Найти тему
Petr Vokhmintsev

Твёрдотопливные ступени для тяжёлых космических ракет

Исправляю упущение в предыдущей статье. Я допустил ошибку посчитав, что за действующие образцы надо принять только серийные модели твёрдотопливных двигателей запущенные в производство на момент выбора концепции ракеты Сатурн-5, а экспериментальные и находящиеся в разработке можно оставить за рамками. о чём мне было совершенно справедливо указано:

Скриншот комментария
Скриншот комментария

И вот

Скришот комментария
Скришот комментария

Исправляюсь

Действительно первые мощные ускорители полетели на ракете Titan-3C в 1965 году, а концепт Саитурн-5 появился в 1962-м. Да и у Титана ускорители калибром 120 дюймов (разработка начата в 1960 году), а тут 260 (название как-бы намекает). И ещё одна разница :) и тогда и сейчас эксплуатируются сегментные ускорители, а AJ-260 был монолитным.

Изначально администрированием разработки техническими вопросами и 156 дюймового двигателя (ЖД габарит США) и 260-го занималась Лаборатория ракетных двигателей ВВС США. А в 1963-м году были заключены параллельные контракты на разработку 260-дюймовых двигателей с Aerojet и Thiokol. В 1965-м всю ответственность за 260-дюймовый двигатель передали Исследовательскому центру Льюиса НАСА, меньший калибр остался в ответственности ВВС.

Аэроджет в 1964 году открыла завод и испытательный полигон в 400 км к югу от мыса Канаверал в пятидесяти км от Майами и включилась в работу. Испытания планировалось проводить засунув двигатель соплом вверх в 50-метровый колодец.

Загрузка AJ-260 в недра испытательного стенда. Это SL-1 или SL-2. Они были короткие Из открытых источников.
Загрузка AJ-260 в недра испытательного стенда. Это SL-1 или SL-2. Они были короткие Из открытых источников.
Транспортировка AJ-260 SL-1 или SL-2. Из открытых источников.
Транспортировка AJ-260 SL-1 или SL-2. Из открытых источников.
Транспортировка AJ-260 SL-1 или SL-2. Из открытых источников.
Транспортировка AJ-260 SL-1 или SL-2. Из открытых источников.

Размеры бочки видите? У ТТДУ это всё камера сгорания. Такие размеры КС в космической отрасли было что-то новое. ВВС серьезно отнеслись к особенностям конструкции камеры, потребовав, чтобы и Thiokol, и Aerojet использовали катаные пластины из мартенситностареющей стали с содержанием 18% никеля. Опыт работы с этим материалом был ограничен. Компания Thiokol использовала желаемые ВВС недорогие сварочные инструменты и технологии. В результате камера лопнула при половине нужного давления и выбила Thiokol из проекта. Aerojet использовал более консервативный подход. Это повлекло за собой использование более сложных, точных и надежных инструментов для позиционирования сварного шва, лучшую подготовку пластин в зонах сварки, более щадящую технологию многопроходной сварки с тщательным контролем. Полученная камера была дороже, но и обладала большей пластичностью. В результате камеры прошли испытание давлением.

Не обошлось без приключений. При доставке баржой первого двигателя случился ураган (Флорида же) и баржу с двигателем оторвало от причала выбросило на берег. Сам в лепёшку, а галоши как новые. Благо двигатель не пострадал.

Укороченные версии двигателя были длиной 14 м и развивали тягу около 1 600 000 кгс в течение 114 секунд*. У полноразмерного двигателя тяга будет в два раза больше, а продолжительность работы — более двух минут. В обоих двигателях использовалась скорость горения топлива и размер сопла, соответствующие полноразмерной конструкции.

* Есть характеристики для разных версий двигателя. Вот пример характеристик для того, что рассматривалось как первая ступень Saturn IVB: 260 inch solid HL. Испытан в 1965. Тяга: 17695,30 кН Полная масса: 831345 кг. Масса пустого: 85321 кг. Удельный импульс (в вакууме видимо): 263 с. Удельный импульс на уровне моря: 238 с. Время работы: 114 С. Высота: 18,29 м. Диаметр 6,60 м.
А вот это вторая для Saturn 3: Тяга: 11143 кН. Удельный импульс: 263 с. Удельный импульс на уровне моря: 238 с. Время работы: 114 с. Длина: 14,00 м. Диаметр: 6,60 м.
Для Saturn INT-05B: Тяга: 10105 кН. Удельный импульс: 275 с. Время работы: 130 с. Длина: 14,00 м. Диаметр: 6,6 м.
Для Saturn LCB-SR, не испытан: Тяга (в вакууме): 35390,70 кН. Тяга на уровне моря:
32026,7 кН. Полная масса 1648355 кг. Масса пустого 156126 кг. Удельный импульс: 263 с. Время работы: 114 с. Длина: 30,48 м. Диаметр: 6.60 м.

SL-1 был успешно испытан ночью, пламя было хорошо видно в Майами (соплом вверх, помним да?). Испытания SL-2 прошли столь же успешно и без происшествий.

Красота же! Из открытых источников
Красота же! Из открытых источников

SL-3 Сделали полноразмерной. Расчётная тяга должна была быть 2 670 000 кгс. Но Выхлоп сломал сопло в критическом сечении и хрен вам, а не расчётные показатели.

Сопло для AJ-260. НАСА
Сопло для AJ-260. НАСА

На этом огневые испытания закончились. А третий двигатели ещё и из шахты доставать не стали. так он там и торчит как забытая клизма (я знаю, что клизма, это то, что вводят, а не то чем. Уместнее сказать спринцовка, но так смешнее).

3-й тестовый двигатель на месте испытаний. Из открытых источников.
3-й тестовый двигатель на месте испытаний. Из открытых источников.

Аэроджет успел построить и 4-ю камеру уже из стекловолокна, но её даже испытывать на давление не стали. Финансирование обрезали. Аэроджет сначала законсервировала, а потом (в 90-е) и продала полигон. На этом история самого мощного ракетного двигателя в истории закончилась.

Небольшой фильм про мегадвигатель.

С учётом того, что первая ступень на твёрдом топливе позиционировалась как дешёвая замена знакомой нам первой ступени Сатурн-5 и для Новы (!) разные версии должны были иметь тягу 3500 и 5600 тс.

В итоге оказалось, что мегаракеты не нужны, на шаттлах монолитные ускорители, за которые топила Аэроджет, использоваться не будут.

Вот такие дела.