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美國火箭發動機發展史,1926首次發射液體火箭,距今92年之久

把火箭和尖端技術聯繫起來是很平常的事。 但奇怪的是在過去的十年左右, 大多數美國運載火箭所使用的火箭發動機實際上並不是半個多世紀前發展起來。 工程師們本質上是保守的, 當他們設計複雜、高性能的機器, 如現代液體推進劑火箭發動機涉及到這一點時, 這一理念尤其有價值。

自從美國火箭先驅Robert Goddard在1926首次進行液體火箭發射以來, 火箭發動機的研製一直是基於工程原理的試驗和錯誤。 在戰前, 個人和小團體不斷地修補了火箭發動機的設計理念, 慢慢改善他們的性能和可靠性。

然而, 到了20世紀30年代末, 火箭技術發展到了令軍事, 尤其是德國感興趣的地步。

最終成就這個政府資助的發展項目是A-4火箭更廣為人知的V-2。 可以投擲一噸炸藥在300千米的範圍內, V2是火箭技術的一個飛躍。 雖然V-2不能扭轉德國失敗的命運在二戰的最後幾個月, 它將成為火箭技術推動的基石

在繳獲的V-2火箭被送到美國學習第二次世界大戰後, 美國火箭發動機相對溫和的大小不超過幾個千牛推力。 該泵壓式火箭發動機燒酒精和液氧產生前所未有的265千牛推力。 繳獲的V-2硬體將作為在美國發展所有後續的大型火箭發動機

發展大型火箭發動機的另一個重要發明是北美航空。 1951年與美軍的北美工作已建成350千牛頓A-1發動機功率第一戰術彈道導彈在美國部署–紅而紅石和發動機的高度提高版本的V-2建立美國的設計標準,

更大的發動機所需的電源遠端導彈的軍隊對他們的繪圖板。 為了處理這些新電廠的發展, 北美形成洛克達分1955(這在過去的十年, 一系列的企業銷售和並購現在是Aerojet公司洛克達部分)。

洛克達的第一次飛躍v-2-class火箭發動機是xlr89。 構建學習與V-2和紅石的教訓, 三這些引擎使用的納瓦霍超音速巡航導彈的火箭助推器。 產生600千牛, xlr89是當時最強大的引擎

火箭第一代發達發動機是由美國阿特拉斯洲際彈道導彈。 這些新引擎不像早期的大發動機那樣使用酒精, 而是與液氧一起燃燒煤油。 668千牛頓引擎類似的設計稱為MB-3和S-3D, 分別。 這兩枚導彈最終將成為1958年初美國早期運載火箭的第一階段。

而Rocketdyne正忙著研究更大的火箭發動機, 沒有一個單一的發電廠與洲際彈道導彈所需的推力是可用的。 借鑒Navaho的經驗, 洛克達想出阿特拉斯屈服所需的1600千牛頓起飛推力的創新引擎概念。 指定的MA-3, 它包括一對lr89增壓發動機類似洛克達的中程彈道導彈發動機產生667千每牛。 這些起飛後不久當他們不再需要。 縮小設計高空操作叫做用LR105擔任主發動機優化

Rocketdyne並不是唯一的美國公司開發大型火箭發動機在這個時候。 作為一個備份的創新阿特拉斯MA-3電廠, 美國空軍批准了泰洲際彈道導彈的發展提供了一個更傳統的設計階段。 噴氣發動機一般具有探空火箭和一些早期的運載火箭的上面級火箭發動機小了,

拿到泰坦合同制造發動機。 泰坦II, 不像它的前輩, 用可自燃推進劑點燃接觸。 在第一階段的lr-87雙室共產生1900千牛升空。 單室lr-91, 這是改編自高空使用lr-87供電設計, 土衛六的第二階段和在高空產生445千牛。 阿特拉斯和土衛二將被用作運載火箭, 包括水星和雙子座載人飛船計畫。

雖然阿特拉斯在1960部署時幾乎是一種武器, 但在上階段使用時, 它被證明是一種優秀的衛星運載工具。 對阿特拉斯的改進包括使用更強大的推進系統在發射馬五產生1869千牛。 雷神也被修改為更好地作為運載火箭, 包括在其最持久的角色, 作為第一階段的三角洲在1960開始。 像所有的雷神運載火箭的基礎, 三角洲將繼續為未來14年的MB-3使用。

雖然Jupiter被淘汰, 作為武器, 在1960年代早期的運載火箭, 它的發動機是由洛克達S-3D大大簡化工程師1959生產H-1。 一簇八h-1引擎, 最終共生產7300千牛 長系列的設計改進後, 後來洛克達的經驗來最強大的火箭發動機由美國飛機製造:F-1產生6675千牛

更強大的第一級發動機可以轉化為更大的有效載荷, 上層發動機的性能可以有更大的影響。 今天使用的終極推進組合是液氫和液氧, 它幾乎是大多數常規推進劑的兩倍品質。 第一個引擎使用這個強大的低溫組合RL-10(這與洛克達2005, 合併後現在也Aerojet公司洛克達部分)。 基於設計成功測試1957在路易斯實驗室(現在的美國宇航局葛籣研究中心)、一雙RL-10發動機產生約67千牛每被用在高性能的階段。 第一次成功飛行在1963阿特拉斯, 已經超過雙性能的任何其他任務上階段到高軌道或超越地球。

RL-10發動機也採用由NASA的土星的第二階段,我開始在1964。儘管他們的表現,在更大的火箭RL-10是實際使用太小。美國航空航天局洛克達合同建立更強大的890千牛頓J-2發動機。一個字是用來對土星的改進的第二階段IB首飛1966。同一階段也被用作土星V也採用了集群在其第二階段五J-2發動機第三階段。高性能的2在土星V上使用階段幫助火箭前所未有的有效載荷能力。

在這個時代,在低溫火箭發動機發展的最終成果是洛克達的太空梭主發動機SSME(今天稱為RS-25)。發展從1971開始,一樣的工作在更高的溫度和壓力比任何其他引擎發動機飛行都有效。可節流和生產2278千牛每三這些引擎是由已經退休的太空梭的使用。而一對可回收的固體火箭助推器做大部分的工作,把太空梭從發射台,高效能系統提供了大部分的能量去實現軌道。

在美國,火箭發動機的發展通常依賴於使用特定火箭的發展。一個穩定成熟的運載火箭設計在上世紀60年代中期建立,空間規劃更傾向於提高性能而不是設計新的火箭開始進行增量式的改進。在許多以雷神為基礎的運載火箭,特別是三角洲,越來越多的強大的固體火箭助推器,加上伸展的上層被用來逐步提高性能。

在泰坦火箭家族中,固體助推器的使用被極端化了。1965、一對120英寸的固體火箭助推器,連接到修改後的泰坦II核心產生第一個泰坦IIIC翻兩番的過程中其軌道有效載荷能力(。在接下來的三年,泰坦核心被拉長了,再慢慢增加助推器連接在泰坦III的連續版本的性能和後來的泰坦即便半人馬是適用於Titan IIIE最終泰坦IV進一步提高其有效載荷能力。

但在70年代和80年代,對阿特拉斯、德爾塔和泰坦所使用的液體火箭發動機進行了細微的改進,以提高性能、可靠性和可製造性。1974介紹了rs-27洛克達取代老化MB-3三角洲。將古老的MB-3和H-1設計元件的rs-27只是一個現代化版本用於兩年相同的基本設計。但隨著太空梭替換所有的運載火箭計畫(汽車)在上世紀80年代,有一點需要看到發展的新引擎。

在1986的挑戰者號事故之後,完全依靠太空梭發射服務的愚蠢行為終於實現了。其結果是,美國開始開發更先進的現有運載火箭的設計以及火箭發動機來驅動它們。德爾塔II和III(前仍飛今天)使用改進的rs-27a引擎。從1991開始,阿特拉斯二世的升級ma-5a,馬五原ylr89助推器與一對rs-27推力室的更換。俄羅斯發動機製造商普惠發展與俄羅斯RD-180(來自俄羅斯RD-170的權力,澤尼特和退休的能源助推器)在大阿特拉斯III引入2000個取代ma-5a。燃燒的煤油和液氧和節流能力建,兩室RD-180可以產生高達3800千牛。同一引擎仍在阿特拉斯V中使用,並成為近年來爭議不斷的來源。

由於SSME是洛克達的RS-68開發了第一個全新的大型液體火箭發動機。燃燒液氫和液氧產生3314千牛,從開始設計到最小的製造成本這個引擎。93%部分的RS-68比有些少,一直標榜提供每美元比其他火箭發動機推力更大。的RS-68已經自從在2003中使用的德爾塔IV火箭家族的第一階段。

由於半人馬甚至在飛機時代有作用,普惠持續升級RL-10滿足新的需求在過去幾年。作為一個飛行的阿特拉斯V上一階段通常使用一個單一的rl-10a4-2引擎半人馬的最新版本

雖然已經有一些火箭發動機的開發和測試,在各種大型運載火箭的概念在過去的幾十年中,這種趨勢已經使用舊引擎的進化升級(如SLS RS-25 / SSME)或廉價的俄羅斯製造的發動機在發射車如阿特拉斯V,前面所提到的,和軌道科學的心宿二。這一趨勢以及一系列的公司之間的合併,結合近十年原美國三大發動機製造商為一個單一的公司,在Aerojet公司洛克達,以及大型運載火箭的一個主要的製造商,聯合發射同盟(ULA),開發新的發動機和運載火箭希望幾十年前突然放緩。太空梭退役後繼續發展不確定和缺乏適當發展重型火箭的充足資金,只加劇了這一問題。這使美國在與那個國家的關係日益緊張的時候,危險地依賴俄羅斯。唯一的例外是開發廉價的梅林系列發動機的SpaceX公司用於他們負擔得起的獵鷹火箭家族和藍色起源的發動機被認為是未來運載火箭系列。只有時間才能證明美國火箭發動機的發展曾經是這個國家的驕傲。

已經超過雙性能的任何其他任務上階段到高軌道或超越地球。

RL-10發動機也採用由NASA的土星的第二階段,我開始在1964。儘管他們的表現,在更大的火箭RL-10是實際使用太小。美國航空航天局洛克達合同建立更強大的890千牛頓J-2發動機。一個字是用來對土星的改進的第二階段IB首飛1966。同一階段也被用作土星V也採用了集群在其第二階段五J-2發動機第三階段。高性能的2在土星V上使用階段幫助火箭前所未有的有效載荷能力。

在這個時代,在低溫火箭發動機發展的最終成果是洛克達的太空梭主發動機SSME(今天稱為RS-25)。發展從1971開始,一樣的工作在更高的溫度和壓力比任何其他引擎發動機飛行都有效。可節流和生產2278千牛每三這些引擎是由已經退休的太空梭的使用。而一對可回收的固體火箭助推器做大部分的工作,把太空梭從發射台,高效能系統提供了大部分的能量去實現軌道。

在美國,火箭發動機的發展通常依賴於使用特定火箭的發展。一個穩定成熟的運載火箭設計在上世紀60年代中期建立,空間規劃更傾向於提高性能而不是設計新的火箭開始進行增量式的改進。在許多以雷神為基礎的運載火箭,特別是三角洲,越來越多的強大的固體火箭助推器,加上伸展的上層被用來逐步提高性能。

在泰坦火箭家族中,固體助推器的使用被極端化了。1965、一對120英寸的固體火箭助推器,連接到修改後的泰坦II核心產生第一個泰坦IIIC翻兩番的過程中其軌道有效載荷能力(。在接下來的三年,泰坦核心被拉長了,再慢慢增加助推器連接在泰坦III的連續版本的性能和後來的泰坦即便半人馬是適用於Titan IIIE最終泰坦IV進一步提高其有效載荷能力。

但在70年代和80年代,對阿特拉斯、德爾塔和泰坦所使用的液體火箭發動機進行了細微的改進,以提高性能、可靠性和可製造性。1974介紹了rs-27洛克達取代老化MB-3三角洲。將古老的MB-3和H-1設計元件的rs-27只是一個現代化版本用於兩年相同的基本設計。但隨著太空梭替換所有的運載火箭計畫(汽車)在上世紀80年代,有一點需要看到發展的新引擎。

在1986的挑戰者號事故之後,完全依靠太空梭發射服務的愚蠢行為終於實現了。其結果是,美國開始開發更先進的現有運載火箭的設計以及火箭發動機來驅動它們。德爾塔II和III(前仍飛今天)使用改進的rs-27a引擎。從1991開始,阿特拉斯二世的升級ma-5a,馬五原ylr89助推器與一對rs-27推力室的更換。俄羅斯發動機製造商普惠發展與俄羅斯RD-180(來自俄羅斯RD-170的權力,澤尼特和退休的能源助推器)在大阿特拉斯III引入2000個取代ma-5a。燃燒的煤油和液氧和節流能力建,兩室RD-180可以產生高達3800千牛。同一引擎仍在阿特拉斯V中使用,並成為近年來爭議不斷的來源。

由於SSME是洛克達的RS-68開發了第一個全新的大型液體火箭發動機。燃燒液氫和液氧產生3314千牛,從開始設計到最小的製造成本這個引擎。93%部分的RS-68比有些少,一直標榜提供每美元比其他火箭發動機推力更大。的RS-68已經自從在2003中使用的德爾塔IV火箭家族的第一階段。

由於半人馬甚至在飛機時代有作用,普惠持續升級RL-10滿足新的需求在過去幾年。作為一個飛行的阿特拉斯V上一階段通常使用一個單一的rl-10a4-2引擎半人馬的最新版本

雖然已經有一些火箭發動機的開發和測試,在各種大型運載火箭的概念在過去的幾十年中,這種趨勢已經使用舊引擎的進化升級(如SLS RS-25 / SSME)或廉價的俄羅斯製造的發動機在發射車如阿特拉斯V,前面所提到的,和軌道科學的心宿二。這一趨勢以及一系列的公司之間的合併,結合近十年原美國三大發動機製造商為一個單一的公司,在Aerojet公司洛克達,以及大型運載火箭的一個主要的製造商,聯合發射同盟(ULA),開發新的發動機和運載火箭希望幾十年前突然放緩。太空梭退役後繼續發展不確定和缺乏適當發展重型火箭的充足資金,只加劇了這一問題。這使美國在與那個國家的關係日益緊張的時候,危險地依賴俄羅斯。唯一的例外是開發廉價的梅林系列發動機的SpaceX公司用於他們負擔得起的獵鷹火箭家族和藍色起源的發動機被認為是未來運載火箭系列。只有時間才能證明美國火箭發動機的發展曾經是這個國家的驕傲。

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