Испытательный стенд ракетных двигателей — это место, где ракетные двигатели могут быть испытаны на земле в контролируемых условиях. Программа наземных испытаний обычно требуется перед тем, как двигатель будет сертифицирован для полета. Наземные испытания очень недороги по сравнению со стоимостью риска всей миссии или жизнями летного экипажа .
Доступные условия испытаний обычно описываются как окружающая среда на уровне моря или высота . Испытания на уровне моря полезны для оценки стартовых характеристик ракет, запускаемых с земли. Однако испытания на уровне моря не обеспечивают истинного моделирования большинства условий эксплуатации ракеты. Более качественные моделирования обеспечиваются высотными испытательными установками.
Объект должен удерживать ракету и безопасно направлять выхлоп ракеты в открытую атмосферу. Целостность конструкции, работа системы и тяга на уровне моря могут быть измерены и проверены. Однако ракеты в первую очередь предназначены для работы в очень разреженной атмосфере или при ее отсутствии. Системы, которые хорошо работают на земле, могут вести себя совершенно по-другому в космосе.
Типичный испытательный стенд на уровне моря может быть спроектирован так, чтобы удерживать ракетный двигатель в горизонтальном или вертикальном положении. Жидкостные ракетные двигатели обычно запускаются в вертикальном положении, поскольку впускные отверстия топливных насосов рассчитаны на забор топлива из нижней части топливных баков . Влияние веса топлива на систему измерения тяги (TMS) должно учитываться при запуске двигателя. Выхлоп ракеты направляется в огневой ковш или траншею. Огневой траншея предназначена для перенаправления горячего выхлопа в безопасное направление и защищена системой водяного затопления, которая охлаждает выхлоп и также снижает уровень звукового давления ( громкость ). Уровень звукового давления больших ракетных двигателей был измерен на уровне более 200 децибел — один из самых громких искусственных звуков.
Твердотопливные ракетные двигатели могут запускаться как в вертикальной, так и в горизонтальной ориентации. Система измерения тяги не должна учитывать изменение веса ракеты в горизонтальном положении. Соответствующая траншея пламени не должна быть такой прочной, как в случае с вертикальным испытательным стендом, однако система с водой может быть менее эффективной для снижения уровня звукового давления.
Все испытательные стенды требуют мер безопасности для защиты от разрушительного потенциала незапланированной детонации двигателя. Меры безопасности обычно включают строительство стенда на некотором минимальном расстоянии от жилых районов или других критических объектов, размещение стенда за толстой бетонной взрывозащитной стеной или земляной насыпью и использование какой-либо формы инертной системы (газообразный азот или гелий) для устранения накопления взрывоопасных смесей.
Преимущество высотных испытаний заключается в получении лучшей имитации рабочей среды ракеты. Давление воздуха уменьшается с увеличением высоты. Эффекты более низкого давления воздуха включают более высокую тягу ракеты и более низкую теплопередачу.
Высотный объект намного сложнее объекта на уровне моря. Ракета устанавливается внутри закрытой камеры, которая откачивается до минимального уровня давления перед запуском ракеты. Типичное рабочее давление камеры 0,16 фунтов на квадратный дюйм (эквивалентно высоте 100 000 футов) устанавливается внутри камеры с помощью какой-либо формы механической откачки. Механическая откачка обычно обеспечивается паровым эжектором/диффузорами. Если продукты сгорания от запуска ракеты включают легковоспламеняющиеся или взрывоопасные материалы , камера должна быть инертирована, как правило, газообразным азотом (GN2). Процесс инертизации предотвращает накопление потенциально взрывоопасных материалов внутри камеры или выхлопных каналов.