Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США

Спейс Шаттл. Общее описание системы

Основные характеристики подготовленной в 1981 г. к эксплуатации МТКС «Спейс Шаттл» стали такими:

— стартовая масса — 2040 т;

— длина — 56,1 м;

— высота — 23,3 м;

— масса полезного груза: — 25 т (орбита высотой 204 км, наклонением 28°), 18,6 т (204 км, 57°), 13,4 т (204 км, 98°, при запуске с базы Ванденберг).

Вертикальный старт транспортной системы обеспечивается тремя двигателями SSME орбитальной ступени с общей тягой 537 т и двумя твердотопливными ускорителями с максимальной тягой по 1500 т.

Для эксплуатации в составе МТКС было изготовлено четыре орбитальных ступени: «Колумбия» («Columbia» — «Земля Колумба»), «Челленджер» («Challenger» — «Бросающий вызов»), «Дискавери» («Discovery» — «Открытие») и «Атлантис» («Atlantis» — «Атлантический»). Длина каждой ступени составляет 37,2 м, размах крыла — 23,8 м, высота — 17,3 м (на шасси), масса конструкции — 78—82 т (в зависимости от модели ОС), масса при посадке — 104 т. С низкорасположенным крылом двойной стреловидности (81° по наплыву и 45° в концевой части) изделие имеет аэродинамическое качество 1,3 на гиперзвуковых скоростях и 4,4 на дозвуковом режиме.

Возможности многоразового применения ОС обеспечиваются теплозащитными покрытиями, предохраняющими конструкцию изделия от нагрева свыше 175 °С (предельно допустимое значение температуры на внутренней обшивке кабины экипажа определено в 49 °С, в отсеке полезного груза 93 °С). На орбитальных ступенях МТКС применяются четыре основных типа теплозащиты:

— армированный углерод-углеродный материал RCC (Reinforced Carbon-Carbon), покрывающий участки ступени с максимальным (до 1650 °С) нагревом при сходе с орбиты (из этого материала целиком изготавливается носовая часть и наборные секции передней кромки крыла);

— высокотемпературное покрытие HRSI (High-temperature Reusable Surface Insulation) выполнено из кварцевого волокна повышенной чистоты. Этот материал выпускается в виде плиток размерами 15 х 15 см и толщиной 2—10 см. Верхняя и боковые грани плитки покрываются боросиликатным стеклом, которое придает ей прочность и влагонепроницаемость; кроме того, добавленный в покрытие пигмент черного цвета обеспечивает требуемые излучающие характеристики. Плитки HRSI наносятся на участки с температурой нагрева 650—1260 °С: на всю нижнюю поверхность ступени, включая крыло и управляющие щитки, переднюю кромку киля, нижнюю часть боковых стенок передней и средней секций фюзеляжа. Стандартные плитки HRSI имеют плотность 144 кг/м³, хотя для некоторых участков поверхности ступени (в сочленении носка с фюзеляжем, для окантовки створок шасси, заглушек топливных магистралей и т.п.) применяются образцы с плотностью 354 кг/м³. В целях облегчения конструкции плитки последнего типа постепенно заменяются новым материалом Fibrous Refracting Composite Insulation (FRCI) плотностью 193 кг/м3. Отличительной особенностью плиток FRCI является 20%-ная добавка в кварцевую матрицу алюмо-боросиликатных нитей);

— низкотемпературное покрытие LRSI (Low-temperature Reusable Surface Insulation) плотностью 144 кг/м3 аналогично материалу HRSI. (Единственным отличием этих плиток от предыдущих является отсутствие в боросиликатном покрытии черного пигмента. Имеющие белый цвет плитки LRSI устанавливаются на участках с температурой 370—650 °С: частично верхняя поверхность крыла (зоны у передних кромок и на законцовках), киль, верхняя и боковые поверхности передней части фюзеляжа, область крепления створок отсека полезного груза. Плитки LRSI поэтапно заменяются гибкими панелями Advanced FRSI (Flexible Reusable Surface Insulation) плотностью 96 кг/м3 и толщиной 1,1—2,4 см. Эти панели созданы на базе покрытия FRSI);

— материал FRSI, представляющий собой белую силиконовую резину на войлочной основе Nomex, применяется в зонах, нагреваемых до 370 °С: верхняя часть крыла, створки отсека полезного груза, хвостовая часть фюзеляжа. Панели FRSI изготавливаются в виде листов размером 90 х 120 см и толщиной до 1,6 см.

^{Испытания двигателя SSME}

Всего на орбитальной ступени МТКС «Спейс Шаттл» устанавливается 27,5—30 тыс. плиток и гибких панелей общей массой 7—8,5 т, что составляет 9—10% от «сухой» массы изделия.

Выбор типа двигательной установки орбитальной ступени МТКС и последующая разработка кислородно-водород-ного двигателя SSME («Space Shuttle Main Engine») стали одним из важнейших этапов реализации программы «Спейс Шаттл». Контракт на создание этого ЖРД фирма «Rocketdyne», являвшаяся подразделением корпорации «Rockwell International», получила летом 1971 г.

Уникальность двигателя SSME заключается в его соответствии различным технико-эксплуатационным требованиям, ранее не предъявлявшимся ни к одному из ракетных двигателей:

— тяга в вакууме — 213 т;

— широкий диапазон дросселирования тяги;

— ресурс — 55 полетов (или 7,5 ч общей наработки);

— низкие затраты на обслуживание и ремонт.

Высокие энергетические характеристики двигателя SSME были достигнуты путем выбора замкнутой схемы работы изделия с дожиганием газогенераторного газа и существенного по сравнению с другими криогенными ЖРД повышения давления в камере сгорания до 204 кг/см² (у двигателей J-2 тягой 102 т и RL-10A-3 тягой 7,5 т этот параметр составляет 55 и 32 кг/см² соответственно).

<<<Назад Страница 43 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz