Vulcain (ракетный двигатель)

Вулкан (фр. Vulcain) — семейство криогенных ракетных двигателей первой ступени РН «Ариан 5» Европейского космического агентства.

Vulcain (Вулкан)

Двигатель «Vulcain» в музее.
Тип ЖРД
Топливо жидкий водород
Окислитель жидкий кислород
Камер сгорания 1
Страна Евросоюз
Использование
Время эксплуатации 1997 год - используется
Применение РН «Ариан 5»
Развитие Vulcain 2
Производство
Конструктор Snecma Moteurs, Франция
Производилось с 1996 года
Массогабаритные
характеристики
Масса 1 686 кг
Ширина 1 760 мм
Высота 3 000 мм
Рабочие характеристики
Тяга «Vulcain 1»
114 тс в вакууме
81.6 тс на ур.моря
«Vulcain 2»
136.6 тс в вакууме
91.8 тс на ур.моря
Удельный импульс «Vulcain 1»: 433 c
«Vulcain 2»: 431 c
Время работы 600 c
Давление в камере сгорания «Vulcain 1»:
11.55 MPa (114 атм.)
«Vulcain 2»:
11.65 MPa (115 атм.)
Степень расширения «Vulcain 1»: 45:1
«Vulcain 2»: 60:1
 Медиафайлы на Викискладе

История

Развитие ЖРД «Vulcain» было начато в рамках европейского сотрудничества по созданию РН «Ариан 5» в 1988 году.[1] Первое использование в составе ракеты-носителя произошло в 1996 году в ходе неудачного полета РН «Ариан 5», в котором двигатель отработал без замечаний и не являлся причиной аварии, первое использование в успешном полете произошло в 1997 году. В 2002 году появилась модификация ЖРД «Vulcain 2» с увеличенной на 20 % тягой,[2] первый полет которого был неудачным по причине проблем с ЖРД.[3] Причиной аварии, по заключению следственной комиссии, были нагрузки в полете, превысившие ожидаемые значения.[4] Результатом стало изменение конструкции сопла, усиление структуры и улучшение ситуации с температурным режимом, увеличение охлаждающего потока водорода и применение теплового изолятора на обращенной к пламени стороне охлаждающих трубок с целью сокращения тепловой нагрузки. Первый успешный полет частично переконструированного ЖРД «Vulcain 2» произошел в 2005 году в ходе старта 521.

Описание

ЖРД «Vulcain» является криогенным двигателем открытого цикла на компонентах водород и кислород, камера сгорания использует концепцию «внутристенных каналов» (англ. tube wall), в которой поступление топлива и окислителя осуществляется по множеству трубок, изогнутых по форме камеры сгорания. Для охлаждения нижней части сопла используются генераторный газ.[4] ЖРД «Vulcain» предназначены для использования на первой ступени РН «Ариан 5» EPC (фр. Étage Principal Cryotechnique, Основная криогенная ступень) и обеспечивают 8 % от общей тяги при старте.[5] Оставшаяся часть тяги обеспечивается твердотопливными ускорителями. Продолжительность работы ЖРД составляет 600 секунд в обеих конфигурациях, высота составляет три метра, диаметр - 1,76 метра и вес составляет 1 686 кг. Тяга ЖРД «Vulcain 2» составляет 137 тс.[6]. Кислородный насос вращается со скоростью 13 600 об/мин (3 МВт), водородный - 34 000 об/мин (12 МВт). Во время работы двигателя через него проходит в общем 235 кг/с, из которых 41,2 кг/с приходится на водород. Переобогащение топливной смеси водородом производится для улучшения удельного импульса ЖРД «Vulcain».

Основной поставщик комплектующих - Snecma Moteurs (Франция), которая также поставляет турбонасос для жидкого водорода. Насос для жидкого кислорода поставляется Avio (Италия), газовые турбины для снабжения энергией насосов и сопла разработаны Volvo (Швеция).[5]

Будущее развитие
Перспективный ЖРД «Вулкан-2» в музее

Несмотря на то, что различные предложения по модернизации двигателя имели место, достаточно продолжительное время не существовало программы развития последней версии двигателя.[7] Появление программы модернизации ЖРД скорее всего связано с завершением пакета поставки 30 РН «Ариан 5 ECA» в мае 2004 года.[8][9] 17 июня 2006 года Volvo Aero анонсировала на весну 2008 года проведение испытаний варианта двигателя с соплом, которое выполнено по «слоеной» (англ. sandwich) технологии.[10] Перспективный двигатель «Vulcain 2» будет снабжен сопловой насадкой для увеличения его эффективности в верхних слоях атмосферы.[11]

См. также

Примечания
  1. Общие сведения по ЖРД «Vulcain» (en). SPACEandTECH. Дата обращения: 16 декабря 2006. Архивировано 29 марта 2012 года.
  2. Портал ЕКА - Benefits for Europe - Vulcain 2 engine now in full production. European Space Agency (5 апреля 2005). Дата обращения: 16 декабря 2006. Архивировано 29 марта 2012 года.
  3. Технические характеристики РН «Ариан 5» (en) (недоступная ссылка). Space Launch Report (29 ноября 2005). Дата обращения: 15 декабря 2006. Архивировано 2 марта 2008 года.
  4. L. Winterfeldt et al. Продление конструкторских работ по ЖРД «Vulcain 2» (en) (PDF) (недоступная ссылка). American Institute of Aeronautics and Astronautics, EADS Space Transportation, Ottobrunn, Germany (10 июля 2005). Дата обращения: 26 июня 2007. Архивировано 30 сентября 2007 года.
  5. ESA - Launch Vehicles - Vulcain Engine. European Space Agency (29 ноября 2005). Дата обращения: 16 декабря 2006. Архивировано 29 марта 2012 года.
  6. ESA - Launch Vehicles - Ariane 5 ECA. European Space Agency. Дата обращения: 16 декабря 2006. Архивировано 29 марта 2012 года.
  7. David Iranzo-Greus. РН «Ариан 5» – Европейская ракета-носитель для космических исследований (en) (PowerPoint presentation) (недоступная ссылка). EADS SPACE Transporation (23 марта 2005). Дата обращения: 27 июня 2007. Архивировано 27 сентября 2007 года.
  8. EADS N.V. - EADS welcomes contract signature for 30 Ariane 5 launchers at ILA 2004 in Berlin (недоступная ссылка). EADS (10 мая 2004). Дата обращения: 26 июня 2007. Архивировано 4 марта 2007 года.
  9. Three billion Euros contract for 30 Ariane 5 launchers — EADS Astrium (недоступная ссылка — история ). EADS Astrium (10 мая 2004). Дата обращения: 26 июня 2007. (недоступная ссылка)
  10. Volvo Aero’s sandwich space technology passes important milestone (недоступная ссылка — история ). Volvo Aero. (недоступная ссылка)
  11. Vulcain-2 Cryogenic Engine Passes First Test with New Nozzle Extension, European Space Agency

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.