_motor.jpg/1280px-Saturn_V_third_stage_ullage_(APS)_motor.jpg)
Двигатели незаполненного объема (также известные как двигатели незаполненного объема или ракеты незаполненного объема ) — это относительно небольшие, независимо заправляемые ракетные двигатели , которые могут быть запущены до зажигания основного двигателя, когда транспортное средство находится в состоянии невесомости . Возникающее ускорение заставляет жидкость в основных баках ракеты оседать по направлению к кормовой части, обеспечивая бесперебойный поток к насосам топлива и окислителя.
Ракеты на криогенном жидком топливе хранят свое топливо в изолированных баках. Эти баки никогда не заполняются полностью, чтобы обеспечить расширение. В условиях микрогравитации криогенные жидкости не имеют свободной поверхности и существуют в вязком состоянии между твердым телом, жидкостью и газом. В этом смешанном состоянии газы из незаполненных объемов могут засасываться в двигатели, что нежелательно, так как это вытесняет полезное топливо, снижает эффективность и может повредить двигатели.
Малые ракетные двигатели, называемые «двигателями незаполненного пространства», иногда используются для успокоения топлива перед зажиганием основного двигателя, чтобы обеспечить образование временной свободной поверхности (с четкой границей между жидким и газообразным состояниями). Эти двигатели обеспечивают ускорение, которое перемещает жидкое топливо основного двигателя на дно их баков («дно» в этом использовании всегда означает относительно выравнивания основного двигателя, который обслуживают двигатели незаполненного пространства), чтобы их можно было закачать в трубопровод двигателя.
Запуск двигателей незаполненного пространства используется перед повторным запуском двигателя, во время разделения ступеней и/или стабилизации ракеты, когда происходят кратковременные снижения ускорения, которые могут позволить жидкому топливу уплыть от воздухозаборников двигателя. Двигатели незаполненного пространства также обычно используются в дальних космических миссиях, где жидкостной ракете необходимо начать сжигание после путешествия в условиях микрогравитации. [1]
Для выполнения этого предварительного ускорения незаполненного пространства иногда используются двигатели с системой управления реакцией (RCS). Более крупные двигатели незаполненного пространства могут также использовать твердое топливо, что делает их, как правило, одноразовыми.
.jpg/1280px-Saturn_V_Rocket,_3rd_Stage_%E2%80%93_Johnson_Space_Center._20-3-2017_(38889065350).jpg)
Agena -A была одним из первых аппаратов, использовавших систему контроля незаполненного объема при подготовке к воспламенению после отделения от ускорителя Thor . [2] Отказ внутреннего таймера Agena также был причиной преждевременного воспламенения этой системы контроля незаполненного объема при неудачном запуске «Discoverer Zero» 21 января 1959 года. [3]
Вторая ступень ( S-II ) ракеты Saturn V, используемой в американской программе Apollo, использовала четыре (первоначально восемь) двигателя свободного пространства, расположенных на задней межступенчатой юбке. В третьей ступени S-IVB была вспомогательная двигательная система, которая также имела функции свободного пространства. Незаполненное пространство часто является вторичной функцией системы управления реакцией , например, на лунном модуле Apollo (LM). В своей книге Lost Moon Джим Ловелл рассказал об описании включения основного двигателя спускаемого аппарата LEM для коррекции курса, чтобы повторно выйти на траекторию свободного возвращения на Землю во время успешного возвращения капсулы Apollo 13 :
Когда корабль стабилизировался в правильном положении для стрельбы, Ловелл развернул бы шасси LEM, выдвинув четыре паучьих ноги, чтобы убрать их с пути посадочного двигателя. Затем компьютер, полагаясь на другие инструкции, которые ввел в него Хейз, запустил бы четыре позиционных струйных двигателя Aquarius на 7,5 секунд. Эта процедура, известная как незаполненный объем , была предназначена для того, чтобы слегка подтолкнуть космический корабль вперед и заставить топливо посадочного двигателя опуститься на дно его баков, устраняя пузырьки и воздушные карманы. После этого основной посадочный двигатель автоматически запустился бы, работая на 10-процентной тяге в течение 5 секунд. [4]
Двигатели с открытым зазором использовались советскими инженерами в межпланетной ракете-носителе «Молния» в 1960 году.
Российские ракеты «Протон» используют двигатели с открытым зазором, называемые двигателями СОЗ. Они имеют плохую тенденцию взрываться спустя годы после окончания эксплуатации, способствуя образованию космического мусора. На данный момент на орбите взорвалось 54 таких двигателя СОЗ. [5]
