Введение

Один из крупнейших ракетных двигателей, разработанных Aerojet M 1 был одним из крупнейших и самых мощных ракетных двигателей на жидком водороде, разработанных и испытанных компонентами. Первоначально он был разработан в 1950-х годах ВВС США. M 1 предлагал базовую тягу 6,67 МН (1,5 млн фунтов) и немедленную цель роста 8 МН (1,8 млн фунтов). Если бы он был построен, M1 был бы больше и эффективнее, чем знаменитый F1, который был первой ступенью ракеты "Сатурн V" к Луне.

История

История M1 началась с исследований ВВС США в конце 1950-х годов для его запуска в 1960-х годах. К 1961 году они превратились в конструкцию космической системы запуска. SLS состояла из серии из четырех ракетных конструкций, все построены вокруг серии твердотельных топливных ускорителей и жидкого водорода, работающих на верхних ступенях. Самая маленькая модель, предназначенная для запуска Dyna Soar, использовала два твердых тела и жидкое ядро "A". Для питания "A" бустера, Aerojet заключили контракт на конвертацию LR 87, используемый в ракете Titan II, для работы на жидком водороде. Прототип был успешно протестирован в период с 1958 по 1960 год. Первоначальные исследования твердого тела также были переданы Aerojet, начиная с 1959 года. SLS также предусматривал ряд гораздо более крупных конструкций, предназначенных для запуска проекта Lunex ВВС с посадкой на Луну. Lunex был прямой посадкой миссии, в которой один очень большой космический корабль будет летать на Луну, приземлиться и вернуться. Для запуска такой конструкции на низкую околоземную орбиту (LEO) потребуется очень большой бустер с полезной нагрузкой. Эти более крупные SLS-модели следовали тому же основному контуру, что и меньший Dynasoar, но использовали гораздо более мощные твердые вещества и жидкие стадии "B" и "C". Для обеспечения необходимой мощности жидкие стадии были установлены в кластер из двенадцати J 2s. Чтобы уменьшить эту сложность, ВВС также попросили Aerojet начать исследования гораздо более крупной конструкции с водородным топливом, которая заменила бы двенадцать J 2 только двумя двигателями. Эти первоначальные исследования в конечном итоге выявили M 1, с тягой в 1,2 миллиона фунтов. Когда в 1958 году было создано НАСА, они также начали планировать посадку на Луну. Как и ВВС, их проект "Аполлон" изначально предпочитал прямой профиль восхождения, требуя большого бустера для запуска космического корабля в НЛО. До того, как НАСА взяло на себя работу Вернера фон Брауна по Сатурну для армии США, у них не было собственных больших ракетных конструкций, и они начали программу исследований, известную как Nova, для изучения ряда вариантов. Первоначально требования к полезной нагрузке были довольно ограничены, и предпочтительные конструкции Nova использовали первый этап с четырьмя двигателями F1 и полезной нагрузкой около 300 тонн. Эти конструкции были представлены президенту Дуайту Д. Эйзенхауэру 27 января 1959 года. Однако требования к космическим кораблям "Аполлон" быстро выросли, и был выбран космический корабль (CSM) с экипажем из трех человек. Для запуска такого корабля на Луну требовался массивный груз для LEO. Новые модели с такими возможностями были быстро представлены с до восьми двигателями F1, наряду с гораздо более мощными верхними ступенями, которые требовали двигателя M1. Таким образом, в течение короткого периода М-1 использовался в базовых проектах для лунных программ НАСА и ВВС. В 1961 году президент Джон Ф. Кеннеди объявил о цели высадить человека на Луну до конца десятилетия. После короткого спора, НАСА выиграло миссию над ВВС. Однако для "Нова" понадобились бы мощные производственные мощности, которых в настоящее время не существует, и было неясно, сможет ли строительство ракеты-носителя начаться вовремя для посадки до 1970 года. К 1962 году они решили использовать конструкцию Saturn V фон Брауна, которая прошла процесс перепроектирования для производства полезного усилителя, который можно было бы построить на существующих объектах в Мичуде, штат Луизиана.

Прототипы

За три года существования проекта было построено в общей сложности восемь камер сгорания (два из них не охлаждаемые тестовые установки), одиннадцать газогенераторов, четыре кислородных насоса, а также четыре водородных насоса, которые были в процессе завершения. В процессе проектирования и разработки до 1963 года использовались уменьшенные модели насосов.

Описание

M 1 использовал цикл газогенератора, сжигая часть жидкого водорода и кислорода в небольшом комбюсторе для обеспечения горячих газов для работы топливных насосов. В случае с M 1 водородные и кислородные турбонасосы были полностью отделены, каждый из которых использовал свою собственную турбину, а не работал как общий силовой вал. Водородные и кислородные насосы были одними из самых мощных, когда-либо построенных в то время, производили 75 000 лошадиных сил для первого и для второго. В большинстве американских конструкций, двигатель газогенератора сбрасывает выхлопные газы из турбин за борт. В случае с M 1 полученный выхлоп был относительно прохладным и вместо этого направлялся в трубы охлаждения на нижней части подошвы двигателя. Это означало, что жидкий водород был необходим для охлаждения только в высокотемпературных зонах двигателя - в камере сгорания, насадке и верхней части юбки, что значительно уменьшило сложность сантехники. Газ попадает в область юбки примерно, нагреваясь до около, прежде чем быть сброшенным через серию маленьких сопла в конце юбки. Выхлоп добавил тягу. Двигатель запускался путем вращения насосов до рабочей скорости с использованием гелия, хранящегося в отдельном емкости высокого давления. Это привело к попаданию топлива в главный двигатель и газогенератор. Главный двигатель загорелся от искр, направленных в камеру сгорания от пиротехнического устройства. Выключение было достигнуто путем простого отключения потока топлива к газогенератору, что позволило насосам замедлиться самостоятельно. Использование отдельных турбонасосов и других компонентов позволило индивидуально строить и тестировать различные части M1.