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[信息] 航天飞机主发动机SSME

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发表于 2008-12-1 11:25:33 | 显示全部楼层

航天飞机主发动机SSME

航天飞机主发动机Space Shuttle Main EngineSSME,以下简称“主发动机”)是普惠公司洛克达因分部为航天飞机设计的主发动机,在公司内部也称为 RS-24

简介

主发动机是一种非常复杂的动力装置,以外储箱中的液氢/液氧为推进剂。每台发动机在起飞时能提供大约1.8 MN(400,000 磅力)的推力。航天飞机每次飞行归来后,发动机都将被卸下交给航天飞机主发动机加工厂(SSMEPF)进行维护检测,替换一些部件。

主发动机能够在极端温度工作,氢燃料的储藏温度度-253°C (-423°F),而燃烧室的温度可达3,300 °C(6,000 °F),高于铁的沸点。将主发动机的燃料泵用于排水,一个家用游泳池的水可在25秒内排尽。

主发动机的动作流程是:附加燃料箱中的推进剂通过脐带管进入航天飞机,然后进入三条并行管道,通过工作泵供给给燃烧室。

 楼主| 发表于 2008-12-1 11:27:36 | 显示全部楼层
氧化剂系统<div class="thumb tleft"><div class=thumbinner style="WIDTH: 202px"> <div class=thumbcaption><div class=magnify></div>SSME的主要部件</div></div></div>

低压氧化剂涡轮泵(LPOTP)是一个靠液氧带动的六级涡轮驱动的轴流泵,尺寸为450mm×450mm。转速约5,150 rpm,它将液氧的压力从0.7MPa增加到2.9 MPa,加压后的液氧供给到高压氧化剂涡轮泵(HPOTP),从而保证在高压状态下工作的HPOTP不会产生空穴

HPOTP由两个连接在同一主轴的单级离心泵(一个主泵,一个预燃泵)组成,由一台两级高温涡轮驱动,尺寸为600mm×900mm,由法兰片连接在高温歧管上,转速约28,120 rpm,主泵将液氧压力从2.9MPa增加到30 MPa。加压液氧被分成几路,一路用来驱动LPOTP,其余大部分液氧流向燃烧室。剩余一小部分送往液氧热交换机,控制这部分液氧的是一种“防溢阀”,当热量将液氧转化为气体时,阀门才打开。一部分氧气通过专用管道进入附加燃料箱,挤压液氧;另一部分氧气进入预燃泵,驱动预燃泵将液氧压力从30MPa增加到51 MPa。

HPOTP的涡轮和泵装在同一转轴上。涡轮中的高温燃料气与主泵里的液氧混合可能导致事故,为了防止事故发生,涡轮与泵由充满氦气的空穴隔开,氦气气压降低将触发发动机自动停车。

 楼主| 发表于 2008-12-1 11:29:08 | 显示全部楼层
氢燃料系统

低压燃料涡轮泵(LPFTP)是一个靠氢气带动的二级涡轮驱动的轴流泵,尺寸450mm×600mm,转速约16,185 rpm,它将液氢的压力从0.2MPa增加到1.9 MPa,并将之供给高压燃料涡轮泵(HPFTP)。涡轮泵安装在与LPOTP相对的位置上。

HPFTP是一台三级离心泵,由一台两级高温涡轮驱动,尺寸为550mm×1100mm,由法兰片连接在高温歧管上,转速约35,360 rpm,它将液氢的压力从1.9MPa增加到45 MPa。高压液氢流过主阀门后分为三路:一路流经燃烧室外壳用以冷却,一部分氢气流回LPFTP,驱动LPFTP的涡轮,一小部分氢气被送回附加燃料箱中给液氢箱增压,其余氢气注入燃烧室;第二路通过喷嘴后气化加入第三路,随后送入预燃室。

为避免LPFTP到HPFTP的管道周围生成液态空气,设计师采取了必要的隔热措施。

 楼主| 发表于 2008-12-1 11:30:01 | 显示全部楼层

预燃室和推力控制系统

<div class="thumb tleft"><div class=thumbinner style="WIDTH: 302px"> <div class=thumbcaption><div class=magnify></div>轨道器加工厂(OPF)中正在安装一号主发动机</div></div></div>

氧化剂和燃料的预燃室焊接在高温歧管上。电弧点火器位于喷射器的中央,这个双备份点火器由发动机控制器控制,在发动机启动后依次工作来点燃每个预燃室,大约三秒后,燃烧能自我维持,点火器关闭。预燃室产生的高温富燃料气体用以驱动高压涡轮泵。氧化剂的预燃轮和预燃泵;燃料的预燃室的高温气驱动HPFTP的涡轮。

HPOTP和HPFTP涡轮的转速依赖于预燃室中控制氧化剂流量的阀门的开启程度,发动机控制器控制通过控制阀门开闭来达到控制推力的目的。氧化剂和燃料预燃室阀门共同作用,产生6:1的推进剂混合比。

冷却控制系统

冷却剂控制阀安装在燃烧室的冷却旁路管上,发动机启动前,阀门都是完全开启的。在发动机运转过程中,阀门可呈100%开启以实现100%至109%的冷却效果;或呈66.4%至100%开启,以实现65%至100%的冷却效果。

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