Сравнение силы самых мощных ракетных двигателей в мире

Как сравнить ракетные двигатели и найти лучший? Сначала нужно определиться, что вам нужно. Список лидеров по эффективности (скорости выбрасывания рабочего тела из двигателя) будет сильно отличаться от списка развивших самые большие скорости. В последний войдут ионные и другие электрические ракетные двигатели, которые работают годами и разгоняют межпланетные аппараты до фантастических скоростей, но не могут вывести за пределы земной атмосферы даже курицу. Сегодня мы придерживаемся простого принципа: кто мощнее, тот и первый. Пять ракетных двигателей, создающих самую большую тягу. Каждый из них – легенда ракетостроения.

Александр Привалов

SRB для Space Launch System: 1600 тс

Боковые твердотопливные ускорители SRB для Space Launch System разработаны для доставки грузов на ближайшие к Земле планеты, а ускорители SLS NASA дают больше тяги, чем любой другой двигатель за всю историю: 1600 тс (тонна-сил). В секунду каждый из них сжигает до 5 тонн топлива!

Если перевести тепловую энергию, которую каждый из них вырабатывает за 2 минуты работы, в электроэнергию, получится 2,3 миллиона киловатт-часов. Этого достаточно, чтобы полностью обеспечить электроэнергией город из 92 000 домов в течение дня. Два ускорителя SRB в комплекте с двигателем RS-25 будут способны поднять почти 3000 тонн груза (это около девяти Боингов-747).

Боковой ускоритель МТКК Space Shuttle: 1400 тс

Боковой ускоритель МТКК Space Shuttle долгое время удерживали титул самых мощных двигателей, побывавших в космосе. Им же принадлежало звание самой большой ракеты из тех, что построены для повторного использования.

Пара таких ускорителей поднимала Space Shuttle на 46 километров. Пролетев еще 20 километров по инерции, они отделяются от шаттла и падают в океан, где их подбирает специальное судно.

РД-170/171: 806 тс

Разработанные в КБ «Энергомаш» четырехкамерные жидкотопливные двигатели РД-170 и их последующие модификации — самые мощные двигатели, работающие на жидком топливе. Тяга в вакууме — 806,4 тс. Двигатель одной из его модификаций (РД-171М) оказался еще на 5% мощнее. С 1985 года РД-170 использовался для запуска ракеты «Зенит», а затем — «Зенит-3SL «.

F-1: 790 тс

Жидкостный ракетный двигатель F-1 был разработан и построен американской компанией Rocketdyne для ракеты-носителя Сатурн V. Чтобы поднять Сатурн, нужно было пять F-1/ Каждый создавал тягу в 790 тонн в вакууме, а все пять тратили больше 12 000 литров топлива в секунду. До того, как были разработаны три предыдущих двигателя, оставался самым мощным ракетным двигателем в мире.

UA1207: 714 тс

Замыкает пятерку самых мощных еще один американский ракетный двигатель на жидком топливе — UA1207. Его использовали для запуска ракет семейства Титан четвертого поколения; именно UA1207 вывел в стратосферу зонд Cassini, который затем продолжил путь к Сатурну.

«Преемник «Энергии»: на что способен ракетный двигатель РД-171МВ» в блоге «Перспективные разработки, НИОКРы, изобретения»

 © im6. ezgif.com

Двигатель РД-171МВ — характеристики этого агрегата намного лучше западных аналогов

Работы над РД-170/171 начались в 1976 году в подмосковных Химках, где сейчас расположено головное предприятие НПО «Энергомаш». Речь шла о создании самого мощного в мире жидкостного ракетного двигателя с тягой 800 т (для сравнения: однокамерный двигатель F-1 от ракеты Saturn V имел тягу 680 т).

«Дело шло непросто, — рассказывает Петр Левочкин. — У этого двигателя мощность турбины, которая приводит в действие насосы, составляет 246 тыс. л. с. (что сравнимо с мощью пяти атомных ледоколов „Ленин“ — по 44 тыс. л. с.), а весит агрегат всего 300 кг. И это при общей массе двигателя 10 т. Задачей конструкторов было не дать вырваться гигантской мощности наружу, и задача решалась очень тяжело. Основной проблемой стало обеспечение работы турбонасосного агрегата (ТНА).

В СССР был накоплен большой опыт работы с мощными двигателями, где в качестве топлива использовался несимметричный диметилгидразин, а окислителем выступал азотный тетраоксид. Но когда перешли с высококипящих компонентов на пару „кислород-керосин“, выяснилось, что в кислороде горит буквально все. Понадобилась новая культура производства. Именно она и позволила изготовить двигатель РД-171МВ, характеристики которого сегодня поражают. Нельзя, например, было допускать попадания жировых пятен в кислородный тракт: наличие органики приводило к мгновенному окислению, а дальше — пожар. У некоторых конструкторов даже появилось мнение, что надо бросить бесплодные попытки достраивать постоянно горящий двигатель (вместе с которым горели и сроки), и перейти к созданию силовой установки меньшей мощности. Эта точка зрения дошла до коллегии Министерства общего машиностроения СССР, где Валентин Глушко и министр Сергей Афанасьев пообщались на высоких тонах. В итоге НПО „Энергомаш“ получило задание на проектирование силовой установки половинной мощности — на 400 т тяги. К счастью, это не означало полного прекращения работ над большим двигателем — работы по его доводке были продолжены. И к тому самому моменту, как 400-тонный РД-180 был воплощен пока лишь в эскизном проекте, РД-170 гореть перестал. Решение было найдено. Более того, в процессе отработки двигатель был сертифицирован на 10-кратное полетное использование».

 © im6.ezgif.com

Серийный выпуск двигателей РД-170/171, а затем и РД-171МВ предполагалось организовать на базе омского ПО «Полет». Ракета «Энергия» слетала два раза. У «Зенита» оказалась более счастливая судьба. Ее запускали с Байконура, затем использовали в проекте «Морской старт». «В своем классе „Зенит“ является одной из лучших ракет в мире, — говорит Петр Левочкин. — „Зенит“ стал квинтэссенцией умения и опыта советских двигателистов и управленцев. На „Морском старте“ ракета демонстрировала полностью автоматизированный пуск: сама выезжает, заправляется, прицеливается и улетает».

В 1990-е, в сложный для российской промышленности период в НПО «Энергомаш» пришлось вспомнить о разработке, которую готовили для замены упрямого РД-170. О том самом 400-тонном ракетном двигателе РД-171МВ. В те времена правительство России разрешило НПО «Энергомаш» выйти на конкурс, который проводила компания Lockheed Martin (США) по модернизации ракеты-носителя Atlas. Предложения российской компании оказались конкурентоспособными и по цене, и по качеству, и с тех пор — с 1996 года — началось сотрудничество с американскими ракетчиками.

В 1997 году ГКНПЦ имени М. В. Хруничева начал проект по созданию ракеты-носителя на замену «Протону» — старой надежной ракете, работающей на токсичных высококипящих компонентах, а также целой линейки ракет меньшей грузоподъемности — речь идет о носителях «Ангара». Сразу был предложен модульный принцип: каждая из ступеней ракеты в зависимости от грузоподъемности собиралась из универсальных ракетных модулей (УРМ). Для первой и второй ступени должны применяться УРМ-1 на базе двигателя РД-191 (это уже четверть от РД-170 с тягой 200 т). В самом легком варианте используется только один УРМ-1, в тяжелом носителе A-5 — уже 5. Двигатель разработан и производится, осталось только дождаться, когда программа «Ангара» все-таки выйдет на стабильный график. После этого планировалось наладить выпуск и двигателей РД-171МВ.

«Стоит отметить, что технологии, заложенные в РД-170, транслировались и в РД-180, и в РД-191, — объясняет Петр Левочкин. — Но происходила и эволюция. В РД-180 проще система управления, там использованы цифровые приводы. На РД-191 они тоже есть, при этом они меньше и легче в два раза. Эволюционировала также система защиты от возгорания». Но что же с перспективным ракетным двигателем РД-171МВ?

 © im6.ezgif.com

Ракеты-носители, в которых применяется или будет применяться двигатель РД 171МВ и его производные

Один из самых перспективных проектов ракеты средней грузоподъемности (около 17 т полезного груза на околоземную орбиту) — это «Союз-5» (известный также как «Иртыш»), создаваемый РКК «Энергия». Именно для него НПО «Энергомаш» разработало двигатель первой ступени РД-171МВ. Ракета считается отчасти более современной и технологичной заменой «Зениту», однако в перспективе может стать модулем первой ступени новой ракеты сверхтяжелого класса (пока известной как «Енисей», или РН-СТК).

«Енисей», первые испытания которого начнутся на рубеже 2020-2030-х годов, откроет российской пилотируемой космонавтике дорогу к Луне, Марсу, позволит отправлять в далекий космос тяжелые исследовательские аппараты.

«В модернизированную версию, — говорит Петр Левочкин, — мы внедрили весь опыт, который получили при создании РД-180 и РД-191, а также продвинулись дальше. Это и повышенная защита от возгорания, новые фильтры, покрытия, самые современные материалы и технологии их обработки, новая система управления, более быстродействующая система аварийной защиты, видящая проблему на более ранней стадии и мгновенно отключающая двигатели.

Характеристики РД-171МВ

• Масса: 10300 кг
• Высота: 4,15 метра
• Диаметр: 3,565 метра
• Время работы: 180 секунд
• Тяга в вакууме: 806,2 тс
• Тепловая мощность: 27 000 МВт

Источник: Журнал «Популярная механика»

Источник: https://www. popmech.ru/technologies…veyshiy-raketnyy-dvigatel-rd-171mv/

Новый взгляд на двигатель Rocketdyne F-1

Ракета Saturn V, ракета-носитель для лунных миссий Apollo в 1960-х и 1970-х годах, остается самой большой и тяжелой ракетой, когда-либо успешно запущенной. Он имел высоту 363 фута (выше Статуи Свободы) и весил 6,2 миллиона фунтов, когда был заправлен топливом. Чтобы вывести эту массивную ракету со стартовой площадки на орбиту и по траектории к Луне, «Сатурну-5» понадобились одни из самых мощных двигателей, когда-либо созданных. Силовой установкой первой ступени ракеты был двигатель F-1, разработанный и построенный подразделением Rocketdyne компании North American Rockwell. Один двигатель F-1 мог генерировать 1,5 миллиона фунтов тяги — потенциальная выходная мощность эквивалентна примерно 17 плотинам Гувера. Двигатель F-1 играет центральную роль в истории ракетной техники, в том числе в истории программы «Аполлон». F-1 также играет центральную роль в новой экспозиции музея Destination Moon , в котором рассказывается история лунных миссий Аполлона в более широком политическом, социальном и культурном контексте.

Завершенный двигатель F-1 1968 года. (Изображение предоставлено НАСА)

История двигателя F-1 начинается еще до создания программы «Аполлон». На самом деле она начинается еще до создания НАСА. Программа F-1 началась в 1955 году, когда ВВС США заключили контракт с Rocketdyne на создание двигателя с тягой в 1 миллион фунтов в надежде использовать его для запуска будущих спутников. Rocketdyne начала работу над двигателем на жидком топливе, в котором в качестве топлива использовались очищенный керосин (RP-1) и жидкий кислород (LOX). 19 июня58 ВВС продлили контракт с новым условием, что двигатель Rocketdyne сможет развивать тягу в 1,5 миллиона фунтов.

С запуском советского спутника «Спутник» в 1957 году и созданием НАСА в октябре 1958 года вскоре стало ясно, что Соединенным Штатам потребуется ракета-носитель, которая была бы достаточно большой, чтобы выводить на орбиту миссии с экипажем и без экипажа — и, возможно, даже на Луну. В январе 1959 года НАСА заключило контракт с Rocketdyne на продолжение разработки F-1. Работа должна была продвигаться быстро, учитывая первые успехи СССР в космических полетах. В 1961, Rocketdyne успешно запустила прототип двигателя.

Инженеры устанавливают двигатели F-1 на стенде статических испытаний в Центре космических полетов им. Маршалла. (Изображение предоставлено НАСА)

Размеры и мощность F-1 создали множество инженерных проблем. Над решением этих проблем в начале и середине 1960-х работали инженеры НАСА, Rocketdyne, ВВС и американских университетов. Одной из проблем была неустойчивость горения — перепады давления в горящем топливе, которые создавали горячие точки и вибрации настолько сильные, что могли разрушить двигатель. В 1961, эта нестабильность была настолько серьезной, что вызвала расплавление испытательного двигателя. В конечном итоге инженеры смогли решить проблему, добавив перегородки (медные перегородки) к пластине форсунки, которая подавала топливо в камеру сгорания.

Глядя в сопло F-1, в центре видна пластина форсунки (с отверстиями для впрыска топлива и дополнительными перегородками для стабилизации горения). (Смитсоновский институт)

«Сатурн-5» использовал пять двигателей F-1 для первой ступени, что давало общую тягу 7,5 миллионов фунтов. Двигатели были расположены с неподвижным центральным двигателем, окруженным четырьмя подвесными двигателями, которые могли поворачиваться на шарнире для управления. Во время запуска F-1 на первой ступени горели чуть более двух с половиной минут. Двигаясь со скоростью 6000 миль в час, первая ступень подняла ракету примерно на 40 миль над стартовой площадкой. Когда топливо было израсходовано, первая ступень оторвалась и приземлилась в Атлантическом океане. Вторая и третья ступени (с двигателями Rocketdyne J-2 на жидком водороде / LOX) затем обеспечивали силу, необходимую для выхода на орбиту, и последующего вывода космического корабля на траекторию к Луне.

Испытательный запуск всех пяти двигателей F-1 в Центре космических полетов им. Маршалла. (Изображение предоставлено НАСА)

Ракета «Сатурн-5» была впервые испытана в ноябре 1967 года и вывела пилотируемую миссию «Аполлон-8» на лунную орбиту в декабре 1968 года. «Аполлон-11» запустили на «Сатурн-5» в июле 1969 года. станции Skylab, двигатели F-1 ни разу не отказали в полете.

Набор из пяти двигателей F-1 на Saturn V. (Изображение предоставлено НАСА)

Новая выставка «Луна назначения » рассказывает истории лунных миссий в их более широком историческом контексте. Двигатель Rocketdyne F-1 занимает центральное место в рассказе этих историй, и безопасное сохранение и демонстрация двигателя F-1 в Destination Moon стали возможными благодаря подарку в размере 1 миллиона долларов от Aerojet Rocketdyne Foundation.

Новая выставка берет более раннюю экспозицию двигателей F-1 с четвертью из старой галереи Apollo в галерею Moon и поднимает эту компоновку вертикально. В сочетании с зеркалами установка создает иллюзию всех пяти двигателей F-1. Такое расположение открывает новый взгляд на двигатель. Теперь посетители могут постоять под множеством двигателей F-1 и увидеть, как они выглядели бы, нависая над огненной траншеей перед запуском. На новом антресольном уровне также можно вблизи увидеть внешний вид двигателя.

Установка музейного испытательного двигателя F-1 в новой галерее Destination Moon . (Смитсоновский институт)

Двигатель F-1 в новой галерее Destination Moon . (Смитсоновский институт)

Поскольку двигатели F-1 (вместе со всей первой ступенью) были сброшены в Атлантику вскоре после запуска, двигатели в экспозиции музея не те, которые использовались при запуске Аполлона. Вместо этого центральный двигатель является ранним испытательным двигателем, построенным в 1963, в то время, когда инженеры работали над проблемой нестабильности горения. Этот двигатель провел четыре пусковых испытания, проработав в общей сложности 192,6 секунды, что больше, чем время запуска F-1 во время фактического запуска. Rocketdyne подарила этот испытательный двигатель музею в 1970 году. Впервые он был выставлен на открытии Национальной аллеи в 1976 году.

Неподалеку можно увидеть детали запускаемого двигателя F-1. Детали двигателя Apollo 11 F-1 (извлеченные экспедициями Безоса со дна Атлантического океана) позволяют ближе рассмотреть многие компоненты двигателя, в том числе пластину форсунки, оптимизации которой инженеры Rocketdyne уделили так много внимания в 1919 году.60-е годы.

Осторожно перемещаем испытательный двигатель Rocketdyne F-1 с этажа музея в новую галерею. (Смитсоновский институт)

Двигатель F-1 остается важной частью истории космических полетов в США и программы «Аполлон». Новая галерея Destination Moon дает посетителям новый взгляд на этот мощный двигатель.

Похожие темыКосмосПрограмма «Аполлон»Луна (Земля)За кадромТехнологии и инженерия

Как NASA вернуло к жизни чудовищный двигатель «лунной ракеты» F-1

Наука —

История молодых инженеров, которые воскресили двигатель почти вдвое старше себя.

Ли Хатчинсон
— 15 апреля 2013 г. 1:00 UTC

Никогда не было ничего похожего на «Сатурн-5», ракету-носитель, на которой Соединенные Штаты обогнали Советский Союз и совершили серию пилотируемых посадок на Луну в конце 19-го века.60-х и начала 1970-х годов. Ракета дала новое определение «массивной», имея высоту 363 фута (110 метров) и производя смехотворную тягу в 7,68 миллиона фунтов (34 меганьютона) от пяти чудовищных, поглощающих керосин ракетных двигателей Rocketdyne F-1, которые составляли ее первую ступень.

В то время F-1 был самым большим и мощным двигателем на жидком топливе из когда-либо построенных; даже сегодня его конструкция остается непревзойденной (хотя см. врезку «Советы» для получения дополнительной информации о двигателях, которые соперничали с F-1). Мощность, генерируемая пятью из этих двигателей, лучше всего описана автором Дэвидом Вудсом в его книге 9. 0003 Как «Аполлон» летел на Луну — «Выходная мощность первой ступени «Сатурна» составляла 60 гигаватт. Это очень похоже на пиковое потребление электроэнергии в Соединенном Королевстве».

Несмотря на ошеломляющий успех «Сатурн-5», направление НАСА изменилось после завершения проекта «Аполлон»; Космическая транспортная система — космический челнок и связанное с ним оборудование — вместо этого была разработана с совершенно другими двигателями. В течение тридцати лет отряд астронавтов НАСА выходил на орбиту на борту космических челноков с двигателями на жидком водороде РС-25 и твердотопливными ускорителями. С прекращением производства шаттлов НАСА в настоящее время занимается космическими полетами с русскими.

Но есть шанс, что в ближайшем будущем гигантская ракета с модернизированными двигателями F-1 снова может прогреметь в небе. И в немалой степени это заслуга группы молодых и талантливых инженеров НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, которые хотели извлечь уроки из прошлого, разбирая бесценные музейные реликвии. .. и поджигая их.

Увеличить / Двигатель F-1 на выставке в Центре космических полетов НАСА имени Маршалла. Жена автора справа для масштаба.

Ли Хатчинсон

Познакомьтесь с нашими молодыми учеными-ракетчиками

Том Уильямс — такой босс, которого вы хотели бы иметь. Конечно, он умен — это обязательное условие для его работы директором отдела двигательных систем Центра космических полетов им. Маршалла (MSFC) НАСА. Но он не против отступить и поставить перед своей командой интересные задачи, а затем отпустить их, чтобы проработать детали. Показательный пример: система космического запуска НАСА (SLS), предназначенная для создания огромной системы тяжелого подъема, которая будет конкурировать с Saturn V по размеру и возможностям. Размышляя о силовой установке для SLS, НАСА впервые за тридцать лет рассматривает нечто иное, чем твердотопливные ракетные ускорители.

Решение использовать пару твердотопливных ускорителей для космического корабля «Шаттл» вместо двигателей на жидком топливе, таких как F-1, было отчасти техническим, а отчасти политическим. Твердое топливо обладает огромной плотностью энергии и обеспечивает отличный толчок для отрыва космического корабля от земли; Кроме того, выбор твердотопливных ракет-носителей позволил правительству направить часть имеющихся контрактных долларов компаниям, занимающимся созданием межконтинентальных баллистических ракет, используя этот опыт и предоставляя этим компаниям дополнительную работу.

Но у твердых ускорителей есть несколько недостатков, в том числе невозможность остановить горение. Без насосов, которые нужно выключить, или клапанов, которые нужно закрыть, твердые ускорители работают во многом так же, как бенгальские огни «утренней славы», которые мой отец покупал на Четвертое июля: однажды зажженные, они горят, пока не догорят. Конструктивные решения твердотопливного ракетного ускорителя, особенно в отношении сдерживания горения, способствовали разрушению космического корабля «Шаттл» «Челленджер » и гибели его экипажа (хотя «Челленджер 9″Разрушение 0004 было скорее ошибкой руководства НАСА, чем технологии).

Реклама

Тем не менее, по мере того, как программа космических шаттлов подходила к концу, а потенциальные преемники приходили и уходили, инерция твердотопливных ускорителей, оборудования и людей, которые их производили, гарантировала, что они останутся частью планов.

SLS дал НАСА возможность полностью переосмыслить. Когда начались проектные исследования, Уильямс понял, что может быть хорошей идеей повторно ознакомить отдел двигательных систем MSFC с огромными керосиновыми газогенераторными двигателями, такими как F-1 (сокращенно называемыми «LOX / RP-1» или просто « двигателей LOX/RP», после их окислительно-топливной смеси жидкого кислорода и керосина РП-1). Помимо масштабирования, F-1 концептуально имеет относительно простую конструкцию, и эта простота может привести к снижению затрат. Снижение затрат на доступ в космос является ключевым приоритетом — возможно, даже высший приоритет — за пределами безопасности.

Однако была проблема. Конструктивные параметры SLS требовали транспортного средства Saturn V-scale, способного поднимать 150 метрических тонн на низкую околоземную орбиту. Ни у кого из сотрудников MSFC не было реального опыта работы с гигантскими двигателями LOX/RP-1; сегодня ни одна из имеющихся в мире ракет-носителей не работает в таком масштабе. Так как же стать экспертом в области технологий, которых никто полностью не понимает?

Ник Кейс и Эрин Беттс, два инженера по жидкостным двигателям, работающие на Williams, нашли способ. Хотя ракет-носителей с двигателями F-1 до сих пор нет, настоящие F-1 существуют. Пятнадцать экземпляров прикреплены к трем стекам Saturn V, выставленным на объектах НАСА, включая MSFC; еще десятки разбросаны по стране на обозрение или на хранение. Команда Уильямса осмотрела доступные двигатели и вскоре нашла свою цель: готовый к полету F-1, который был заменен на ракете-носителе, предназначенной для отменяемого Аполлона-19.миссии и вместо этого хранится в хранилище в течение десятилетий. Он был в отличном состоянии.

Кейс и Беттс возглавили интенсивную работу с документами, чтобы реквизировать F-1 со склада и доставить его в свою мастерскую. Им помогал Р. Х. Коутс, более старший член команды Уильямса и ведущий инженер отдела перспективных разработок SLS. Уильямс предложил поддержку и помощь со стороны руководства, но в остальном команде была предоставлена ​​полная свобода действий. После некоторого изучения они обратились к Williams с чисто инженерной просьбой: «Почему бы нам просто не разобрать эту штуку и посмотреть, как она работает?»

Уильямс сказал да. «Это позволило некоторым из наших молодых инженеров получить некоторый практический опыт работы с оборудованием, — сказал он мне, — то, что мы назвали бы подходом к обучению «грязными руками». были ребенком, или газонокосилкой вашего отца, или его радиоприемником. Один из лучших способов научиться работать инженером или кем-то еще — это разобрать его, изучить и задать вопросы».

А потом, надеюсь, построим лучше.

В планах! Планы!

Разборка F-1 началась относительно скромно. Когда команда копалась в двигателе, стало очевидно, что внутренние компоненты в хорошем состоянии. На самом деле, хотя были некоторые свидетельства повреждения дождевой водой, двигатель в целом был в отличной форме.

Сначала команда хотела построить точную компьютерную модель каждого компонента двигателя, чтобы можно было моделировать и симулировать его поведение, но вскоре начала обретать форму другая цель: может быть, только может быть, они могли бы смонтировать некоторые компоненты двигателя. на испытательном стенде и заставить Ф-1 снова заговорить через 40 лет.

Реклама

Почему НАСА работало с древними двигателями вместо того, чтобы строить новый F-1 или полноценный Saturn V? Одна городская легенда гласит, что от ключевых «планов» или «чертежей» давным-давно избавились из-за небрежности или бюрократического надзора. Нет ничего более далекого от правды; каждый клочок документации, созданной в ходе проекта «Аполлон», включая проектную документацию двигателей «Сатурн-5» и F-1, остается в деле. Если воссоздание двигателя F-1 было бы просто вопросом заимствования из какого-то 19Чертежи 60-х годов, НАСА уже сделало бы это.

Типичный проектный документ для чего-то вроде F-1, тем не менее, был создан в условиях жестких сроков и не имел даже самых элементарных форм компьютеризированных средств проектирования. Такой документ просто не может рассказать всю историю оборудования. Каждый двигатель F-1 был собран вручную, и у каждого есть свои недокументированные особенности. Кроме того, процесс проектирования, использовавшийся в 1960-х годах, обязательно был итеративным: инженеры проектировали компонент, изготавливали его, тестировали и смотрели, как он работает. Затем они изменяли дизайн, создавали новую версию и снова тестировали ее. Это будет продолжаться до тех пор, пока дизайн не станет «достаточно хорошим».

Кроме того, хотя принципы, лежащие в основе F-1, хорошо известны, некоторые аспекты его работы просто не были полностью поняты в то время. Прекрасным примером является проблема нестабильности тяги. По мере создания F-1 ранние образцы имели тенденцию взрываться на испытательном стенде. Повторные испытания показали, что проблема была вызвана вращением горящего шлейфа пороха при его сгорании в сопле. Эти вращения будут увеличиваться в скорости, пока не будут происходить тысячи раз в секунду, вызывая сильные колебания тяги, которые в конечном итоге разорвут двигатель на части. Эта проблема могла сорвать программу «Сатурн» и поставить под угрозу крайний срок высадки президента Кеннеди на Луну, но инженеры в конечном итоге использовали набор коротких барьеров (перегородок), торчащих из большой изрешеченной дырами пластины, которая распыляла топливо и жидкий кислород в камеру сгорания (« пластина форсунки»). Эти перегородки гасили колебания до приемлемого уровня, но никто не знал, была ли точная компоновка оптимальной.

Увеличить / Деталь пластины форсунки двигателя F-1 на переднем конце сопла. Топливо и жидкий кислород выбрасываются из этих отверстий под огромным давлением, при этом в каждом кольце чередуются топливо и окислитель. Фотография с двигателя F-1 F-6045, выставленного на всеобщее обозрение в Космическом и ракетном центре США в Хантсвилле.

Ли Хатчинсон

Расположение перегородки «было просто методом проб и ошибок», — объяснил старший инженер по движению Р. Х. Коутс. «Но мы хотели бы смоделировать это и сказать: а что, если убрать одну из этих перегородок?» Поскольку перегородки установлены непосредственно на пластине форсунки, они занимают площадь поверхности, которая в противном случае была бы занята большим количеством отверстий форсунки, распыляющих больше топлива и окислителя; следовательно, они лишают двигатель мощности. «Поэтому, если вы хотите повысить производительность этой штуки, мы можем оценить это с помощью современных аналитических методов и посмотреть, как это повлияет на стабильность вашего горения».

Но до того, как можно было провести какие-либо «горячие» испытания, команда должна была взять физически реальный двигатель F-1 и каким-то образом смоделировать его. Превратить набор файлов САПР в реальный продукт несложно — ну, относительно просто. Однако превращение реального продукта в набор файлов САПР требует некоторой изобретательности, особенно когда этот продукт представляет собой гигантский ракетный двигатель.