XLR81
Американский ракетный двигатель Agena (1963–1984)
XLR81
Стандартная поставка Agena D 108 на окончательную сборку для целевого транспортного средства Gemini Agena 5003. [1]
Страна происхождения Соединенные Штаты
Первый полет12 июля 1963 г. ( 1963-07-12 )
Последний полет17 апреля 1984 г. ( 1984-04-17 )
ПроизводительКомпания Белл Аэросистемс
ПриложениеВерхняя ступень
Связанный ЛВТор , Торад , Атлант и Титан
ПредшественникЗвонок 8081
ПреемникЗвонок 8247
СтатусУшедший на пенсию
Двигатель на жидком топливе
ПропеллентРФНА / НДМГ
Соотношение компонентов смеси2.55
ЦиклГазогенератор
Конфигурация
Камера1
Соотношение сопел45
Производительность
Тяга, вакуум71,2 кН ​​(16 000 фунт- сил )
Давление в камере3,49 МПа (506 фунтов на кв. дюйм)
Удельный импульс , вакуум293 с (2,87 км/с)
Время горения265  секунд
Перезапуски2
Диапазон карданного подвеса±2,5°
Размеры
Длина2,11 м (83,2 дюйма)
Диаметр0,90 м (35,5 дюйма)
Сухая масса134 кг (296 фунтов)
Используется в
RM-81 Агена
Ссылки
Ссылки[2] [3] [4]
Модель 8048

Bell Aerosystems Company XLR81 ( модель 8096 ) был американским жидкостным ракетным двигателем , который использовался на верхней ступени Agena . Он сжигал UDMH и RFNA, подаваемые турбонасосом в цикле газогенератора с высоким содержанием топлива . Турбонасос имел одну турбину с коробкой передач для передачи мощности на насосы окислителя и топлива. Камера тяги была полностью алюминиевой и регенеративно охлаждалась окислителем, протекающим через просверленные пушкой каналы в камере сгорания и стенках горловины. Сопло представляло собой титановое удлинение с радиационным охлаждением . Двигатель был установлен на гидравлическом карданном подвесе , который позволял управлять вектором тяги для управления тангажем и рысканием . Тяга двигателя и соотношение смеси контролировались кавитирующим потоком Вентури в контуре потока газогенератора. Запуск двигателя осуществлялся с помощью пускового патрона твердого топлива. [5]

Варианты

Начав как двигатель для ракет воздушного базирования и закончив как многоцелевой универсальный двигатель для космической эры, базовая конструкция прошла ряд итераций и версий, что позволило ей прослужить долго и продуктивно.

  • Bell Model 117 : обозначение ВВС США XLR81 . [6] Также известен как ракетный двигатель Bell Hustler . Двигатель был разработан для одноразового бомбового контейнера B-58 Hustler . Он достиг зрелости разработки, когда его производительность была подтверждена в ходе летно-рейтинговых испытаний. Однако проект был отменен до того, как он смог пройти летные испытания. В качестве топлива он использовал авиационный керосин JP-4 и красную дымящуюся азотную кислоту (RFNA) в качестве окислителя, обеспечивая тягу 67 кН (15 000 фунтов силы). [5]
  • Bell Model 8001 : обозначение ВВС США XLR81-BA-3 . [2] Он использовался на прототипе Agena-A . Он был основан на Bell Model 117. Ему требовалось только карданное крепление для обеспечения вектора тяги , перемещение выхлопного отверстия газогенератора для обеспечения движения кардана и добавление затвора сопла в качестве основных модификаций. Как и его предшественник, он сжигал топливо RFNA и JP-4 и имел тягу 67 кН (15 000 фунтов силы) с I sp 265,5 с (2,604 км/с) при его степени расширения 15:1. Его номинальная продолжительность составляла 100 секунд, и он запускался только дважды. Первый полет состоялся 28 февраля 1959 года. [5] [7] [8]
  • Bell Model 8048 : также известна как XLR81-BA-5 . [2] Использовалась на Agena-A, в ней использовались гиперголические RFNA и UDMH . Поскольку смесь самовоспламеняется при контакте, двигатель можно было значительно упростить. Например, была исключена система зажигания в камере сгорания. Самой важной системой была система пассивного регулирования тяги. Использование ряда отверстий Вентури в газогенераторе позволило ему подавать 67 кН (15 000 фунтов силы) с изменчивостью всего 1,6 кН (350 фунтов силы) без движущихся частей. Кроме того, коэффициент расширения был увеличен до 20:1, что позволило достичь I sp 276 с (2,71 км/с). Первый полет состоялся 21 января 1959 года, последний — 31 января 1961 года. Он использовался для первого американского опыта по вакуумному запуску двигателя, поскольку в то время считалось, что для запуска двигателей необходимо атмосферное давление. [2] [5] [7] [8]
  • Bell Model 8081 : эта версия была первой, разработанной с возможностью двух перезапусков, с использованием трех патронов зажигания и обширной проверкой поведения вакуумного запуска. Тяга была увеличена до 71 кН (16 000 фунтов силы), а степень расширения до 45:1 для I sp 293 с (2,87 км/с). Обозначение ВВС США XLR81-BA-7 . Использовался на Agena-B , первый полет состоялся 20 декабря 1960 года, а последний — 15 мая 1966 года. [9]
  • Bell Model 8096 : обозначение ВВС США XLR81-BA-11 и позднее YLR81-BA-11 . [4] [5] Основная производственная версия, использовалась на Agena-D . Она добавила к 8081 титановое сопло с молибденовыми армирующими элементами , что позволило достичь I sp 280 с (2,7 км/с). Она также добавила индукторы к турбонасосам, снизив требования к наддуву баков. В 1968 году возможность повторного запуска была увеличена до трех повторных запусков. [2] [10] [5] [7]
  • Bell Model 8096-39 : это была версия, которая переключила окислитель на азотную кислоту MIL-P-7254F типа IV — известную как HDA (кислота высокой плотности) — смесь 55% азотной кислоты и 44% N 2 O 4 с некоторым количеством фтористого водорода в качестве ингибитора коррозии, что обеспечивало большую производительность, чем стандартный IRFNA . [11] Он достигал тяги 76 кН (17 000 фунтов силы) с I sp 300 с (2,9 км/с). [7]
  • Bell Model 8096A : предлагаемое усовершенствование по сравнению с 8096-39, которое увеличит размер соплового расширения при коэффициенте расширения 75:1, достигая I sp 312 с (3,06 км/с). [7]
  • Bell Model 8096B : предлагаемая версия для использования с многоразовой верхней ступенью на базе Agena для Space Shuttle . Она переключит топливо на MMH плюс гексаметилдисилазон (HMZ) и N 2 O 4 в соотношении смеси 1,78 и добавит ниобиевое сопло со степенью расширения 100:1 для увеличения I sp до 327 с (3,21 км/с) или 330 с (3,2 км/с) с соплом 150:1. Изменение топлива потребует модификации отверстий Вентури газогенератора для достижения баланса мощности с новой производительностью без перепроектирования турбонасоса. Давление в камере будет снижено до 3,35 МПа (486 фунтов на кв. дюйм). В тех же приводах это позволит увеличить угол карданного подвеса до 3 градусов, изменить тактовую частоту двигателя для уменьшения утечки масла. Это уменьшило бы диаметр канала охлаждающей жидкости, поскольку новый окислитель мог бы оставаться в пределах спецификации при более высокой скорости потока. Инжектор изменил бы плоскую на 5-ножную перегородку, уплотнения насоса были бы улучшены, а клапан окислителя изменил бы конструкцию на моментный двигатель. Это также внедрило бы некоторые существенные изменения в подшипники турбонасоса, которые устранили бы кипение окислителя, которое препятствовало повторному запуску в период от 15 минут до 3 часов после зажигания. Возможности многозапуска 8247 были бы перенесены. Это позволило бы сделать до 200 запусков. Кроме того, срок службы одного сгорания был бы увеличен до 1200 секунд. [12] [13]
  • Bell Model 8096L : поскольку 8096B потребует дорогостоящих изменений в обращении с топливом, был предложен средний шаг. Он переключит топливо на MMH плюс гексаметилдисилазон (HMZ) , сохранив тот же окислитель, что и 8096-39, и изменив соотношение смеси на 2,03. Остальные изменения были такими же, как у 8096B, за исключением того, что он сохранит тот же диаметр канала охлаждения, что и 8096, давление в камере будет снижено до 3,34 МПа (484 фунта на квадратный дюйм), а сопло из ниобия будет иметь степень расширения 150:1. Возможности повторного запуска составят от 10 до 100 запусков в зависимости от усилий по сертификации. [3] [12] [14]
  • Bell Model 8247 : обозначение ВВС США XLR81-BA-13 . Использовался на целевом транспортном средстве Agena и как чистая верхняя ступень в форме Ascent Agena . Он добавил новую систему, которая позволяла многократно запускать ракету. Система заменила пусковые картриджи на два металлических сильфона на баке окислителя и горючего, которые могли обеспечивать достаточное давление для запуска. Как только турбонасос достигал своей пиковой мощности, выходное давление использовалось для заполнения этих сильфонов, и таким образом он перезаряжался. Хотя он был рассчитан на 15 перезапусков, на практике он никогда не делал больше 8, которые были выполнены во время миссии Gemini XI . [5] [7] [15]
  • Bell Model 8533 : программа по разработке улучшенной версии 8247. Она переключила топливо на UDMH и N 2 O 4 и имела общие улучшения производительности. Переключение топлива не только обеспечило лучшую производительность, но и позволило оставаться заправленным на стартовой площадке в течение периодов времени более 15 дней. [5] [16]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Atlas Agena D SLV-3". Encyclopedia Astronautica. Архивировано из оригинала 2013-10-17 . Получено 2015-06-24 .
  2. ^ abcde Брюгге, Норберт. "Движение и история верхней ступени US Agena". www.b14643.de . Получено 17.06.2015 .
  3. ^ ab Carter, WK; Piper, JE; Douglass, DA; Waller, EW; Hopkins, CV; Fitzgerald, ET; Sagawa, SS; Carter, SA; Jensen, HL (1974-03-15). "Раздел 3.2.3". Заключительный отчет по исследованию Reusable Agena (Технический том II) (PDF) . стр.  3–8 . Получено 17 июня 2015 г.
  4. ^ ab "Раздел II - Agena и системы поддержки". Athena Payloads User Handbook (pdf) . Lockheed Missile & Space Company. 1971-03-01. стр.  2– 4 . Получено 17 июня 2015 г.
  5. ^ abcdefgh Роач, Роберт Д. Ракетный двигатель Agena... Шесть поколений надежности в космическом движении (pdf) . Получено 17 июня 2015 г.
  6. ^ Grassly, Sarah A. "Введение". Agena Flight History по состоянию на 31 декабря 1967 г. (PDF) . USAF . стр. IX . Получено 18 июня 2015 г.
  7. ^ abcdef "Bell/Texton Space Engines (1935-настоящее время)". www.alternatewars.com/BBOW/ . Big Book of Warfare . Получено 17.06.2015 .
  8. ^ ab "Bell 8048". Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинала 2016-03-04 . Получено 2015-06-17 .
  9. ^ "Bell 8081". Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинала 2017-02-04 . Получено 2015-06-17 .
  10. ^ "Bell 8096". Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинала 2016-03-04 . Получено 2015-06-17 .
  11. ^ "1.1 General". USAF Propellant Handbook Volume II - Nitric Acid/Nitrogen Tetroxide Oxidiser (PDF) . Февраль 1977. С.  1– 3. Архивировано (PDF) из оригинала 18 июня 2015 года . Получено 17 июня 2015 года .
  12. ^ ab Carter, WK; Piper, JE; Douglass, DA; Waller, EW; Hopkins, CV; Fitzgerald, ET; Sagawa, SS; Carter, SA; Jensen, HL (1974-03-15). "3.3.2 Двигательные системы". Заключительный отчет по исследованию многоразовых Agena (технический том II) (PDF) . стр.  3–37 . Получено 17 июня 2015 г.
  13. ^ Картер, В. К.; Пайпер, Дж. Э.; Дугласс, ДА; Уоллер, Э. У.; Хопкинс, К. В.; Фицджеральд, Э. Т.; Сагава, С. С.; Картер, С. А.; Дженсен, Х. Л. (1974-03-15). "4.5 Альтернативные концепции". Заключительный отчет по исследованию повторно используемого Agena (технический том II) (PDF) . стр.  4–20 . Получено 17 июня 2015 г.
  14. ^ Картер, В.К.; Пайпер, Дж.Э.; Дугласс, Д.А.; Уоллер, Э.У.; Хопкинс, К.В.; Фицджеральд, Э.Т.; Сагава, С.С.; Картер, С.А.; Дженсен, Х.Л. (1974-03-15). "2.3 НОМИНАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИЯ ВЕРХНЕЙ СТУПЕНИ ШАТТЛА/AGENA". Заключительный отчет по исследованию многоразовой Agena (технический том II) (PDF) . стр.  2–4 . Получено 17 июня 2015 г.
  15. ^ "Bell 8247". Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинала 2017-02-05 . Получено 2015-06-17 .
  16. ^ "Приложение E". SP- 4212 "На Марсе: Исследование Красной планеты. 1958-1978". NASA. стр.  465–469 . Получено 17 июня 2015 г.
  • B14643.de
  • Тема Nasaspaceflight.com, посвященная документации Agena.
  • Тема Nasaspaceflight.com, посвященная документации Agena.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=XLR81&oldid=1263959744"