Верньерный двигатель

Ракетные двигатели для маневрирования

Верньерный двигатель Mercury-Atlas 1960-х годов

Видно, как двигатели Вернье на борту ракеты «Атлас» испускают диагональные языки пламени.

Верньерный двигатель — это ракетный двигатель, используемый на космическом корабле или ракете-носителе для точной регулировки положения или скорости . В зависимости от конструкции систем маневрирования и устойчивости корабля, это может быть просто меньший двигатель, дополняющий основную двигательную систему , ^[1] или он может дополнять более крупные двигатели управления положением , ^[2] или может быть частью системы управления реакцией . Название происходит от штангенциркулей (названных в честь Пьера Вернье ), которые имеют первичную шкалу для грубых измерений и вторичную шкалу для точных измерений.

Двигатели Вернье используются, когда тяжелому космическому кораблю требуется широкий диапазон различных уровней тяги для управления ориентацией или скоростью, например, для маневрирования во время стыковки с другими космическими аппаратами.

На космических аппаратах с двигателями ориентации двух размеров основные двигатели ACS (системы ориентации) используются для более крупных перемещений, а верньеры зарезервированы для более мелких корректировок.

Из-за своего веса и дополнительных трубопроводов, необходимых для их работы, ракеты с верньером редко используются в новых конструкциях. ^[1] Вместо этого, поскольку современные ракетные двигатели стали более управляемыми, более крупные двигатели также могли запускаться для очень коротких импульсов, что приводило к такому же изменению импульса , как и более длинная тяга от меньшего двигателя.

Верньерные двигатели используются в ракетах, таких как R-7, для маневрирования транспортного средства, поскольку основной двигатель зафиксирован на месте. В более ранних версиях семейства ракет Atlas (до Atlas III), в дополнение к маневрированию, верньеры использовались для управления креном, хотя ускорительные двигатели также могли выполнять эту функцию. После выключения основного двигателя верньеры выполняли режим одиночного полета и работали в течение нескольких секунд, чтобы выполнить точную настройку положения транспортного средства. Семейство Thor/Delta также использовало верньеры для управления креном, но они были установлены на основании секции тяги, прилегающей к основному двигателю.

Примеры

Двигатели первой и второй ступени ракеты «Союз» , на которых изображены четыре модуля РД-107 с двумя корректирующими соплами каждый и центральный РД-108 с четырьмя управляемыми корректирующими двигателями.

• Семейство ракет Р-7 , на счету которых более 1700 успешных запусков на сегодняшний день, по-прежнему использует двигатели S1.358000 на первой и второй ступени. Большинство крупных советских ракет и ракет-носителей также использовали двигатели верньера. Примерами служат РД-8 на ракетах семейства «Зенит» , РД-855 и РД-856 на Р-36 и РД-0214 на ракетах семейства «Протон» .
• На SM-65 Atlas верньеры LR -101 использовались для управления креном и для точной настройки положения аппарата после выключения основного двигателя. Ракеты Delta II и Delta III также использовали LR-101 для маневра крена аппарата, поскольку один двигатель не может выполнять маневр крена (хотя более поздняя GEM 46 имела сопло с вектором тяги, только три были оснащены этой функцией и зажигались только на короткий момент во время подъема). ^[3]
• У Space Shuttle было шесть двигателей верньера или двигателей в его « Системе управления реакцией верньера » ( VRCS ). VRCS также могла обеспечивать плавную устойчивую тягу. Это регулярно использовалось для ускорения Международной космической станции во время стыковки: например, во время STS-130 командир Джордж Замка и пилот Терри Виртс включили VRCS Endeavour на 33 минуты, чтобы достичь орбиты между 180,5 и 190,0  морских миль (334,3 и 351,9 км). ^{[2] [4]}

Смотрите также

• Космическое движение
• Двигатель на холодном газе
• Верньерный дроссель

Ссылки

1. "Rocket Control: Examples of Controls". Исследовательский центр имени Гленна в НАСА. Архивировано из оригинала 7 марта 2011 г. Получено 30 декабря 2011 г.
2. "Системы управления реакцией". NASA Kennedy Spaceflight Center . Получено 2011-10-03 . Экипаж может выбрать основные или верньерные двигатели RCS для управления ориентацией на орбите. Обычно верньерные двигатели выбираются для удержания ориентации на орбите. ... Передняя RCS имела 14 основных и два верньерных двигателя. Задняя RCS имела 12 основных и два верньерных двигателя в каждом отсеке. Основные двигатели RCS обеспечивали 870 фунтов вакуумной тяги каждый, а верньерные двигатели обеспечивали 24 фунта вакуумной тяги каждый. Соотношение окислителя и топлива для каждого двигателя составляет 1,6 к 1. Номинальное давление в камере основных двигателей составляло 152 фунта на квадратный дюйм . Для каждого верньерного двигателя оно составляло 110 фунтов на квадратный дюйм.
3. "LR-101 VERNIER ENGINE". heroicrelics.org . Получено 24 июня 2017 г. .
4. Бергин, Крис (19 февраля 2010 г.). «STS-130 готовится к расстыковке – воздействие MMOD на люк устранено». NASAspaceflight.com . Получено 20 февраля 2010 г.