2006年2月18日,美國航空航天局決定將J-2X用在戰(zhàn)神一號的第二級,這項決定將把戰(zhàn)神號的研制周期縮短到3年,2013年即可首飛。 2007年8月23日,NASA還專為J-2X發(fā)動機試車在斯坦尼斯航天中心建造了新的試驗基地。 2007年7月16日,NASA正式宣布洛克達因公司承接了總價達12億美元的J-2X研發(fā)合同,并決定將J-2X用于戰(zhàn)神五號的上面級。
正文
J-2火箭發(fā)動機(以下簡稱J-2)是航天飛機主發(fā)動機誕生之前,美國所擁有的最大推力發(fā)動機,以液氫為燃料。洛克達因公司設(shè)計制造。該發(fā)動機將用于美國航空航天局的重返月球計劃。
J-2是土星五號上的主要發(fā)動機,第二級(S-II)裝有五臺,第三級(S-IVB)裝有一臺。土星一號B的第二級裝有一臺。J-2也被提議用在諾瓦火箭的上面級。
在當(dāng)時,J-2的一項重要技術(shù)就是可以在發(fā)動機熄火后自動重啟動。位于S-IVB的那臺發(fā)動機就被要求能點火兩次,第一次燃燒約兩分鐘,將阿波羅飛船送入地球軌道,然后熄火,待機組人員檢查飛船一切正常后,發(fā)動機再次點火6.5分鐘,將飛船加速到第二宇宙速度,飛向月球。
J-2S
1964年,原設(shè)計公司洛克達因為了改進J-2的性能而研發(fā)了這個試驗版本,當(dāng)初名為J-2X(并不是后來的J-2X)。最主要的改動就是將燃氣發(fā)生器循環(huán)換成了tap-offcycle,即將通過燃燒室上的管道供應(yīng)熱氣體,而不是通過獨立的燃燒器。除了要移除發(fā)動機上部分結(jié)構(gòu),這些改動還降低了發(fā)動機啟動的難度并妥善地協(xié)調(diào)了各燃燒室的關(guān)系。
其他的改動還包括節(jié)流系統(tǒng),可變的燃料混合系統(tǒng)。還有一個新的“空閑模式”,它提供很少的推力,可用于在軌機動,或在再次燃燒之前穩(wěn)定燃料箱。
試驗中,洛克達因公司生產(chǎn)了六臺樣機,命名為J-2S。從1965年到1972年,這些樣機總共試車30858秒。1972年,美國當(dāng)局決定不再生產(chǎn)土星五號,該發(fā)動機的研制也告一段落。而美國航空航天局考慮將J-2S用于其他用途,在眾多航天飛機方案中,其中就用用五臺J-2S來驅(qū)動的方案。
J-2T
當(dāng)J-2S的研制工作還在繼續(xù)時,NASA就開始資助另一個研發(fā)項目:給J-2S加裝一個新的塞式噴管。這會更加顯著地提高發(fā)動機的性能。試驗用的兩臺發(fā)動機,J-2T-200k達到了200,000磅力(890kN)的推力,J-2T-250k達到了250,000磅力。和J-2S一樣,J-2T也隨著阿波羅計劃的停止而停止。
J-2X
J-2X是J-2的一個新版本,它將用于星座計劃和未來的載人飛船奧賴恩。原先的計劃是使用兩臺J-2X來驅(qū)動地球出發(fā)站(EDS),每臺J-2X將提供294,000磅力。
奧賴恩飛船有望在2014年首飛。除此之外,J-2X還簡化了奧賴恩的結(jié)構(gòu)。2007年8月23日,美國航空航天局還專為J-2X發(fā)動機試車在斯坦尼斯航天中心建造了新的試驗基地。(SSC)2007年12月到2008年5月間,在試驗基地已用J-2發(fā)動的各組件進行了九次試驗,為研制J-2X做了準(zhǔn)備。
J-2X將比J-2效率更高且更簡單,但比航天飛機發(fā)動機成本低。
技術(shù)參數(shù)
推力(海平面):200,000磅力(890kN)
燃燒時間:500s
比沖:418s(4099m/s)
凈重:3,480磅(1,579kg)
燃燒后重量:3,609磅(1,637kg)
噴口面積比:27.5to1
推進劑:LOX&LH2
混合比例:5.50
制造商:北美航空/洛克達因公司
應(yīng)用:土星一號B&土星五號/S-IVB上面級-一臺土星五號/S-II第二級-五臺
J-2S
真空推力:265,000[[]磅力](1179kN)
真空比沖:436s(4276m/s)
凈重:3,235磅(1,467kg)
帶附件重:3,800磅(1,724kg)
推進劑:LOX&LH2
混合比例:5.50
制造商:洛克維爾/洛克達因
J-2X
真空推力:294,000磅力
真空比沖:448s
凈重:5,450磅
推進劑:LOX&LH2
制造商:洛克達因公司
應(yīng)用:戰(zhàn)神一號上面級&戰(zhàn)神五號上面級-一臺
參考書目
1. Bilstein,RobertE.(2003).StagestoSaturn:atechnologicalhistoryoftheApollo/Saturnlaunchvehicles.Gainesville:UniversityofFloridaPress.ISBN0-8130-2691-1.
2.(1996)世界航天運載器大全.宇航出版社.ISBN7-8003-4758-3.
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