| J-2 (J-2) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Specificațiile motorului J-2 | ||||
| Tip de | LRE | |||
| Combustibil | hidrogen | |||
| Oxidant | oxigen | |||
| camere de ardere | unu | |||
| Țară | STATELE UNITE ALE AMERICII | |||
| Utilizare | ||||
| Timp de funcționare | 1966 - în uz | |||
| Aplicație |
|
|||
| Productie | ||||
| Constructor | Rocketdyne , SUA | |||
| Opțiuni | J-2S; J-2T; J-2X | |||
Caracteristici de greutate și dimensiune |
||||
| Caracteristici de operare | ||||
| împingere |
Vacuum: 104 tf (1019,2 kN ) Ur. mare: 90,8 tf (890 kN) |
|||
| Impulsul specific |
Vacuum: 425 sec |
|||
| Ore de lucru | 500 sec | |||
| Gradul de expansiune | 27.5:1 | |||
| Raportul oxidant/combustibil | 16:1 | |||
| raportul tracțiune-greutate | 73.18 | |||
| Aprindere | electrospark [1] | |||
| Fișiere media la Wikimedia Commons | ||||
"J-2" ( ing. J-2 ) - motor rachetă lichid (LPRE) companie Rocketdyne ( SUA ), realizată conform schemei unui ciclu de generator deschis . La momentul creării, era cel mai puternic motor care folosea hidrogen lichid și oxigen lichid ca componente de combustibil. Mai târziu a fost împins înapoi din această poziție de motoarele RS-24 , RD-0120 și RS-68 . În configurația standard, motorul este proiectat pentru utilizare în vid, adică pe treptele superioare ale vehiculelor de lansare (LV). O trăsătură distinctivă a J-2 la momentul creării a fost posibilitatea reactivării sale, care a fost folosită pe a treia etapă a S-IVB a rachetei lunare Saturn-5 . Această caracteristică a motorului a făcut posibilă finalizarea mai întâi lansarea sarcinii utile pe o orbită de referință joasă (LEO) și, după un timp, accelerarea către Lună.
Motorul rachetă J-2 și-a găsit prima utilizare pe a doua etapă a vehiculului de lansare Saturn-1B . Mai târziu a fost o parte importantă a programului NASA Apollo - cinci motoare au fost folosite în a doua etapă a vehiculului de lansare Saturn-5 ( S-II ) și un motor a fost folosit în a treia etapă ( S-IVB ). De asemenea, au existat propuneri pentru utilizarea sa în proiectul vehiculului de lansare marțian super-greu „ Nova ” cu o capacitate estimată de încărcare utilă de până la 300 de tone la o orbită de referință joasă (LEO ) 5 Programul NASA Constellation . Planificat pentru a fi utilizat pentru a doua etapă SLS .
Datorită faptului că motorul rachetă J-2 a fost dezvoltat la începutul anilor 1960 și, în același timp, era foarte fiabil, au fost făcute diferite modificări ale versiunii originale a motorului în număr mare, care au fost efectuate ca parte a diferitelor spații. programe.
Un program experimental de creștere a eficienței motorului rachetă J-2, numit J-2X, care nu trebuie confundat cu o versiune ulterioară a secolului 21 cu același nume, a început la mijlocul anilor 1960. Principala diferență a versiunii modificate a fost introducerea răcirii cu peliculă a camerei principale de ardere (CC) cu adăugarea unei benzi sub formă de fante și respingerea camerei de precombustie a generatorului de gaz. Astfel, schema de funcționare a motorului a fost schimbată de la un ciclu de generator deschis la un ciclu deschis modificat cu o tranziție de fază . Pe lângă reducerea numărului de piese, aceasta a eliminat problema sincronizării funcționării celor două camere de ardere.
Modificările suplimentare au inclus modificări ale sistemului de reglare pentru o mai mare flexibilitate în funcționare, care au necesitat și modificări ale sistemului de alimentare cu combustibil pentru a se potrivi cu schimbarea amestecului în diferite condiții de presiune în camera de ardere. A fost adăugat și un „mod inactiv” , care producea puțină tracțiune și putea fi folosit pentru manevrarea pe orbită, precum și pentru secvențierea combustibilului și a oxidantului din rezervoare înainte de a trece la tracțiunea principală. Caracteristicile finale ale motorului au fost mărite - în comparație cu modelul de bază - un impuls specific egal cu 436 de secunde și o greutate redusă de 1467 kg.
În timpul dezvoltării modificării motorului, Rocketdyne a creat șase motoare de finisare J-2S . Aceste produse au trecut testele de incendiu de mai multe ori în perioada 1965-1972 , cu un timp total de funcționare de 30.858 de secunde. În 1972, când a devenit clar că nu vor mai veni comenzi pentru vehiculul de lansare Saturn-5 , programul de testare a fost finalizat. NASA a plănuit să folosească această modificare a motorului în diferite programe și chiar de ceva timp s-a presupus că o grămadă de cinci J-2S ar trebui instalate pe naveta spațială , dar aceste proiecte inițiale nu au fost implementate și alegerea a fost oprită pe noul motor de rachetă RS-24 , care utilizează o schemă în buclă închisă .
În timp ce lucra la motorul rachetei J-2S, NASA a finanțat, de asemenea, dezvoltări folosind o și de propulsie pentru a crea o nouă duză de aer cu pană . Acest lucru trebuia să crească eficiența motorului, mai ales dacă această modificare a fost utilizată pe a doua etapă a vehiculului de lansare Saturn-5 S-II , care a efectuat o parte din muncă în atmosferă și nu în vid. Principala diferență dintre acest motor și modelul de bază J-2S a fost utilizarea unei camere de ardere toroidale sau inelare, care a făcut posibilă utilizarea unei pane centrale. Au fost create două modificări ale acestui motor: prima, J-2T-200k , cu o tracțiune de 90,8 tf (890 kN ), care a permis utilizarea lui în S-II și S-IVB ; al doilea, J-2T-250k , cu o tracțiune de 113,4 tf (1112 kN). În același timp, numele fiecăruia dintre motoarele din partea dreaptă indică împingerea lor în termeni de lire-forță.
Ca și în cazul lui J-2S, lucrările la J-2T au continuat împreună cu o serie lungă de teste de pornire a motoarelor de testare pe bancuri de testare, dar dezvoltarea ulterioară a fost oprită după finalizarea programului Apollo al NASA .
Treizeci de ani mai târziu, un motor de rachetă J-2S modificat a fost folosit din nou, de data aceasta în proiectul avionului spațial X-33 al NASA . În acest caz, un J-2S ușor modificat fără duză a fost folosit într-un număr de alte J-2S similare pentru a crea un motor cu aer plat . Modelele experimentale au fost numite XRS-2200 . În timpul proiectului X-33, au fost construite trei motoare XRS-2200, care au trecut programul de testare la Centrul Spațial. Stennis NASA. Testarea unui motor a avut succes, dar programul a fost oprit înainte de finalizarea bancului de testare pentru al doilea motor. XRS-2200 LRE la nivelul mării produce o tracțiune de 92,7 tf (909,3 kN ) și are un impuls specific de 339 s, în vid împingerea este de 120,8 tf (1,2 MN), impulsul specific este de 436,5 s. După o dezvoltare ulterioară și un program de testare, proiectul a fost abandonat din cauza unor probleme nerezolvate cu rezervoarele de combustibil compozit ale X-33.
Scalabilitatea motorului cu duză cu aer plat a fost exploatată într-o variantă mai mare a RS-2200 LRE , care a fost destinat avionului spațial Venture Star ( Lockheed Martin ) cu o singură etapă. În cea mai recentă versiune, șapte RS-2200, fiecare cu o forță de 245,8 tf (2,4 MN), ar fi trebuit să livreze Venture Star lui LEO . Dezvoltarea acestui proiect a fost încheiată oficial la începutul anului 2001 , când programul X-33 nu a primit finanțare în cadrul programului Space Launch Initiative . Lockheed Martin a luat decizia de a nu continua dezvoltarea Venture Star fără sprijin financiar din partea NASA.
O nouă versiune a motorului, numită J-2X , este acum în curs de dezvoltare, ca parte a dezvoltării programului NASA Constellation și a navei spațiale capsulă cu echipaj Orion , care urma să înlocuiască naveta spațială după 2010 . Inițial, a fost intenționat să se utilizeze două J-2X pe treapta superioară a modulului lunar ( Eg. Earth Departure Stage, EDS ), fiecare cu o forță de 133,4 tf (1,3 MN ). [2]
J-2X trebuia să se bazeze pe J-2 montat pe treptele S-II și S-IVB ale rachetelor Saturn utilizate în timpul programului Apollo, dar din moment ce nevoia de forță sporită pentru Ares I a dus la probleme de greutate, un design de motor cu ardezie curată. A intrat în dezvoltare în 2007 în cadrul programului Constellation, acum anulat. Planuit inițial pentru a fi utilizat pe etapele superioare ale rachetelor Ares I și Ares V, J-2X a fost mai târziu destinat să fie utilizat pe treapta superioară a SLS Block 2, succesorul programului Constellation. Motorul este de așteptat să fie mai eficient și mai ușor de construit decât predecesorul său J-2 și să coste mai puțin decât motorul RS-25. Diferențele dintre noul motor includ îndepărtarea beriliului, turbopompei centrifuge față de turbopompei cu flux axial J-2, diferite rapoarte de expansiune a camerei și duze, camera de ardere a peretelui canalului față de camera cu tuburi sudate a motorului J-2, reproiectarea tuturor componentelor electronice, a generatorului de gaz și a supersonicului. duzele principale bazate pe PC-68 și utilizarea tehnologiilor de conectare din secolul 21.
Rocketdyne a fost însărcinat să realizeze upgrade-urile în baza unui contract de 1,2 miliarde de dolari.Primele lucrări de construcție la bancurile de testare J-2X au fost începute de NASA la Centrul Spațial. Stennis pe 23 august 2007 . [3] Între 2007 și 2008, au fost efectuate nouă teste de motor J-2X. [patru]
Comparativ cu modelul de bază, motorul va trebui să aibă un impuls specific crescut la 448 de secunde , o tracțiune de 133,4 tf (1,3 MN ) și o masă de 2477 kg.