แอโรเจ็ท LR87
เครื่องยนต์ XLR87 | |
| ประเทศต้นกำเนิด | สหรัฐอเมริกา |
|---|---|
| เที่ยวบินแรก | 1959 ( 1959 ) |
| เที่ยวบินสุดท้าย | 2005 ( 2005 ) |
| ผู้ผลิต | แอโรเจ็ท |
| แอปพลิเคชัน | เครื่องยนต์หลัก |
| แอลวีที่เกี่ยวข้อง | ไททัน |
| ผู้สืบทอด | ดีแอลอาร์-91 |
| เครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลว | |
| เชื้อเพลิงขับดัน | |
| วงจร | เครื่องกำเนิดไฟฟ้าก๊าซ |
| ผลงาน | |
| แรงผลักดัน ระดับน้ำทะเล | LR87-11 : 1,900 kN (430,000 lb ) |
| แรงดันในห้อง | 40–59 บาร์ (4,000–5,900 กิโลปาสคาล) |
| แรงดลจำเพาะสุญญากาศ | 290 วินาที (2.8 กม./วินาที) |
| แรงดลจำเพาะณ ระดับน้ำทะเล | 256 วินาที (2.51 กิโลเมตร/วินาที) |
| มิติ | |
| ความยาว |
|
| เส้นผ่านศูนย์กลาง | 1.14 เมตร (3 ฟุต 9 นิ้ว) |
| มวลแห้ง | 839 กก. (1,850 ปอนด์) |
| เอกสารอ้างอิง | |
| เอกสารอ้างอิง | [ 1 ] |
LR87 เป็นเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลว ของอเมริกา ที่ใช้กับขั้นตอนแรกของขีปนาวุธข้ามทวีปไททันและยานปล่อย [ 1 ] ประกอบด้วยมอเตอร์คู่ที่มีห้องเผาไหม้และเครื่องจักรเทอร์โบปั๊มแยกกัน[ 2 ] ถือว่าเป็นหน่วยเดียวและไม่เคยถูกใช้งานในฐานะเครื่องยนต์ห้องเผาไหม้เดี่ยวหรือออกแบบมาเพื่อการนี้ LR87 บินครั้งแรกในปี 1959 [ 1 ]
LR87 ได้รับการพัฒนาในช่วงปลายทศวรรษ 1950 โดยAerojet [ 3 ] : 82,319เป็นเครื่องยนต์จรวดผลิตรุ่นแรกที่สามารถเผาไหม้เชื้อเพลิงจรวดเหลวที่ใช้กันทั่วไป 3 ชนิด (ในรุ่นต่างๆ) ได้แก่ออกซิเจนเหลว / RP-1ไนโตรเจนเตตระออกไซด์ (NTO) / Aerozine 50 (ส่วนผสม 50:50 โดยมวลของไฮดราซีนและUDMH ) และออกซิเจนเหลว / ไฮโดรเจนเหลว[ 4 ]เครื่องยนต์ทำงานบนวงจรเครื่องกำเนิดก๊าซแบบเปิดและใช้ห้องเผาไหม้ที่ระบายความร้อนแบบหมุนเวียน สำหรับชุดห้องขับดันแต่ละชุด กังหันความเร็วสูงตัวเดียวจะขับเคลื่อนปั๊มเชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์แบบแรงเหวี่ยงความเร็วต่ำผ่านระบบเกียร์ ซึ่งเป็นการกำหนดค่าที่ออกแบบมาเพื่อประสิทธิภาพของปั๊มเทอร์โบสูง วิธีนี้ช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงในเครื่องกำเนิดก๊าซและปรับปรุงแรงขับจำเพาะ[ 3 ] : 380-385 LR87 ทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับLR-91ซึ่งใช้ในขั้นตอนที่สองของขีปนาวุธไททัน[ 5 ]
เครื่องยนต์ LR87 เป็นเครื่องยนต์แรงขับคงที่ ซึ่งไม่สามารถเร่งหรือสตาร์ทใหม่ได้ขณะบิน เครื่องยนต์ LR87 ให้แรงขับประมาณ 1,900 กิโลนิวตัน (430,000 ปอนด์) ในรูปแบบไฮเปอร์โกไล ต์ [ 1 ]เครื่องยนต์ LR87 รุ่นแรกๆ ที่ใช้ในTitan Iใช้เชื้อเพลิง RP-1 และออกซิเจนเหลว[ 6 ] [ 1 ]เนื่องจากออกซิเจนเหลวเป็นสารแช่แข็งจึงไม่สามารถเก็บไว้ในขีปนาวุธได้เป็นเวลานาน และต้องเติมก่อนจึงจะสามารถปล่อยขีปนาวุธได้ สำหรับTitan IIเครื่องยนต์ได้รับการดัดแปลงให้ใช้ Aerozine 50 และไนโตรเจนเตตระออกไซด์ ซึ่งเป็นสารไฮเปอร์โกไลต์และสามารถเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องได้ ทำให้ขีปนาวุธ Titan II สามารถเติมเชื้อเพลิงเต็มที่และพร้อมปล่อยได้ในเวลาอันสั้น[ 1 ]
สำหรับTitan IIIและIVซึ่งเป็นยานปล่อยอวกาศขนาดใหญ่และมีศักยภาพมากกว่า LR87 ได้รับการดัดแปลงเพิ่มเติม แรงขับและอัตราส่วนพื้นที่หัวฉีดเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทำให้ต้องใช้ปั๊มเทอร์โบ ท่อ และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่หนักขึ้น[ 3 ] : 384
ตัวแปร
LR87-3
LR87-3 ที่ใช้ในTitan I นั้นเผาไหม้ออกซิเจนเหลวและ RP-1 [ 4 ]หลังจากการยุติโครงการขีปนาวุธ Titan เครื่องยนต์เหล่านี้ก็ไม่ได้ถูกนำไปใช้งานอีกต่อไปLR87-3 ยังถูกใช้งานกับ NTO/Aerozine 50 และทดสอบภาคพื้นดินด้วย LOX/H2 (โดยใช้ปั๊มเชื้อเพลิงแบบใหม่) ทำให้เป็นหนึ่งในเครื่องยนต์ไม่กี่เครื่องที่เคยใช้งานกับเชื้อเพลิงผสมสามแบบที่แตกต่างกัน[ 3 ] : 383
- Titan I LR87-3 ( Steven F. Udvar-Hazy Center )
- Titan I LR87-3 ( Cordel, GA )
- ไททัน I LR87-3 ( พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศเอเวอร์กรีน )
LR87-5
แทนที่จะใช้ออกซิเจนเหลวและ RP-1 ไททัน IIใช้ไนโตรเจนเตตระออกไซด์และแอโรซีน 50การเปลี่ยนแปลงนี้ทำขึ้นเพื่อความสะดวกในการจัดเก็บตามคำขอของกองทัพอากาศสหรัฐฯ[ 3 ] : 381เครื่องยนต์ LR87-5 โดยทั่วไปมีน้ำหนักเบาและเรียบง่ายกว่ารุ่นก่อนหน้า ส่วนหนึ่งเป็นเพราะการใช้ เชื้อเพลิง ไฮเปอร์โกไลต์ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีระบบจุดระเบิดแยกต่างหาก เครื่องยนต์ยังมีระบบควบคุมที่ง่ายกว่า ตลับเชื้อเพลิงแข็งสำหรับสตาร์ทปั๊มเทอร์โบ หัวฉีดที่เรียบง่าย และการอัดแรงดันอัตโนมัติแทนที่ถังแก๊สฮีเลียมเย็นขนาดใหญ่ แทนที่จะเป็นเช่นนั้น ถังเชื้อเพลิงจะถูกอัดแรงดันด้วยไอเสียจากเครื่องกำเนิดก๊าซที่มีเชื้อเพลิงเข้มข้น และถังออกซิไดเซอร์ที่มี NTO ระเหยในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนโดยใช้ไอเสียจากกังหัน[ 3 ] : 383
ตั้งแต่ปีพ.ศ. 2527 ขีปนาวุธ ไททัน IIถูกปลดประจำการและนำมาใช้เป็นยานปล่อย เครื่องยนต์ของขีปนาวุธเหล่านี้ได้รับการดัดแปลงเพื่อการใช้งานดังกล่าว[ 3 ] : 383
- ไททัน II LR87-5 ( พิพิธภัณฑ์ขีปนาวุธไททัน )
- ไททัน II LR87-5 ( ศูนย์อวกาศและจักรวาลวิทยาแคนซัส )
- ไททัน II LR87-5 ( LRAFB )
LR87-7
LR87-5 ได้รับการดัดแปลงให้ตรงกับความต้องการของโครงการ Gemini LR87-7 ได้เพิ่มระบบสำรองและคุณสมบัติความปลอดภัยสำหรับการรับรองการใช้งานกับมนุษย์ [ 3 ] : 381ประสิทธิภาพการทำงานคล้ายกับรุ่นก่อนหน้า เพียงแต่ลดแรงดันในห้องและแรงขับของหัวฉีดเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการใช้งานกับมนุษย์ รุ่นนี้ใช้เฉพาะกับจรวดTitan II GLVเท่านั้น
- จรวดไททัน II GLV LR87-7 ( ศูนย์อวกาศเคนเนดี )
- จรวดไททัน II GLV LR87-7 ( ศูนย์อวกาศเคนเนดี )
LR87-9
LR87-9 บินครั้งแรกในปี พ.ศ. 2509 และใช้กับTitan IIIA , IIIBและIIIC [ 7 ]
LR87-11/11A
LR87-11 บินครั้งแรกในปี 1968 และใช้กับ Titan 24B, 34B, IIIBS, IIID, 34D , 34D7, IIIEมีความน่าเชื่อถือสูงกว่ารุ่นก่อนหน้า[ 8 ] LR87-11A ใช้กับTitan IV A/B [ 9 ] [ 10 ]
- LR-87-11A ( พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศวิงส์โอเวอร์เดอะร็อกกีส์ )
- LR-87-11A ( พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศเอเวอร์กรีน )
- LR-87-11A ( พิพิธภัณฑ์แห่งชาติกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกา )
LR87 LH2
เครื่องยนต์ LR87 LH" ได้รับการดัดแปลงให้เผาไหม้ออกซิเจนเหลวและไฮโดรเจนเหลว การพัฒนานี้เกิดขึ้นพร้อมกับรุ่นอื่นๆ ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 เมื่อเทียบกับรุ่น -3 แล้ว มีการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการใช้ไฮโดรเจนเหลวที่เบากว่าและเย็นกว่า[ 3 ] : 383หัวฉีดเชื้อเพลิงได้รับการดัดแปลงอย่างมาก และปั๊ม RP-1 ถูกแทนที่ด้วยปั๊มไฮโดรเจนแบบขั้นตอนเดียวที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ พัฒนาขึ้นระหว่างปี 1958–1961 มีการทดสอบแบบคงที่ทั้งหมด 52 ครั้งโดยไม่มีปัญหาสำคัญใดๆAerojetมีส่วนร่วมในกระบวนการคัดเลือกเครื่องยนต์ใหม่สำหรับขั้นที่สองของSaturn IBและSaturn Vแม้ว่า LR87 LH2 จะดีที่สุดใน 10 จาก 11 เกณฑ์ แต่NASA เลือก J-2ของ Rocketdyne บทเรียนที่ได้รับถูกนำมาใช้ในระหว่างการพัฒนา Aerojet M-1 [ 11 ] มันถูกสร้างขึ้นโดยมีห้องเผาไหม้เพียงห้องเดียว
LR87 / อลูมาซีน
LR87 ยังได้รับการทดสอบด้วยเชื้อเพลิงไดไนโตรเจนเตตรอกไซด์ / อะลูมิซีน แบบเจลอีกด้วย [ 12 ] [ 13 ]แม้ว่าการทดสอบก่อนหน้านี้กับ LR87 จะถูกยุติลงเนื่องจากความไม่เสถียรของการเผาไหม้และข้อจำกัดด้านงบประมาณ แต่การพัฒนาเชื้อเพลิงและสารออกซิไดเซอร์แบบเจลยังคงดำเนินต่อไปเพื่อผลิตเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้ในอวกาศในปัจจุบัน[ 14 ]
การเปรียบเทียบเครื่องยนต์
| เครื่องยนต์ | LR87-3 | LR87-5 | LR87-7 | LR87-9 | LR87-11 | LR87 LH2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| โมเดลแอโรเจ็ท | เอเจ23-130 | เอเจ23-132 | เอเจ23-134 | เอเจ23-136 | เอเจ23-139 | |
| เชื้อเพลิง | ออกซิเจนเหลว/น้ำมันก๊าด | N2O4/แอโรซีน 50 | N2O4/แอโรซีน 50 | N2O4/แอโรซีน 50 | N2O4/แอโรซีน 50 | ล็อกซ์/แอลเอช2 |
| เที่ยวบินแรก | 1959 | 1962 [ก] | พ.ศ. 2505 | พ.ศ. 2509 | 1968 | – |
| จำนวนที่สร้าง | 140 | 212 | 534 | |||
| แรงขับ, [ b ] V [ c ] | 733.9 กิโลนิวตัน | 1096.8 กิโลนิวตัน | 1086.1 กิโลนิวตัน | 1218.8 กิโลนิวตัน | 667 กิโลนิวตัน | |
| ฉัน , V [ c ] | 290s | 297s | 296 วินาที | 302s | ||
| แรงขับ, SL [ d ] | 647.9 กิโลนิวตัน | 956.5 กิโลนิวตัน | 946.7 กิโลนิวตัน | 956.1 กิโลนิวตัน | 968.4 กิโลนิวตัน | 578 กิโลนิวตัน |
| ฉัน , SL [ d ] | 256 วินาที | 259s | 258 วินาที | 250s | 350 วินาที | |
| ระยะเวลาการเผาไหม้ | 138 วินาที | 155 วินาที | 139s | 200s | ||
| ความสูง | 3.13 ม. | 3.13 ม. | 3.13 ม. | 3.13ม. [ e ] | 4 ม. | |
| เส้นผ่านศูนย์กลาง | 1.53 ม. | 1.14 ม. | 1.53 ม. | 1.14 ม. | 1.14 ม. | |
| มวล[ b ] | 839 กก. | 739 กก. | 713 กก. | 758 กก. | 700 กก. | |
| แรงดันในห้อง | 40.00 บาร์ | 53.3 บรรยากาศ (54.01 บาร์) | 47.00 บาร์ | 58.3 บรรยากาศ (59.07 บาร์) | ||
| อัตราส่วนพื้นที่ | 8 | 8 | 9 | 15 | 8 | |
| TWR, V [ c ] | 89.2 | 151.34 | 155.33 | 163.96 | 97.14 | |
| อัตราส่วนออกซิไดเซอร์/เชื้อเพลิง | 1.91 | 1.93 | 1.9 | 1.91 | ||
| สัมประสิทธิ์แรงขับ V [ c ] | 1.8453 | 2.23 | 3.03 | |||
| สัมประสิทธิ์แรงขับ SL [ d ] | 1.6453 | 1.98 | 2.78 | |||
| การไหลของเชื้อเพลิง | 750 กก./วินาที | 824.7 กก./วินาที | ||||
| แหล่งที่มา | [ 15 ] | [ 2 ] | [ 16 ] | [ 17 ] | [ 8 ] | [ 11 ] |
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- สารานุกรมอวกาศ
- พิพิธภัณฑ์แห่งชาติกองทัพอากาศสหรัฐฯ โอไฮโอ
- แอโรเจ็ท LR87