H3". JAXA | Японское агентство аэрокосмических исследований . Получено 2020-02-02 .
  16. ^ "Реконструкция стартовых сооружений для ракеты-носителя H3 – Parabolic Arc" . Получено 2020-02-02 .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Система_подавления_звука&oldid=1225197142"