До Луны около 400 тысяч километров, чтобы туда отправить пилотируемый корабль, понадобятся невероятные усилия. Для этого и был создан ракетный двигатель F-1, который как утверждается, сжигал 5 тонн топлива за 1 секунду.
Но возможно ли это?
Однокамерный жидкостный ракетный двигатель F-1 не просто так является самым мощным в мире, для своего класса и времени. На первой ступени ракеты Сатурн-5, было установлено целых 5 таких двигателей.
Для начала разберемся, каким количеством ракетного топлива должна быть заправлена ракета.
Очевидно, что это не одна сотня топлива, большая часть из которого израсходуется пока космический корабль будет доставлен на орбиту Земли. Еще не маловажный момент это стартовая масса ракеты, где 90% составляет как раз ракетное топливо, а стартовая масса ракеты Сатурн-5 это более 3000 тонн.
Уже через 2 минуты после старта израсходуется большая часть топлива ракеты. Его перекачивает турбонасосный агрегат, создавая безумную энергию способную поднимать тысячи тонн груза в воздух. Все отработанное и сожженное топливо выбрасывается через сопла ракеты. В этот момент турбонасосы двигателя с давлением более 1 тысячи атмосфер работают на пределе.
Топливо и окислитель находятся в разных баках в жидком виде. Через трубопроводы они попадают в камеру сгорания, перемешиваются и сгорают. Здесь газогенераторный газ состоящий примерно на 97% из кислорода поступает на вход в смесительную головку камеры сгорания. Остаточные газы выходят через сопло, образуя реактивную тягу.
Для того чтобы расходовать 5 тонн топлива за 1 секунду, необходима самая совершенная инженерная техника.
Без сомнения, такими агрегатами двигателя являются газогенератор и турбонасосный агрегат, где первый преобразует топливо в газ направляя его в турбину, которая является частью турбонасосного агрегата. На вал насосов передается чудовищный крутящий момент.
Насос горючего у F-1 двухступенчатый, где часть горючего после 1 ступени подается на 2, а уже из 2 ступени поступает в газогенератор. Большая часть горючего 1 ступени поступает в охлаждающий тракт камеры сгорания, а уже от туда подается в смесительную головку камеры сгорания (т.е. в форсуночную головку). Важно, что в газ преобразуется только окислитель.
Частота насосов турбины равна примерно 2000 оборотов в секунду. Сама турбина вращается благодаря газу, попутно отправляя смесь в камеру сгорания, где температура составляет без малого 4 тысячи градусов С.
Давление в камере сгорания в этот момент составляет 250 атмосфер.
Оно достигается путем максимального преобразования химической энергии топлива (к сожалению проще объяснить не получается). Таким образом, создается максимальный удельный импульс тяги и эффективность самого двигателя, который напрямую зависит от расхода топлива.
Практически тысяча форсунок двигателя F-1 распыляют горючее под давлением более 600 атмосфер. Именно эти элементы двигателя перерабатывают 5 тонн топлива за 1 секунду, при скорости струи из сопла более 10 км/с. Эти вырывающиеся газы из камеры сгорания, создают мощную тягу. Сила тяги, это уже векторная величина имеющая четкое направление.
- Кстати говоря, советский двигатель РД-170 проделывал примерно тоже самое. Он более эффективно расходовал топливо. У него давление в камерах сгорания еще больше.
- Но от этого его фантастическим никто не считает, хотя несомненно он совершенен, по крайней мере для своего времени, как и F-1. Как мы видим все возможно в этом мире.
Ставьте лайки, и подписывайтесь на канал – Зона-51