Введение

Малые ракетные двигатели, помогающие топливу осесть в невесомости перед запуском основного двигателя.

Уллажные двигатели (также известные как двигатели вытеснения или уллажные ракеты) — это относительно небольшие ракетные двигатели, имеющие собственный запас топлива и которые могут быть запущены перед зажиганием основного двигателя, когда аппарат находится в состоянии невесомости. Возникающее ускорение заставляет жидкое топливо в основных баках ракеты переместиться к кормовой части, обеспечивая непрерывную подачу к топливным и окислительным насосам.

Описание

Ракеты с криогенным жидким топливом хранят свои компоненты топлива в изолированных баках. Эти баки никогда не заполняют полностью, чтобы обеспечить возможность расширения. В условиях микрогравитации криогенные жидкости не имеют свободной поверхности и существуют в рыхлом состоянии, находясь между твердым, жидким и газообразным состояниями. В этом смешанном состоянии газы могут попадать в двигатели, что нежелательно, так как вытесняют полезный запас топлива, снижают эффективность и могут повредить двигатели. Небольшие ракетные двигатели, называемые "двигателями вытеснения остаточного газа", иногда используются для осаждения топлива перед запуском основного двигателя, чтобы обеспечить формирование временной свободной поверхности (с четкой границей между жидким и газообразным состояниями). Эти двигатели создают ускорение, которое перемещает жидкое топливо основного двигателя к нижней части их баков ("низ" в данном контексте всегда подразумевает положение относительно ориентации основного двигателя, который обслуживают двигатели вытеснения), чтобы его можно было подать в систему трубопроводов двигателя. Запуск двигателей вытеснения остаточного газа используется перед повторным запуском двигателя, во время разделения ступеней и/или стабилизации ракеты, когда происходят кратковременные снижения ускорения, которые могут привести к тому, что жидкое топливо отойдет от впускных отверстий двигателя. Двигатели вытеснения остаточного газа также часто используются в дальних космических миссиях, когда жидкостной ракетный двигатель должен начать работу после путешествия в условиях микрогравитации. Для выполнения этого предварительного ускорения вытеснения остаточного газа иногда используются двигатели системы управления реакцией (RCS). Более мощные двигатели вытеснения остаточного газа также могут использовать твердое топливо, что обычно делает их одноразовыми.

Американские операции

Agena A была одним из первых аппаратов, использовавших систему создания запаса пространства (ульажа) для подготовки к зажиганию после отделения от ускорителя Thor. Отказ внутреннего таймера Agena также был признан причиной преждевременного включения этой системы ульажа при неудачном запуске "Discoverer Zero" 21 января 1959 года. Вторая ступень (S II) ракеты "Сатурн V", использовавшейся в американской программе "Аполлон", использовала четыре (первоначально восемь) двигателя ульажа, расположенных на заднем межступенчатом обтекателе. На третьей ступени S IVB была вспомогательная двигательная установка, которая также выполняла функции ульажа. Ульаж часто является вторичной функцией системы управления ориентацией, например, на лунном модуле "Аполлон" (LM). В своей книге "Потерянная Луна" Джим Ловелл описал маневр коррекции траектории основного двигателя лунного модуля (LEM) для возвращения на свободную траекторию возврата к Земле во время успешного спасения капсулы "Аполлон-13":

Когда корабль стабилизировался в нужном положении для включения двигателя, Ловелл выпускал шасси LEM, выдвигая его четыре "паучьи" опоры, чтобы они не мешали работе двигателя спуска. Затем компьютер, опираясь на другие команды, введенные Хейзом, включал четыре реактивных сопла "Аквариус" на 7,5 секунд. Эта процедура, известная как ульаж, предназначалась для небольшого толчка космического аппарата вперед и перемещения топлива двигателя спуска к нижней части баков, устраняя пузырьки и воздушные пробки. После этого основной двигатель спуска автоматически запускался, работая на 10% тяги в течение 5 секунд.

Советские/русские операции

Ульяжные двигатели использовались советскими инженерами для межпланетного ракетно-носителя "Молния" в 1960 году. Российские ракеты "Протон" используют ульяжные двигатели, называемые двигателями SOZ. Они склонны взрываться спустя годы после завершения работы, способствуя увеличению количества космического мусора. На данный момент взорвалось 54 таких двигателя SOZ на орбите.