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[信息] J-2火箭发动机

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发表于 2008-12-2 11:34:14 | 显示全部楼层

J-2火箭发动机

J-2火箭发动机(以下简称J-2)是航天飞机主发动机诞生之前,美国所拥有的最大推力液氢液氧发动机。洛克达因公司设计制造。该发动机将用于NASA的重返月球计划。

J-2是土星五号上的主要发动机,第二级(S-II)装有五台,第三级(S-IVB)装有一台。土星一号B的第二级装有一台。J-2也被提议用在诺瓦火箭的上面级。

在当时,J-2的一项重要技术就是可以在发动机熄火后自动重启动。位于S-IVB的那台发动机就被要求能点火两次,第一次燃烧约两分钟,将阿波罗飞船送入地球轨道,然后熄火,待机组人员检查飞船一切正常后,发动机再次点火6.5分钟,将飞船加速到第二宇宙速度,飞向月球。

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土星五号第二级,装配五台J-2发动机

J-2S

1964年,原设计公司洛克达因为了改进J-2的性能而研发了这个试验版本,当初名为J-2X(并不是后来的J-2X)。最主要的改动就是将燃气发生器循环换成了tap-off cycle,即将通过燃烧室上的管道供应热气体,而不是通过独立的燃烧器。除了要移除发动机上部分结构,这些改动还降低了发动机启动的难度并妥善地协调了各燃烧室的关系。

其他的改动还包括节流系统,可变的燃料混合系统。还有一个新的“空闲模式”,它提供很少的推力,可用于在轨机动,或在再次燃烧之前稳定燃料箱。

试验中,洛克达因生产了六台样机,命名为J-2S。从1965年到1972年,这些样机总共试车30858秒。1972年,美国当局决定不再生产土星五号,该发动机的研制也告一段落。而NASA考虑将J-2S用于其他用途,在众多航天飞机方案中,其中就用用五台J-2S来驱动的方案

J-2T

当J-2S的研制工作还在继续时,NASA就开始资助另一个研发项目:给J-2S加装一个新的塞式喷管。这会更加显着地提高发动机的性能。试验用的两台发动机,J-2T-200k达到了200,000 磅力 (890 kN)的推力,J-2T-250k达到了250,000磅力。和J-2S一样,J-2T也随着阿波罗计划的停止而停止。

J-2X

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J-2X发动机的概念图

J-2X是J-2的一个新版本,它将用于星座计划和未来的载人飞船奥赖恩。原先的计划是使用两台J-2X来驱动地球出发站(EDS),每台J-2X将提供294,000磅力。[1]

2006年2月18日,NASA决定将J-2X用在战神一号的第二级,这项决定将把战神号的研制周期缩短到3年,2013年即可首飞。而奥赖恩飞船有望在2014年首飞。除此之外,J-2X还简化了奥赖恩的结构。2007年8月23日,NASA还专为J-2X发动机试车在斯坦尼斯航天中心建造了新的试验基地。(SSC) [2] 2007年12月到2008年5月间,在试验基地已用J-2发动的各组件进行了九次试验,为研制J-2X做了准备。[3]

J-2X将比J-2效率更高且更简单,但比航天飞机发动机成本低。2007年7月16日,NASA正式宣布洛克达因承接了总价达12亿美元的J-2X研发合同,并决定将J-2X用于战神五号的上面级。[4]

技术参数

J-2

推力(海平面): 200,000 磅力 (89吨)
燃烧时间: 500 s
比冲: 418 s (4099 m/s)
净重: 3,480 磅 (1,579 kg)
燃烧后重量: 3,609 磅 (1,637 kg)
喷口面积比: 27.5 to 1
推进剂: LOX & LH2
混合比例: 5.50
制造商: 北美航空/洛克达因
应用: 土星一号B & 土星五号 / S-IVB上面级 - 一台 土星五号 / S-II 第二级 - 五台

J-2S

真空推力: 265,000 磅力 (118吨)
真空比冲: 436 s (4276 m/s)
净重: 3,235 磅 (1,467 kg)
带附件重: 3,800 磅 (1,724 kg)
推进剂: LOX & LH2
混合比例: 5.50
制造商: 洛克维尔/洛克达因

J-2X


真空推力: 294,000 磅力(130吨)
真空比冲: 448 s
净重: 5,450 磅
推进剂: LOX & LH2
制造商: 洛克达因
应用: 战神一号上面级 &战神五号上面级 - 一台

 楼主| 发表于 2008-12-2 11:36:16 | 显示全部楼层
NASA与普·惠-洛克达因公司签署价值12亿美元的合同,普惠公司将设计、研制、试验以及评估J-2X发动机,J-2X发动机是“战神”I与“战神”V火箭的上面级发动机。

  合同包含地面发动机和试飞发动机,新合同中,NASA增加了一台研发发动机,发动机总数达到了8台。此份合同将使普·惠洛克达因始于2006年6月2日的工作继续开展。该合同的执行期将持续到2012年12月31日。运行任务使用的发动机将通过另一份合同购买。

  J-2X发动机由两个前身发展而来,一个是J-2发动机,该发动机推进“阿波罗”时代的“土星”IB和“土星”V火箭;另一个是J-2S发动机,是J-2发动机的简化型号,于20世纪70年代初研制并试验。普·惠洛克达因公司设计并研发了J-2与J-2S发动机,并负责了这两种发动机的生产、翻新与改进。J-2X发动机将进行重要升级,以满足“战神”火箭更高的性能与可靠性需求。J-2X发动机推力可达29.4万磅,较原有的“阿波罗”时代发动机提高了6万磅。该发动机设计在58公里处启动,并可重新启动将航天器送至地球轨道外。

  该发动机的设计制造还将引入多种新技术,现代化的电子设备将被引入运用了多种机械部件的设计中。发动机首次地面试验计划于2010年3月在斯坦尼斯航天中心进行。首次载人飞行试验计划在2013年进行。

  J-2X上面级发动机项目由NASA马歇尔航天飞行中心管理。由于该项目非常依赖“土星”火箭和“阿波罗”航天器的设计概念,“阿波罗”月球计划的工程师们也将为该项目提供咨询。
 
“战神”I是直线型两级火箭,将把“猎户座”乘员探索飞行器运送至低地球轨道。火箭第一级由一个可重复使用固体推进剂火箭助推器(类似航天飞机使用的助推器)外加一个第五段组成。第二级(即上面级)由J-2X液氧与液氢主发动机和新型上面级燃料箱组成。

  “战神”V火箭将发射各种类型的科学与探索载荷,以及飞向月球与火星所需的关键组件。“战神”V是一枚重型运载火箭,第一级包括了安置在一个较大的航天飞机外贮箱下的五台RS-68液氧、液氢发动机,以及两个五段式固体推进剂火箭助推器。第二级使用J-2X发动机。

  2007年8月末,NASA应当公布“战神”I上面级的建造商。目前的竞争者是波音公司对抗ATK公司领导的项目团队。 单独的火箭航电设备系统合同将于12月初授出
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