LE -7 - LE-7

LE-7
LE-7-rakettimoottori.jpg
LE-7, Nagoyan kaupungin tiedemuseo, 2006
Alkuperämaa Japani
Suunnittelija JAXA
Valmistaja Mitsubishi Heavy Industries
Sovellus Vahvistin
Tila LE-7A-päivitys onnistui
Nestemäistä polttoainetta käyttävä moottori
Ponneaine LOX / LH 2
Kierto Vaiheinen palaminen
Asetukset
Jaosto 1
Suuttimen suhde 52: 1
Esitys
Työntövoima (tyhjä) 1078 kN (242000 lbf)
Työntövoima (SL) 843,5 kN (189600 lbf)
Paine-painosuhde 64.13
Kammion paine 12,7 MPa (1840 psi)
I sp (tyhjä) 446 sekuntia (4,37 km/s)
I sp (SL) 349 sekuntia (3,42 km/s)
Mitat
Pituus 3,4 m
Kuiva paino 1714 kg (3779 lb)
Käytetty
H-II ensimmäinen vaihe
LE-7A, (Mitsubishi Heavy Industries show-room, Shinagawa , Japani)

LE-7 ja sitä seuraavan päivityksen malli LE-7A vaiheistetun polton aikana LH 2 / LOX Nestemäistä polttoainetta tuotetaan Japanissa varten H-II sarja kantoraketeilla. Suunnittelu- ja tuotantotyöt tehtiin kotimaassa Japanissa, ensimmäinen suuri ( pää-/ensimmäisen vaiheen ) nesterakettimoottori, joka väitti, että yhteistyössä National Space Development Agency (NASDA), Aerospace Engineering Laboratory (NAL), Mitsubishi Heavy Industries ja Ishikawajima-Harima . NASDA ja NAL on sittemmin integroitu JAXAan . Suuri osa työstä tehtiin kuitenkin Mitsubishin kanssa, Ishikawajima-Harima toimitti turbokoneen , ja moottorista käytetään usein nimitystä Mitsubishi LE-7 (A) .

Alkuperäinen LE-7 oli kulutettava , tehokas, keskikokoinen moottori, jolla oli riittävä työntövoima käytettäväksi H-II: ssa.

H-II-lento 8, vain toiminnallinen LE-7-vika

Polttoaineen turbopumpulla oli ongelma käytettäessä alun perin suunniteltua induktoria (potkurin kaltainen aksiaalipumppu, jota käytettiin nostamaan ponneaineen tulopaine ennen turbopumppuja ennen kavitaation estämistä ), jossa induktori itse alkoi kavitaatiota ja aiheuttaisi epätasapainoa, joka liiallinen tärinä . Kattava lennon jälkeinen analyysi epäonnistuneesta kahdeksannesta H-II-laukaisusta, mukaan lukien hylkyjen syvänmerenhaku, havaitsi, että tärinän aiheuttama väsymys oli syy ennenaikaiseen moottorivikaan.

LE-7A

LE-7A on päivitetty malli LE-7-rakettimoottorista. Perussuunnittelu on muuttumaton alkuperäiseen malliin. 7A lisäsi teknistä työtä kustannusten leikkaamiseen, luotettavuuteen ja suorituskyvyn parantamiseen. Remontti tehtiin sen yhdistämiseksi samalla parannetulla H-IIA- kantoraketilla, jonka yhteisenä tavoitteena oli luotettavampi, tehokkaampi ja joustavampi ja kustannustehokkaampi laukaisujärjestelmä.

Muutokset / parannukset

Erityistä huomiota kiinnitettiin tarvittavan hitsauksen vähentämiseen tai vähentämiseen sallimalla enemmän koneistettuja tai valettuja komponentteja ja yksinkertaistamaan mahdollisimman paljon jäljellä olevia hitsisaumoja. Tämä johti putkireitityksen huomattavaan uusimiseen (mikä tekee näiden kahden mallin ulkonäöstä huomattavasti erilaisen). Edellä kuvattujen polttoaineen induktorin komplikaatioiden torjumiseksi polttoaineen induktori suunniteltiin uudelleen 7A: lle. Myös hapettimen induktori suunniteltiin uudelleen, mutta tämä johtui pääasiassa huonosta suorituskyvystä alhaisilla tulopaineilla verrattuna luotettavuuteen. Polttoaineturbiinipumppuun tehtiin myös erilaisia ​​kestävyysparannuksia. Lisäksi polttokammioon/ruiskutuskokoonpanoon tehtiin useita pieniä muutoksia, kuten ruiskutuselementtien lukumäärän vähentäminen, mikä vähentää työstön monimutkaisuutta (ja siten kustannuksia) ja parantaa luotettavuutta. Vaikka nämä muutokset johtivat yleisesti suurimman ominaisimpulssin laskuun 440 sekuntiin (4,3 km/s) (mikä periaatteessa heikensi moottorin polttoainetehokkuutta), kompromissi alhaisemmista kustannuksista ja paremmasta luotettavuudesta pidettiin hyväksyttävänä.

Uusi suutinsuunnittelu (sivukuormitusongelma)

Uutta moottorimallia varten suunniteltiin suutinlaajennus, joka voidaan lisätä uuden vakiomallisen "lyhyen" suuttimen pohjaan, kun tarvitaan lisätehoa. Mutta kun moottoriin asennettiin suuttimen jatke, 7A törmäsi uuteen ongelmaan, jossa oli ennennäkemättömiä sivukuormituksia ja epäsäännöllinen lämmitys suuttimessa, joka oli riittävän vahva vahingoittamaan akselin toimilaitteita ja regeneratiivisia jäähdytysputkia käynnistyksen aikana. Huolellinen laskennallisen nesteen dynamiikan (CFD) työ pystyi toistamaan ja jäljittämään vaarallisen ohimenevän kuormituksen riittävästi ja uusi yksiosainen "pitkä" suutin täydellä regeneratiivisella jäähdytyksellä (toisin kuin alkuperäinen lyhyt suutin, jossa on erillinen kalvojäähdytteinen jatke) suunniteltu lieventämään ongelmaa. Ennen kuin tämä uusi suutin oli valmis, jotkut H-IIA: t käynnistettiin vain lyhyellä suuttimella. 7A ei enää käytä erillistä suutinlaajennusta missään kokoonpanossa.

Käytä H-IIB: ssä

Uusi H-IIB kantoraketeilla käyttää kahta LE-7A moottorit sen ensimmäisessä vaiheessa.

LE-7A tekniset tiedot

  • Toimintasykli: vaiheittainen polttaminen
  • Polttoaine: vety
  • Hapettimet: nestemäinen happi
  • Sekoitussuhde (hapetin polttoaineeseen): 5,90
  • Lyhyt suutin:
    • Nimellinen työntövoima (merenpinta): 843 kN (190 000 lbf)
    • Nimellinen työntövoima (tyhjiö): 1074 kN (241000 lbf)
    • Erityinen impulssi (merenpinta):
    • Ominaisimpulssi (tyhjiö): 429 sekuntia (4,21 km/s)
  • Pitkä suutin:
    • Nimellinen työntövoima (merenpinta): 870 kN (200000 lbf)
    • Nimellinen työntövoima (tyhjiö): 1098 kN (247000 lbf)
    • Erityisimpulssi (merenpinta): 338 sekuntia (3,31 km/s)
    • Ominaisimpulssi (tyhjiö): 440 sekuntia (4,3 km/s)
  • Kuivapaino: 1800 kg (4000 lb)
  • Pituus:
    • lyhyt suutin: 3,2 m
    • pitkä suutin: 3,7 m
  • Kaasu: 72–100%
  • Paine-paino: 65,9
  • Suutinpinta -ala: 51,9: 1
  • Palamiskammion paine: 12,0 MPa (1740 psi)
  • Nestemäinen vety turbopumppu: 41 900 rpm
  • Nestemäisen hapen turbopumppu: 18300 rpm

Katso myös

Viitteet

Ulkoiset linkit