РС-68

Большой водородно-кислородный ракетный двигатель, приводящий в движение ракету Delta IV.

Aerojet Rocketdyne RS-68 (Rocket System 68) — жидкостный ракетный двигатель, в котором в качестве топлива в газогенераторном энергетическом цикле используются жидкий водород (LH2) и жидкий кислород (LOX) . Это самый большой ракетный двигатель, работающий на водороде, когда-либо летавший. ^[3]

Его разработка началась в 1990-х годах с целью создания более простого и менее дорогостоящего двигателя большой грузоподъемности для пусковой системы Delta IV . Выпускались две версии двигателя: исходный РС-68 и улучшенный РС-68А. Третья версия, RS-68B, планировалась для ракеты Ares V Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) до отмены ракеты и программы Constellation в 2010 году.

Дизайн и развитие

Одной из основных целей программы РС-68 было создание простого двигателя, который был бы экономически эффективен при использовании для одного запуска. Для достижения этой цели RS-68 имеет на 80% меньше деталей, чем главный двигатель многопускового космического корабля RS-25 (SSME). ^[4] Негативными последствиями этой простоты были значительно более низкая тяговооруженность и меньший на 10% удельный импульс по сравнению с SSME. Преимущество этой простоты заключается в снижении стоимости конструкции RS-68. ^[4]

RS-68 был разработан в компании Rocketdyne Propulsion and Power, расположенной в Канога-Парке, Лос-Анджелес , Калифорния, где производился SSME. Он был разработан для питания одноразовой ракеты-носителя Delta IV Evolved (EELV). Первоначальные двигатели были собраны в близлежащей полевой лаборатории Санта-Сусаны, где двигатели Rocketdyne F-1 для Сатурна V были разработаны и испытаны для миссий Аполлона на Луну. Первые испытания RS-68 проходили в Исследовательской лаборатории ВВС (AFRL) на базе ВВС Эдвардс в Калифорнии, а затем в Космическом центре НАСА Стеннис . ^{[5] [6]} RS-68 был сертифицирован в декабре 2001 года для использования на ракетах Delta IV. ^[7]

RS-68 является частью каждого общего ускорительного ядра Delta IV . Самая большая из ракет-носителей, Delta IV Heavy , использует три CBC, смонтированных вместе. ^[8]

Двигатель развивает 758 000 фунтов силы (3370  кН ) в вакууме и 663 000 фунтов силы (2950 кН) на уровне моря. Масса двигателя составляет 14 560 фунтов (6600 кг). При такой тяге двигатель имеет тяговооруженность 51,2 и удельный импульс 410 секунд (4,0 км/с) в вакууме и 365 секунд (3,58 км/с) на уровне моря. ^[9] RS-68 имеет гидравлический подвес и способен регулировать тягу от 58% до 102%. ^[10]

РС-68А представляет собой обновленную версию РС-68 с увеличенным удельным импульсом и тягой (до более 700 000 фунтов силы (3100 кН) на уровне моря). ^[11] Первый запуск состоялся 29 июня 2012 года с базы ВВС на мысе Канаверал с использованием трех двигателей RS-68A, установленных на ракете Delta IV Heavy . ^[12]

В конце 2022 года был построен последний RS-68A для последней основной ступени Delta IV. ^{[ нужна цитата ]}

Предлагаемое использование

В 2006 году НАСА объявило о намерении использовать на планируемом Ares V пять двигателей RS-68 вместо SSME . НАСА выбрало RS-68 из-за его более низкой стоимости: около 20 миллионов долларов за двигатель, включая стоимость модернизации НАСА. Модернизации включали другое абляционное сопло, обеспечивающее более длительное горение, более короткую последовательность запуска, изменения в оборудовании для ограничения количества свободного водорода при воспламенении, а также уменьшение количества гелия, используемого во время обратного отсчета и полета. Увеличение тяги и удельного импульса будет происходить в рамках отдельной программы модернизации ракеты Delta IV. ^[13] Позже Ares V был изменен на использование шести двигателей RS-68, получивших обозначение RS-68B. ^[14] «Арес-5» был сброшен в рамках отмены программы «Созвездие» в 2010 году. ^{[15] В} нынешнем тяжелом транспортном средстве-преемнике НАСА, системе космического запуска , вместо этого используются четыре двигателя RS-25 . ^[16]

Human-рейтинг

В 2008 году сообщалось, что RS-68 потребовалось более 200 изменений, чтобы получить сертификат соответствия требованиям человека . ^[17] НАСА заявило, что эти изменения включают мониторинг состояния здоровья, удаление богатой топливом среды при старте и повышение надежности его подсистем. ^{[18] [19]}

Варианты

• RS-68 — оригинальная версия. Он создает тягу в 663 000 фунтов силы (2950  кН ) на уровне моря. ^[20]
• РС-68А — улучшенная версия. Он производит тягу 705 000 фунтов силы (3140 кН) на уровне моря и тягу 800 000 фунтов силы (3560 кН) в вакууме. ^[21] Его удельный импульс в вакууме составляет 411,9 секунды (4,039 км/с). ^[22] Сертификация была завершена в апреле 2011 года. ^[23]
• RS-68B был предложенной модернизацией для использования в ракете-носителе Ares V для программы НАСА Constellation. ^[14] Ares V должен был использовать шесть двигателей RS-68B на основной ступени диаметром 10 метров (33 фута), а также два 5,5-сегментных твердотопливных ракетных ускорителя. Позже было установлено, что абляционное сопло RS-68 плохо подходило для такой среды с несколькими двигателями, что приводило к снижению эффективности двигателя и сильному нагреву основания автомобиля. ^[24]

Смотрите также

• Сравнение орбитальных ракетных двигателей
• М-1 (ракетный двигатель)
• Национальная стартовая система
• Рокетдайн J-2
• РС-83
• Инициатива космического запуска
• ТР-106

Рекомендации

1. "ДЕЛЬТА IV". Объединенный стартовый альянс. Архивировано из оригинала 20 июля 2014 года . Проверено 13 июля 2014 г.
2. «Руководство пользователя Delta IV» (PDF) . Объединенный стартовый альянс. Июнь 2013 г. Архивировано (PDF) из оригинала 10 июля 2014 г. Проверено 13 июля 2014 г.
3. «Приводные и композитные технологии ATK помогают запустить спутник Национального разведывательного управления» (пресс-релиз). Аллиант Техсистемс . 19 января 2009 г. Архивировано из оригинала 22 февраля 2014 г.
4. «AIAA 2002-4324, Двигательная установка 21 века — RS-68». Архивировано 19 марта 2009 г. в Wayback Machine . АИАА, 8–10 июля 2002 г.
5. «Boeing испытывает ракетный двигатель RS-68 (24 апреля)» . Оборонная аэрокосмическая промышленность . 23 апреля 2001 года . Проверено 26 июня 2023 г.
6. «Двигатель Boeing Delta IV CBC/RS-68 успешно завершил программу испытаний» (пресс-релиз). Боинг. 9 мая 2001 года . Проверено 26 июня 2023 г.
7. «Двигатель Rocketdyne RS-68 сертифицирован для Boeing Delta IV» (пресс-релиз). Боинг. 19 декабря 2001 г. Архивировано из оригинала 10 октября 2012 г.
8. «Техническое резюме Атласа V и Дельты IV» (PDF) .
9. "United Launch Alliance Delta IV Heavy" .
10. Официальный документ Boeing о разработке RS-68. Архивировано 15 апреля 2007 г., в Wayback Machine.
11. «Первое испытание горячего двигателя RS-68A United Launch Alliance прошло успешно» (пресс-релиз). Объединенный стартовый альянс. 25 сентября 2008 года . Проверено 10 апреля 2023 г. В настоящее время двигатель RS-68 может развивать тягу более 660 000 фунтов на уровне моря, а модернизированный RS-68A увеличит ее до более чем 700 000 фунтов. RS-68A также улучшает удельный импульс или топливную экономичность RS-68.
12. «Модернизированная ракета Delta IV Heavy United Launch Alliance успешно запускает вторую полезную нагрузку за девять дней для Национального разведывательного управления» (пресс-релиз). Объединенный стартовый альянс. 29 июня 2012 г. Архивировано из оригинала 20 августа 2016 г.
13. «Отчет о прогрессе в области исследовательских систем НАСА» (пресс-релиз). Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. 18 мая 2006 года. Архивировано из оригинала 5 апреля 2012 года . Проверено 30 мая 2006 г.
14. «Обзор: грузовая ракета-носитель Ares V» . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. Архивировано из оригинала 26 сентября 2008 года . Проверено 30 сентября 2008 г.
15. Амос, Джонатан (11 октября 2010 г.). «Обама подписывает контракт с НАСА на новое будущее». Новости BBC . Проверено 7 июня 2019 г.
16. «Информационный бюллетень о системе космического запуска» (PDF) . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 7 июня 2019 г.
17. «Первое испытание огневого двигателя RS-68A United Launch Alliance прошло успешно» . NASAspaceflight.com . 27 сентября 2008 г. Архивировано из оригинала 28 марта 2018 г.
18. «Часто задаваемые вопросы, вопрос 3» . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (ESMD). Архивировано из оригинала 12 января 2010 года.
19. Берден, Дэвид А.; Скратт, Джон П.; Харт, Мэтью Дж. (1 июня 2009 г.). «Влияние созвездия тяжелых испытаний Delta IV на человека» (PDF) . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. п. 8. Архивировано (PDF) оригинала 28 февраля 2017 г.
20. «Силовая установка RS-68» (PDF) . Пратт и Уитни Рокетдайн. Октябрь 2005 г. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2018 г. Проверено 7 апреля 2019 г.
21. «P&W успешно завершила испытание на горячий огонь на 2-м RS-68A Certi» . asdnews.com . Архивировано из оригинала 25 июля 2011 года . Проверено 25 апреля 2018 г.
22. «Руководство пользователя Delta IV» (PDF) . Объединенный стартовый альянс. Июнь 2013 г. Архивировано (PDF) из оригинала 10 июля 2014 г. Проверено 13 июля 2014 г.
23. "RS-68A | L3Harris® Быстро. Вперед" . www.l3harris.com . Проверено 6 февраля 2024 г.
24. «Двигатели, которые отказались выходить из эксплуатации - РС-25 готовятся к испытаниям SLS» . nasaspaceflight.com . Июнь 2013. Архивировано из оригинала 30 августа 2017 года.

Внешние ссылки

• Страница RS-68 компании Aerojet Rocketdyne
• Страница RS-68 на Astronautix.com
• Вуд, БК (2002). Двигатель XXI века — RS-68. 38-я совместная конференция по жидкостным двигателям. Индианаполис, Индиана: AIAA. Архивировано из оригинала (документ) 19 марта 2009 г.