Vulcain (ракетный двигатель)
Vulcain (Вулкан) | |
---|---|
![]() Двигатель «Vulcain» в музее. | |
Тип | ЖРД |
Топливо | жидкий водород |
Окислитель | жидкий кислород |
Камер сгорания | 1 |
Страна | Евросоюз |
Использование | |
Время эксплуатации | 1997 год - используется |
Применение | РН «Ариан 5» |
Развитие | Vulcain 2 |
Производство | |
Конструктор | Snecma Moteurs, Франция |
Производилось | с 1996 года |
Массогабаритные характеристики | |
Масса | 1 686 кг |
Ширина | 1 760 мм |
Высота | 3 000 мм |
Рабочие характеристики | |
Тяга | «Vulcain 1» 114 тс в вакууме 81.6 тс на ур.моря «Vulcain 2» 136.6 тс в вакууме 91.8 тс на ур.моря |
Удельный импульс | «Vulcain 1»: 433 c «Vulcain 2»: 431 c |
Время работы | 600 c |
Давление в камере сгорания | «Vulcain 1»: 11.55 MPa (114 атм.) «Vulcain 2»: 11.65 MPa (115 атм.) |
Степень расширения | «Vulcain 1»: 45:1 «Vulcain 2»: 60:1 |
![]() |
Вулкан (фр. Vulcain) — семейство криогенных ракетных двигателей первой ступени РН «Ариан 5» Европейского космического агентства.
История
Развитие ЖРД «Vulcain» было начато в рамках европейского сотрудничества по созданию РН «Ариан 5» в 1988 году.[1] Первое использование в составе ракеты-носителя произошло в 1996 году в ходе неудачного полета РН «Ариан 5», в котором двигатель отработал без замечаний и не являлся причиной аварии, первое использование в успешном полете произошло в 1997 году. В 2002 году появилась модификация ЖРД «Vulcain 2» с увеличенной на 20 % тягой,[2] первый полет которого был неудачным по причине проблем с ЖРД.[3] Причиной аварии, по заключению следственной комиссии, были нагрузки в полете, превысившие ожидаемые значения.[4] Результатом стало изменение конструкции сопла, усиление структуры и улучшение ситуации с температурным режимом, увеличение охлаждающего потока водорода и применение теплового изолятора на обращенной к пламени стороне охлаждающих трубок с целью сокращения тепловой нагрузки. Первый успешный полет частично переконструированного ЖРД «Vulcain 2» произошел в 2005 году в ходе старта 521.
Описание
ЖРД «Vulcain» является криогенным двигателем открытого цикла на компонентах водород и кислород, камера сгорания использует концепцию «внутристенных каналов» (англ. tube wall), в которой поступление топлива и окислителя осуществляется по множеству трубок, изогнутых по форме камеры сгорания. Для охлаждения нижней части сопла используются генераторный газ.[4] ЖРД «Vulcain» предназначены для использования на первой ступени РН «Ариан 5» EPC (фр. Étage Principal Cryotechnique, Основная криогенная ступень) и обеспечивают 8 % от общей тяги при старте.[5] Оставшаяся часть тяги обеспечивается твердотопливными ускорителями. Продолжительность работы ЖРД составляет 600 секунд в обеих конфигурациях, высота составляет три метра, диаметр - 1,76 метра и вес составляет 1 686 кг. Тяга ЖРД «Vulcain 2» составляет 137 тс.[6]. Кислородный насос вращается со скоростью 13 600 об/мин (3 МВт), водородный - 34 000 об/мин (12 МВт). Во время работы двигателя через него проходит в общем 235 кг/с, из которых 41,2 кг/с приходится на водород. Переобогащение топливной смеси водородом производится для улучшения удельного импульса ЖРД «Vulcain».
Основной поставщик комплектующих - Snecma Moteurs (Франция), которая также поставляет турбонасос для жидкого водорода. Насос для жидкого кислорода поставляется Avio (Италия), газовые турбины для снабжения энергией насосов и сопла разработаны Volvo (Швеция).[5]
Будущее развитие
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/54/SNECMA_Vulcain_II.jpg/300px-SNECMA_Vulcain_II.jpg)
Несмотря на то, что различные предложения по модернизации двигателя имели место, достаточно продолжительное время не существовало программы развития последней версии двигателя.[7] Появление программы модернизации ЖРД скорее всего связано с завершением пакета поставки 30 РН «Ариан 5 ECA» в мае 2004 года.[8][9] 17 июня 2006 года Volvo Aero анонсировала на весну 2008 года проведение испытаний варианта двигателя с соплом, которое выполнено по «слоеной» (англ. sandwich) технологии.[10] Перспективный двигатель «Vulcain 2» будет снабжен сопловой насадкой для увеличения его эффективности в верхних слоях атмосферы.[11]
См. также
Примечания
- ↑ Общие сведения по [[ЖРД]] «Vulcain» (en) (неопр.). SPACEandTECH. Дата обращения: 16 декабря 2006. Архивировано 29 марта 2012 года.
- ↑ Портал ЕКА - Benefits for Europe - Vulcain 2 engine now in full production (неопр.). European Space Agency (5 апреля 2005). Дата обращения: 16 декабря 2006. Архивировано 29 марта 2012 года.
- ↑ Технические характеристики [[РН]] «[[Ариан 5]]» (en) (неопр.). Space Launch Report (29 ноября 2005). Дата обращения: 15 декабря 2006. Архивировано 2 марта 2008 года.
- ↑ 1 2 L. Winterfeldt et al. Продление конструкторских работ по ЖРД «Vulcain 2» (en) (неопр.) (PDF). American Institute of Aeronautics and Astronautics, EADS Space Transportation, Ottobrunn, Germany (10 июля 2005). Дата обращения: 26 июня 2007. Архивировано 30 сентября 2007 года.
- ↑ 1 2 ESA - Launch Vehicles - Vulcain Engine (неопр.). European Space Agency (29 ноября 2005). Дата обращения: 16 декабря 2006. Архивировано 29 марта 2012 года.
- ↑ ESA - Launch Vehicles - Ariane 5 ECA (неопр.). European Space Agency. Дата обращения: 16 декабря 2006. Архивировано 29 марта 2012 года.
- ↑ David Iranzo-Greus. РН «Ариан 5» – Европейская ракета-носитель для космических исследований (en) (неопр.) (PowerPoint presentation). EADS SPACE Transporation (23 марта 2005). Дата обращения: 27 июня 2007. Архивировано 27 сентября 2007 года.
- ↑ EADS N.V. - EADS welcomes contract signature for 30 Ariane 5 launchers at ILA 2004 in Berlin (неопр.). EADS (10 мая 2004). Дата обращения: 26 июня 2007. Архивировано 4 марта 2007 года.
- ↑ Three billion Euros contract for 30 Ariane 5 launchers — EADS Astrium (неопр.). EADS Astrium (10 мая 2004). Дата обращения: 26 июня 2007. (недоступная ссылка)
- ↑ Volvo Aero’s sandwich space technology passes important milestone (неопр.). Volvo Aero. (недоступная ссылка)
- ↑ Vulcain-2 Cryogenic Engine Passes First Test with New Nozzle Extension Архивная копия от 18 февраля 2005 на Wayback Machine, European Space Agency
Ссылки
- EADS N.V. — EADS welcomes contract signature for 30 Ariane 5 launchers at ILA 2004 in Berlin Архивная копия от 4 марта 2007 на Wayback Machine
- Three billion Euros contract for 30 Ariane 5 launchers — EADS Astrium (недоступная ссылка)
- Arianespace — Ariane 5: Cryogenic Main Stage and Solid Boosters
- Ariane 5 ECA and Snecma — Snecma Moteurs: Vulcain 2 engine proves its mettle
- LH2 Turbine (Vulcain and Vulcain 2 engines) — Volvo Aero
- LOX Turbine (Vulcain and Vulcain 2 engines) — Volvo Aero
- Development of the turbines for the Vulcain 2 turbopumps — Volvo Aero
- HCF of Vulcain 2 LOx turbine blades — Volvo Aero
- an efficient concept design process — Volvo Aero
- Vulcain 2 nozzle — Volvo Aero