Испытательный стенд Space Shuttle MPTA-098

Введение

Испытательная модель орбитального корабля "Спейс Шаттл".

Основной испытательный образец двигательной установки (MPTA 098) был создан компанией Rockwell International в качестве стенда для испытаний окончательных двигательных и топливоподающих систем американской программы "Спейс Шаттл".

Описание

MPTA изначально не предназначался для реальных космических полетов и состоял из внутренней структуры хвостовой части фюзеляжа орбитального корабля Space Shuttle, ферменной конструкции, имитирующей базовую структуру и форму средней части фюзеляжа, и полной сборки главного двигателя Space Shuttle (SSME), включая всю систему главной двигательной установки и сопутствующие электрические системы. Позже, существенно отличающийся STA (Structural Test Article) был переоборудован в летный орбитальный корабль, получивший обозначение OV 099 и имя Challenger. Таким образом, компании Rockwell и NASA ретроспективно переобозначили MPTA как MPTA 098, хотя ему так и не было присвоено имя. Внешний топливный бак Space Shuttle, обычно называемый MPTA ET, был построен для проведения структурных испытаний главных двигателей Space Shuttle совместно с MPTA 098 до начала строительства летательных аппаратов. Он был спущен со стапеля 9 сентября 1977 года на сборочном предприятии Michoud в Новом Орлеане, штат Луизиана, а затем доставлен в Национальную лабораторию космических технологий в южной части штата Миссисипи (ныне известную как Космический центр Стенниса), где использовался для статических огневых испытаний блока из трех главных двигателей шаттла.

История

24 июня 1977 года MPTA 098 был доставлен компанией Rockwell International в Национальную лабораторию космических технологий (NSTL), расположенную в округе Хэнкок, штат Миссисипи, где он был соединен с MPTA ET, установлен в пусковой ориентации и использовался для статических испытаний двигателей. 2 июля 1979 года MPTA 098 получил серьезные структурные повреждения из-за разрушения топливного клапана на главном двигателе космического корабля № 2002. Разрушение привело к утечке водорода в закрытое заднее отделение, что повысило давление до предела прочности опор теплозащитного экрана, серьезно повредив конструкцию. После проведения масштабного ремонта испытания были возобновлены в сентябре, но 4 ноября турбонасос наддува высокого давления вышел из строя через 9,7 секунды после начала запланированного 510-секундного испытания. Наконец, 17 декабря 1979 года был успешно проведен полный статический прогон, в ходе которого все три главных двигателя космического корабля работали на мощности до 100% номинальной тяги в течение 554 секунд, превысив прогнозируемое максимальное время работы двигателей SSME во время реального запуска космического корабля. Программа предварительной летной сертификации (PFC), которая должна была открыть путь для использования SSME на пилотируемых аппаратах, началась в начале 1980 года. Ряд неудач, включая перегрев турбонасоса наддува высокого давления, который остановил двигатель через 4,6 секунды 544-секундного испытания 16 апреля 1980 года, прогорание водородного предкамерного сжигателя в июле, из-за чего 581-секундное испытание было отменено через 105 секунд, и структурный отказ сопла, рассчитанного на полет, который остановил испытание в ноябре 1980 года через 20 секунд, значительно замедлили прогресс. Эти отказы привели к ряду критических изменений в конструкции SSME и связанных с ними систем. В июне 1980 года, в связи с многочисленными изменениями в конструкции SSME после установки SSME на «Колумбию», три двигателя SSME, рассчитанных на полет (№№ 2005, 2006 и 2007), которые успешно прошли 520-секундные демонстрационные испытания на испытательном стенде NSTL SSME в начале 1979 года, были сняты с OV 102, отправлены в NSTL и успешно пересертифицированы. Затем двигатели были отправлены обратно в Космический центр имени Кеннеди и переустановлены на «Колумбию». 17 января 1981 года, менее чем за три месяца до запланированной даты запуска STS-1, MPTA 098 успешно продемонстрировал 625-секундный прогон, включавший имитацию профилей аварийного прекращения полета, завершив финальное испытание PFC и обеспечив полную летную сертификацию конструкции SSME, что позволило осуществить запуск STS-1 12 апреля 1981 года. С 1981 по 1988 год MPTA 098 и MPTA ET оставались на испытательном стенде NSTL без использования. В конце 1988 года корпорация Essex использовала силовую конструкцию MPTA в качестве основы для создания инженерного прототипа предлагаемой ракеты-носителя Shuttle C. NASA и Boeing использовали этот прототип в Космическом центре имени Кеннеди и в Центре космических полетов Маршалла для проведения проверок соответствия и инженерных исследований в области производства. Программа Shuttle C была отменена Конгрессом США в 1990 году, и прототип был разобран. В настоящее время главный двигатель для испытаний, без ферменной конструкции, экспонируется в Космическом и ракетном центре США, в информационном центре для посетителей Центра космических полетов Маршалла NASA в Хантсвилле, штат Алабама, рядом с внешним топливным баком, который установлен под восстановленным тренажером орбитального аппарата Pathfinder и имеет два корпуса твердотопливных ускорителей для создания полной конфигурации космического корабля-шаттла.

On June 24, 1977, MPTA 098 was delivered by Rockwell International to the National Space Technology Laboratory (NSTL), in Hancock County, Mississippi, where it was mated with MPTA ET, mounted in a launch orientation and used for static engine tests. On July 2, 1979, MPTA 098 suffered major structural damage due to a fractured fuel valve on Space Shuttle Main Engine number 2002. The fracture allowed hydrogen to leak into the enclosed aft compartment, raising the pressure to beyond the structural capability of the heat shield supports, severely damaging the structure. After extensive repairs were completed, testing resumed in September, but on November 4, a high pressure oxidizer turbopump failed 9.7 seconds into a scheduled 510 second test. Finally, on December 17, 1979, a complete static firing was accomplished that included all three Space Shuttle Main Engines running at up to 100 percent of rated thrust for 554 seconds, exceeding the predicted maximum time that the SSMEs would burn during an operational shuttle launch. The preliminary flight certification (PFC) program, which would clear the way for the SSMEs to be flown aboard manned vehicles, began in early 1980. A number of setbacks, including an overheating high pressure turbopump that shut down an engine 4.6 seconds into a 544 second test on April 16, 1980, in July, the burn through of a hydrogen preburner cancelled a 581 second test after 105 seconds and the structural failure of a flight rated nozzle shut down a November 1980 test after 20 seconds, slowed progress dramatically. These failures led to a number of critical changes to the SSMEs and their associated systems. In June 1980, due to the number of changes in the SSME design since the SSME installation on Columbia, the three flight rated SSMEs (numbers 2005, 2006 and 2007) which had performed successful individual 520 second mission demonstration test firings on the NSTL SSME test stand in early 1979, were removed from OV 102, shipped to NSTL, and successfully recertified. The engines were then shipped back to Kennedy Space Center and reinstalled on Columbia. On January 17, 1981, with less than three months remaining before the scheduled STS 1 launch date, MPTA 098 successfully demonstrated a 625 second firing that included simulated abort profiles, completing the final PFC test and allowing the SSME design to be fully certified for flight, clearing the way for the launch of STS 1 on April 12, 1981. From 1981 until 1988, the MPTA 098 and MPTA ET remained in situ on the NSTL test stand, unused. In late 1988, the Essex Corporation used the thrust structure of the MPTA as the basis for an engineering development model for the proposed Shuttle C launch vehicle. The model was used by NASA and Boeing at Kennedy Space Center and the Marshall Space Flight Center to conduct fit checks and manufacturing engineering studies. The Shuttle C program was cancelled by the United States Congress in 1990 and the model was disassembled. Today, the Main Propulsion Test Article, without truss work, is on display at the U. S. Space & Rocket Center, Visitor Information Center for NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, alongside the External Tank, which is mounted under the refurbished Pathfinder orbiter simulator and has two Advanced Solid Rocket Booster casings to produce a complete Space Shuttle stack.