M-1火箭發(fā)動機是有史以來被設(shè)計并測試過的最大的液氫液氧火箭發(fā)動機。M-1火箭發(fā)動機被設(shè)計為海平面推力6670千牛（150萬磅力），真空推力8000千牛（180萬磅力）。如果完成，M-1火箭發(fā)動機將比著名的F-1火箭發(fā)動機更強大、更高效。
研究歷程
當(dāng)美國航空航天局（NASA）在1958年成立時，就開始計劃登月。他們的阿波羅計劃要求直接著陸月球表面，這需要一枚強大的火箭，將航天器發(fā)射到地球低軌道。在NASA接管韋納·馮·布勞恩為美國軍方設(shè)計的“土星系列”運載火箭之前，他們沒有自己的超大型火箭設(shè)計。于是，他們啟動了一個名為新星火箭的研究計劃。最初，NASA對有效載荷要求相當(dāng)小。最優(yōu)秀的新星火箭設(shè)計使用了四臺F-1發(fā)動機作為一級，能運送23,000千克（50,000磅）的有效載荷。這些設(shè)計于1959年1月27日提交給德懷特·德森·艾森豪威爾總統(tǒng)。
然而，阿波羅計劃對載荷的要求迅速增長。計劃需要向月球發(fā)射三名航天員與一艘4500千克（10,000磅）的航天器，這需要往地球低軌道發(fā)射57,000千克（12.5萬磅）的載荷。擁有這種能力的新星火箭需要多達8臺F-1發(fā)動機作為第一級，還需要更強大的上面級，即需要M-1發(fā)動機。因此，在短暫的時間內(nèi)，M-1發(fā)動機被選定用于美國航空航天局和空軍的登月計劃。
1961年，約翰·肯尼迪宣布，要在十年之內(nèi)將航天員送往月球。經(jīng)過短暫的爭論，NASA的計劃獲勝了。然而，制造新星火箭需要NASA當(dāng)時并不具有的強大的生產(chǎn)能力，而且NASA不清楚在1970年之前能否及時啟動火箭的建造。到1962年，他們決定使用沃納·馮·布勞恩的土星系列火箭設(shè)計，該設(shè)計經(jīng)歷了重制后，可以在加利福尼亞州和路易斯安那州的現(xiàn)有設(shè)施中建造火箭。
在土星系列火箭被選后，M-1發(fā)動機就被放棄了。但在不久后，在火星上載人登陸的計劃被提出了。即使用像阿波羅計劃那樣的盡可能輕量化的方案，火星任務(wù)也需要大約450噸的低地球軌道運載能力。于是新的新星火箭計劃上馬了。
新設(shè)計使用M-1發(fā)動機作為其第二級引擎，但還要求更高的運載能力。為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，M-1發(fā)動機的推力從5300千牛（120萬磅力）提升到6670千牛（150萬磅力）。設(shè)計師加大了渦輪泵的動力，使其能產(chǎn)生8000千牛（180萬磅力）的真空推力，并且有潛力產(chǎn)生高達8900千牛（200萬磅力）的推力。此外，M-1發(fā)動機甚至被考慮用于許多其他火箭的第一級，代替F-1火箭發(fā)動機或4.6米（180英寸）的固體火箭發(fā)動機。
隨著阿波羅計劃的擴大，美國航空航天局開始為M-1發(fā)動機項目削減資金，以便首先完成與土星五號火箭有關(guān)的設(shè)計。在1965年，NASA提出了土星五號火箭的升級版本，其第二級使用的是五臺J-2火箭發(fā)動機，而不是M-1發(fā)動機。
在阿波羅計劃的后期，NASA關(guān)于資金的預(yù)期并不樂觀，于是決定終止一部分項目。結(jié)果新星火箭項目于1966年下馬，M-1發(fā)動機也隨之下馬。關(guān)于M-1發(fā)動機的設(shè)計就此結(jié)束。
技術(shù)說明
M-1使用燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)，它的氫氣和液氧的渦輪泵完全分開，而不是共用一個渦輪泵。M-1使用的液氫和液氧泵是當(dāng)時有史以來最強大的，液氫泵的功率為55，000千瓦（7.5萬馬力），液氧泵的功率為20,000千瓦（2700馬力）。
在大多數(shù)美式設(shè)計中，燃?xì)獍l(fā)生器發(fā)動機從渦輪機中直接排出廢氣。而對于M-1，它的渦輪機廢氣溫度相對更低，所以將其引導(dǎo)到發(fā)動機裙部下部的冷卻管中。這意味著僅需要在發(fā)動機的高熱區(qū)域（燃燒室，噴嘴和裙部的上部部分）用液態(tài)氫冷卻，從而顯著降低冷卻管線的復(fù)雜性。廢氣在約371°C（700°F）進入裙部區(qū)域，加熱到約538°C（1000°F），然后通過裙部末端的一系列小噴嘴排出。廢氣產(chǎn)生了120 kN（28,000磅力）的推力。
啟動發(fā)動機時，需要使用儲存在單獨的高壓容器中的氦氣驅(qū)動泵。之后，燃料流入主燃燒室和燃?xì)獍l(fā)生器。主燃燒室由電點火點燃，然后火焰延伸到燃燒區(qū)域。關(guān)閉發(fā)動機時，只需簡單地切斷燃?xì)獍l(fā)生器的燃料供應(yīng)，渦輪泵就會自身減速，最終關(guān)閉主燃燒室。
M-1在設(shè)計時，建造了一些渦輪泵和其他組件用于測試。在項目正式施行到下馬的三年中，共建成了八個燃燒室（其中兩個沒有冷卻系統(tǒng)），十一個燃?xì)獍l(fā)生器，四個液氧泵以及未完成的四個液氫泵。 ?
參考資料 >