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.
The Aerojet M 1 was one of the largest and most powerful liquid hydrogen fueled liquid fuel rocket engine to be designed and component tested. It was originally developed during the 1950s by the US Air Force. The M 1 offered a baseline thrust of 6.67 MN (1.5 million lbf) and an immediate growth target of 8 MN (1.8 million lbf). If built, the M 1 would have been larger and more efficient than the famed F 1 that powered the first stage of the Saturn V rocket to the Moon.
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.