F 1 ракетный двигатель: F-1 (ракетный двигатель) | это… Что такое F-1 (ракетный двигатель)?

Содержание

F-1 (ракетный двигатель) | это… Что такое F-1 (ракетный двигатель)?

F-1 — американский жидкостный ракетный двигатель, разработанный компанией Rocketdyne. Использовался в ракете-носителе Сатурн V. Пять двигателей F-1 использовались на первой ступени Сатурна V, S-IC. До создания жидкостного четырёхкамерного ракетного двигателя РД-170 (тягой 740 тc) ракеты-носителя «Энергия» и твердотопливного ракетного двигателя для бокового ускорителя «Спэйс Шаттла» являлся самым мощным ракетным двигателем. По сей день остаётся самым мощным однокамерным жидкостным ракетным двигателем из реально летавших.

Содержание

1 История создания
2 Конструкция
3 Интересные факты
4 См. также
5 Примечания
6 Ссылки

История создания

F-1 в Космическом ракетном центре США в Хантсвилле

Первоначально F-1 был разработан Рокетдайн в соответствии с запросом ВВС США от 1955 года о возможности создания очень большого ракетного двигателя. Конечным результатом этого запроса стали два разных двигателя — E-1 и более крупный F-1. Двигатель E-1, хоть и успешно прошёл стендовые огневые испытания, но быстро был признан технологически тупиковым вариантом, и отменен в пользу крупного, более мощного F-1. Американские ВВС впоследствии остановили дальнейшую разработку F-1 из-за отсутствия приложений для такого крупного двигателя. Однако НАСА, созданное в этот период времени, оценило пользу, которую может принести двигатель такой мощности, и заключила с Рокетдайн контракт на завершение его разработки. Испытания компонентов F-1 были начаты уже в 1957 году. Первое огневое испытание полностью скомпонованного тестового F-1 было совершено в марте 1959 года.

Семь лет разработок и испытаний двигателей F-1 выявили серьёзные проблемы с нестабильностью процесса горения, которые иногда приводили к катастрофическим авариям.^[1] Работы по устранению этой проблемы первоначально шли медленно, поскольку она проявлялась периодически и непредсказуемо. В конечном итоге инженеры разработали технику подрыва небольших зарядов взрывчатых веществ (которые они называли «бомбами») внутри камеры сгорания во время работы двигателя, что позволило им определить как именно работающая камера отвечает на флуктуации давления. Конструкторы теперь могли быстро экспериментировать с различными форсуночными головками, для выбора наиболее устойчивого варианта. Над этими задачами работали с 1959 по 1961 годы. В окончательной конструкции горение в двигателе было настолько стабильно, что он мог самостоятельно гасить искусственно вызванную нестабильность за десятую долю секунды.

Конструкция

Установка двигателей F-1 на ступень S-IC РН Сатурн-5. Сопловой насадок снимался на время монтажа двигателей.

На 2011 год, разработанный Rocketdyne двигатель F-1 является наиболее мощным однокамерным жидкостным ракетным двигателем в истории из когда-либо летавших (двигатель M-1 имел бо́льшую тягу, и был испытан на стенде, но никогда не использовался). Двигатель использовал в качестве топлива керосин RP-1 и жидкий кислород — в качестве окислителя. Для подачи топлива и кислорода в камеру сгорания использовался турбонасос.

Основной частью двигателя была камера сгорания, в которой смешивались и сгорали топливо и окислитель, создавая тягу. Куполообразная камера в верхней части двигателя служила в качестве распределительного трубопровода подводящего жидкий кислород к форсункам, а также служила как крепление для карданного подвеса, передававшего усилие на корпус ракеты. Ниже этого купола находились форсунки, по которым топливо и окислитель направлялись непосредственно в камеру сгорания, они были сконструированы таким образом, чтобы обеспечить хорошее смешивание и сгорание компонентов. Топливо подводилось к форсуночной головке из отдельного распределительного трубопровода; часть топлива направлялась по 178 трубкам проложенным по всей длине камеры сгорания — которая занимала почти всю верхнюю половину сопла — и возвращалась обратно охлаждая камеру.

Выхлопные газы из газогенератора использовались для вращения турбины приводившей в движение отдельные насосы для топлива и окислителя, питающие системы камеры сгорания. Газогенератор вращал турбину со скоростью 5 500 об/мин, давая мощность в 55 000 лошадиных сил (41 МВт). Топливный насос прокачивал 58 564 литров керосина RP-1 за минуту, в то время как насос окислителя 93 920 л жидкого кислорода за минуту. С точки зрения условий работы, турбонасос был способен выдерживать диапазон температур от температуры газогенераторного газа в 800 °C (1 500 °F), до температуры жидкого кислорода в −180 °C (-300 °F). Топливо использовалось также для смазки^{[источник не указан 787 дней]} и охлаждения подшипников турбины.

Огневые испытания двигателя F-1 на базе ВВС Эдвардс.

Ниже камеры сгорания располагался сопловой насадок занимавший приблизительно половину длины двигателя. Этот насадок повышал степень расширения двигателя от 10:1 до 16:1. Выхлоп газогенератора турбонасоса выводился к насадку с помощью большого, суживающегося трубопровода, этот относительно холодный газ образовывал слой, защищавший сопловой насадок от горячих (3 200 °C, 5 800 °F) выхлопных газов из камеры сгорания.^[2]

F-1 сжигал 1 789 кг (3 945 фунтов) жидкого кислорода и 788 кг (1 738 фунтов) керосина RP-1 каждую секунду работы, производя 6,7 МН (1 500 000 фунт-сил) тяги. Это равно скорости вытекания 1 565 л (413,5 галлонов) жидкого кислорода и 976 л (257,9 галлонов) керосина в секунду. В течение своих двух с половиной минут работы, пять двигателей F-1 поднимали ракету-носитель Сатурн-5 на высоту 68 км, придавая ей скорость 9 920 км/ч. Объединённый расход жидкости у пяти двигателей F-1 в РН Сатурн-5 составлял 12 710 л (3 357 галлонов) в секунду, что могло опустошить 110 000 литровый (30 000 галлонов) плавательный бассейн за 8,9 секунд^[2]. Один двигатель F-1 имел бо́льшую тягу(690 т), чем все три главных двигателя шаттлов (SSME), вместе взятые. ^[3] И почти вдвое большую тягу, чем вся двигательная установка ракеты «Союз»(первая и вторая ступени,32 камеры сгорания), имеющая взлетную тягу 407 т

Интересные факты

Так как отработанный генераторный газ подавался внутрь сопла для охлаждения насадка, яркость пламени реактивной струи вблизи сопла двигателя была значительно снижена, что хорошо заметно на кадрах с запусков Сатурн-5 и с огневых испытаний F-1.

См. также

ЖРД J-2 — использовался в лунной программе
ЖРД РД-270 — аналогичный по классу советский двигатель 60-х годов XX века, не вышедший из стадии испытаний
ЖРД РД-170 — более мощный советский/российский четырехкамерный двигатель

Примечания

↑ Ellison, Renea & Moser, Marlow, «Combustion Instability Analysis and the Effects of Drop Size on Acoustic Driving Rocket Flow», Huntsville, Alabama: Propulsion Research Center, University of Alabama in Huntsville, <http://reap. uah.edu/publications/Ellison.pdf>
↑ ¹ ² «Saturn V News Reference: F-1 Engine Fact Sheet», National Aeronautics and Space Administration, December 1968, сс. 3-3,3-4, <http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/documents/F-1_Engine.pdf>. Проверено 1 июня 2008.
↑ «NSTS 1988 News Reference Manual», NASA, <http://science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/sts_overview.html#sts_overview>. Проверено 3 июля 2008.

Ссылки

F-1 в Encyclopedia Astronautica
Ступени Сатурна
Apollo Saturn Reference Page
Видео наземных испытаний F-1 на YouTube

F-1 (ракетный двигатель) | это… Что такое F-1 (ракетный двигатель)?

Содержание

1 История создания
2 Конструкция
3 Интересные факты
4 См. также
5 Примечания
6 Ссылки

История создания

F-1 в Космическом ракетном центре США в Хантсвилле

Конструкция

Установка двигателей F-1 на ступень S-IC РН Сатурн-5. Сопловой насадок снимался на время монтажа двигателей.

Огневые испытания двигателя F-1 на базе ВВС Эдвардс.

F-1 сжигал 1 789 кг (3 945 фунтов) жидкого кислорода и 788 кг (1 738 фунтов) керосина RP-1 каждую секунду работы, производя 6,7 МН (1 500 000 фунт-сил) тяги. Это равно скорости вытекания 1 565 л (413,5 галлонов) жидкого кислорода и 976 л (257,9 галлонов) керосина в секунду. В течение своих двух с половиной минут работы, пять двигателей F-1 поднимали ракету-носитель Сатурн-5 на высоту 68 км, придавая ей скорость 9 920 км/ч. Объединённый расход жидкости у пяти двигателей F-1 в РН Сатурн-5 составлял 12 710 л (3 357 галлонов) в секунду, что могло опустошить 110 000 литровый (30 000 галлонов) плавательный бассейн за 8,9 секунд^[2]. Один двигатель F-1 имел бо́льшую тягу(690 т), чем все три главных двигателя шаттлов (SSME), вместе взятые.^[3] И почти вдвое большую тягу, чем вся двигательная установка ракеты «Союз»(первая и вторая ступени,32 камеры сгорания), имеющая взлетную тягу 407 т

Интересные факты

Так как отработанный генераторный газ подавался внутрь сопла для охлаждения насадка, яркость пламени реактивной струи вблизи сопла двигателя была значительно снижена, что хорошо заметно на кадрах с запусков Сатурн-5 и с огневых испытаний F-1.

См. также

ЖРД J-2 — использовался в лунной программе
ЖРД РД-270 — аналогичный по классу советский двигатель 60-х годов XX века, не вышедший из стадии испытаний
ЖРД РД-170 — более мощный советский/российский четырехкамерный двигатель

Примечания

↑ Ellison, Renea & Moser, Marlow, «Combustion Instability Analysis and the Effects of Drop Size on Acoustic Driving Rocket Flow», Huntsville, Alabama: Propulsion Research Center, University of Alabama in Huntsville, <http://reap.uah.edu/publications/Ellison.pdf>
↑ ¹ ² «Saturn V News Reference: F-1 Engine Fact Sheet», National Aeronautics and Space Administration, December 1968, сс. 3-3,3-4, <http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/documents/F-1_Engine.pdf>. Проверено 1 июня 2008.
↑ «NSTS 1988 News Reference Manual», NASA, <http://science. ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/sts_overview.html#sts_overview>. Проверено 3 июля 2008.

Ссылки

F-1 в Encyclopedia Astronautica
Ступени Сатурна
Apollo Saturn Reference Page
Видео наземных испытаний F-1 на YouTube

Ф-1

Главная — Поиск — Обзор — Алфавитный указатель: 0- 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9
A- B- C- D- E- F- G- H- I- J- K- L- M- N- O- P- Q- R- S- T- U- V- W- X- Y- Z

Ф-1

Двигатель F-1
Предоставлено: © Mark Wade

Ракетный двигатель Rocketdyne LOx/керосин. Самый большой жидкостный ракетный двигатель из когда-либо разработанных и испытанных. Серьезные проблемы со стабильностью горения были решены во время разработки, и он ни разу не вышел из строя в полете. Первый полет 1967.

Дата : 1959. Номер : 65 . Тяга : 7 740,50 кН (1 740 134 фунт-сила). Масса без топлива : 8 391 кг (18 498 фунтов). Удельный импульс : 304 с. Удельный импульс уровня моря : 265 с. Время горения : 161 с. Высота : 5,64 м (18,50 футов). Диаметр : 3,72 м (12,20 фута).

Используется в Сатурн ИС. Самый большой из когда-либо разработанных ракетных двигателей с жидкостным двигателем, он представлял собой невероятное развитие по порядку величины по сравнению с двигателем класса тяги 150 000 фунтов, разработанным для Навахо, Юпитера, Тора, Атласа, Титана I и Сатурна I. Серьезные проблемы со стабильностью сгорания были решены во время развития, и он никогда не подводил в полете. Предлагается для использования на Nova NASA-1; Нова А-1; Нова НАСА-2; Джарвис-1; Нова Б-1; Нова 59-4-2; Сатурн МЛВ 5-23Л-0; Сатурн С-ИБ-2; Нова 59-4-1; Нова 60-8-1; Сатурн S-ID; Сатурн С-ИБ-4. Сатурн V S-1C Стадия. Предназначен для бустерных приложений. Газогенератор с насосным питанием.

Тяга (sl): 6 747 500 кН (1 516 898 фунтов силы). Тяга (сл): 688 062 кгс. Двигатель: 8 391 кг (18 498 фунтов). Давление в камере: 70,00 бар. Соотношение площадей: 16. Состав пороха: Lox/RP-1. Соотношение тяги к массе: 94.0680252651651. Соотношение окислителя и топлива: 2.27. Коэффициент тяги вакуума: 1,815664036964. Коэффициент тяги над уровнем моря: 1,58709260839257.

Подтемы

F-1A Rocketdyne LOx/керосиновый ракетный двигатель конструкции 1968 года. Усовершенствованная версия F-1, которая должна была использоваться в любом последующем производстве ракет-носителей Saturn. Предназначен для бустерных приложений. Газогенератор с насосным питанием.

Страна : США.
Ракеты-носители : Нова НАСА,
Нова Б,
Нова С,
Нова 8L Мод,
Нова Д,
Нова 9Л,
Сатурн С-4,
Нова 4Л,
Нова А,
Сатурн С-3,
Сатурн С-5,
Сатурн С-3В,
Сатурн С-4В,
Сатурн С-3БН,
Сатурн С-5Н,
Нова 8Л,
Сатурн С-8,
Сатурн МЛВ-В-4(С),
Сатурн МЛВ-В-1А,
Сатурн МЛВ-В-4(С)-А,
Сатурн ИНТ-20,
Сатурн ИНТ-21,
Сатурн МЛВ-В-4(С)-Б,
Ракета-носитель Джарвис.
Пропелленты : Lox/керосин.
Стадии : Сатурн IC,
Джарвис-1,
Новая 59-4-1,
Новая 59-4-2,
Нова НАСА-1,
Нова НАСА-2,
Модуль Нова 2 Ф-1,
Новая 60-8-1,
Нова 9Л-1,
Нова 9Л-2,
Нова А-1,
Нова Б-1,
Сатурн С-ИБ-2,
Сатурн С-ИБ-4,
Сатурн S-IC-8,
Сатурн ИС C-3B,
Сатурн ИС C-4B,
Сатурн ИС С-5А,
Saturn IC-плоская переборка,
Сатурн МС-IC-1A,
Сатурн МЛВ 5-23Л-0,
Сатурн МС-ИК-4(С)Б,
Сатурн МС-IC/260,
Сатурн МС-ИК-23(Л),
Сатурн МС-LRB-23(Л),
Ступень Saturn S-IC-TLB,
Сатурн S-ID Sustainer-1,
Сатурн S-ID Booster,
Сатурн S-ID Sustainer.
Агентство : Рокетдайн.
Библиография : 225.

Фотогалерея

F-1
Кредит: Boeing / Rocketdyne

Вернуться к началу страницы

Главная — Поиск — Обзор — Алфавитный указатель: 0- 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9
A- B- C- D- E- F- G- H- I- J- K- L- M- N- O- P- Q- R- S- T- U- V- W- X- Y- Z

Как НАСА 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, которая доставила Соединенные Штаты мимо Советского Союза к серии 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 созданных; 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. 0138 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), задуманная как огромная система для подъема тяжелых грузов, которая будет соперничать 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″Уничтожение 0139 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 было бы неплохо 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 — вне 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 в 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, несмотря на некоторые признаки повреждения дождевой водой, двигатель в целом был в отличной форме.

Сначала команда хотела построить точную компьютерную модель каждого компонента двигателя, чтобы можно было смоделировать и смоделировать 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 простых 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

Устройство 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.

Posted inДвигатель