Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
F-1 — широко відомий як Rocketdyne F-1, колишній ракетний двигун, розроблений Rocketdyne. Цей двигун використовує газогенераторний цикл, розроблений у Сполучених Штатах наприкінці 1950-х років і використовувався в ракеті Сатурн V у 1960-х та на початку 1970-х років. П'ять двигунів F-1 використовувалися на першому ступені S-IC кожного Сатурн V, який служив основною ракетою-носієм програми Аполлон. F-1 залишається найпотужнішим рідинним ракетним двигуном з однокамерною камерою згоряння, який коли-небудь створювався.
| Rocketdyne F-1 | |
 | |
| Маса | 8353 кг[1] і 8391 кг[1] |
|---|---|
| Країна походження |  США |
| Виробник | Компанія «Рокетдайн»[2][1] |
| Висота | 5,79 м[2] |
| Діаметр | 3,76 м[2] |
| Джерело енергії | рідкий кисень[2][1] і РП-1[1] |
 | |
| Максимальна тяга | 6 700 000 ньютон[1] і 6 770 000 ньютон[1] |
| Specific impulse by weight | 260 s[1] і 263 s[1] |
 Rocketdyne F-1 у Вікісховищі | |
Історія
Компанія Rocketdyne розробила F-1 і E-1, щоб задовольнити вимоги ВПС США 1955 року щодо дуже великого ракетного двигуна. Незважаючи на те, що E-1 пройшов успішне випробування в статичній стрільбі, він швидко був сприйнятий як технологічний тупик і був залишений для більшого, потужнішого F-1. Військово-повітряні сили зрештою призупинили розробку F-1 через відсутність потреби в такому великому двигуні. Однак нещодавно створене Національне управління з аеронавтики та дослідження космічного простору (NASA) оцінило корисність двигуна з такою великою потужністю та уклало контракт з Rocketdyne для завершення його розробки. Тестові стрільби компонентів F-1 проводилися ще в 1957 році. Перші статичні стрільби повноцінного дослідного Ф-1 були проведені в березні 1959 року. Перший F-1 був доставлений NASA MSFC у жовтні 1963 року. У грудні 1964 року F-1 завершив льотно-рейтингові випробування. Випробування тривали принаймні до 1965 року.
Ранні випробування розробки виявили серйозні проблеми нестабільності згоряння, які іноді призводили до катастрофічних збоїв. Спочатку прогрес у цій проблемі був повільним, оскільки він був періодичним і непередбачуваним. Коливання 4 кГц з гармоніками до 24 кГц. Згодом інженери розробили діагностичну техніку детонації малих вибухових зарядів (які вони назвали «бомби») поза камерою згоряння через тангенціальну трубу (використовувалися RDX, C-4 або чорний порох) під час роботи двигуна. Це дозволило їм точно визначити, як робоча камера реагує на коливання тиску, і визначити, як звести нанівець ці коливання. Потім розробники могли швидко експериментувати з різними конструкціями коаксіальних паливних форсунок, щоб отримати найбільш стійкий до нестабільності. Ці проблеми вирішувалися з 1959 по 1961 рік. Зрештою, згоряння двигуна було настільки стабільним, що він самостійно гасив штучно спричинену нестабільність протягом однієї десятої секунди.
Дизайн
Двигун F-1 є найпотужнішим односопловим ракетним двигуном на рідкому паливі, який коли-небудь використовувався. Ракетний двигун М-1 був розроблений з більшою тягою, але він був випробуваний лише на рівні компонентів. Розроблений пізніше РД-170 набагато стабільніший, технічно досконаліший, створює більшу тягу, але не має однокамерної конструкції. F-1 використовував RP-1 (ракетний гас) як паливо та використовував рідкий кисень (LOX) як окислювач. Для впорскування палива і кисню в камеру згоряння використовувався турбонасос.
Однією з помітних проблем у конструкції F-1 було регенеративне охолодження камери тяги. Інженер-хімік Денніс «Ден» Бревік зіткнувся із завданням забезпечити охолодження попереднього пучка труб камери згоряння та конструкції колектора, виготовленої Al Bokstellar. По суті, робота Бревіка полягала в тому, щоб «переконатись, що він не розтанув». Завдяки розрахункам гідродинамічних і термодинамічних характеристик F-1 Бревіку він і його команда змогли вирішити проблему, відому як «голодування». Це коли дисбаланс статичного тиску призводить до «гарячих точок» у колекторах. Матеріалом, використаним для пучка труб упорної камери F-1, армуючих смуг і колектора, був Inconel-X750, тугоплавкий сплав на основі нікелю, здатний витримувати високі температури.
Газогенератор використовувався для приводу турбіни, яка приводила в рух окремі паливний і кисневий насоси, кожен з яких живив вузол камери тяги. Турбіна приводилася в рух зі швидкістю 5500 об/хв, виробляючи 55 000 brake horsepower (41 MW). Паливний насос подав 15,471 галs (58,56 лs) RP-1 за хвилину, а насос окислювача подав 24,811 US gal (93,92 L) рідкого кисню за хвилину. З точки зору навколишнього середовища турбонасос повинен був витримувати температуру вхідного газу в (820 °C) до рідкого кисню при (−184 °C). Конструктивно паливо використовувалося для змащення і охолодження підшипників турбіни.
Нижче камери тяги було розширення сопла, приблизно половина довжини двигуна. Це розширення збільшило коефіцієнт розширення двигуна з 10:1 до 16:1. Вихлопні гази від турбіни подавалися в розширення сопла через великий конічний колектор; цей відносно холодний газ утворив плівку, яка захищала розширення сопла від гарячого (3 200 °C) вихлопний газ.
Технічні характеристики
| Аполлон 4, 6 і 8 | Аполлон 9–17 | |
|---|---|---|
| Тяга, рівень моря | 1 500 000 lbf (6,7 MN) | 1 522 000 lbf (6,77 MN) |
| Час горіння | 150 секунд | 165 секунд |
| Питомий імпульс | 260 s (2,5 км/с) | 263 s (2,58 км/с) |
| Тиск в камері | 70 бар (1 015 psi; 7 MPa) | 70 бар (1 015 psi; 7 MPa) |
| Суха маса двигуна | 18 416 lb (8 353 kg) | 18 500 lb (8 400 kg) |
| Вигорання ваги двигуна | 20 096 lb (9 115 kg) | 20 180 lb (9 150 kg) |
| Висота | 19 ft (5,8 m) | |
| Діаметр | 12,3 ft (3,7 m) | |
| Співвідношення виходу до горла | 16:1 | |
| Пропеленти | LOX і RP-1 | |
| Масове співвідношення суміші | 2,27:1 окислювач до палива | |
| Підрядник | NAA/Rocketdyne | |
| Застосування транспортного засобу | Saturn V / S-IC 1-й ступінь - 5 двигунів | |
Покращення F-1
Тяга та ефективність F-1 були покращені між «Аполлоном 8» (SA-503) і «Аполлоном 17» (SA-512), що було необхідно для задоволення зростаючих вимог щодо вантажопідйомності пізніших місій «Аполлон». Існували невеликі варіації продуктивності між двигунами в певній місії та варіації середньої тяги між місіями. Для Apollo 15 характеристики F-1 були:
- Тяга (середня, на двигун, зліт над рівнем моря): 1 553 200 lbf (6,909 MN)
- Час горіння: 159 секунд
- Питомий імпульс : 264,72 s (2,5960 км/с)
- Співвідношення суміші: 2,2674
- Загальна тяга від рівня моря S-IC : 7 766 000 lbf (34,54 MN)
в космічному центрі Кеннеді
Прискорювач F-1B
У рамках програми Система космічних запусків NASA проводило конкурс Advanced Booster Competition, який мав завершитися вибором переможної конфігурації ракети-носія в 2015 році. У 2013 році інженери Центру космічних польотів імені Маршалла почали випробування з оригінальним F-1 із серійним номером F-6049, який було видалено з «Аполлона-11» через збій. Двигун ніколи не використовувався, і багато років він знаходився в Смітсонівському інституті. Випробування призначені для ознайомлення NASA з конструкцією та паливом F-1 в очікуванні використання вдосконаленої версії двигуна в майбутніх польотах у глибокому космосі.
У 2012 році , Rocketdyne і Dynetics, Inc. представили конкурента, відомого як Pyrios, рідинний ракетний прискорювач, у програмі NASA Advanced Booster, метою якої є пошук потужнішого наступника п’ятисегментних ракетних прискорювачів Space Shuttle Solid Rocket Boosters. призначений для ранніх версій Space Launch System. Pyrios використовує два двигуни підвищеної тяги та сильно модифіковані двигуни F-1B на один прискорювач. Завдяки потенційній перевагі двигуна в питомому імпульсі, якщо ця конфігурація F-1B (загалом із використанням чотирьох F-1B) була інтегрована з SLS Block 2, машина могла б доставити 150 tonnes (330 000 lb) на низьку навколоземну орбіту , а 113 tonnes (249 000 lb) — це те, що вважається досяжним за допомогою запланованих твердотільних прискорювачів у поєднанні з чотирма двигунами основного ступеня RS-25 .
Примітки
- https://archive.org/details/MSFC-9801771
- https://www.space.com/18422-apollo-saturn-v-moon-rocket-nasa-infographic.html
- W. David Woods, How Apollo Flew to the Moon, Springer, 2008, , p. 19
- (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 15 жовтня 2011. Процитовано 27 грудня 2013.
- Ellison, Renea; Moser, Marlow, (PDF), Huntsville, Alabama: Propulsion Research Center, University of Alabama in Huntsville, архів оригіналу (PDF) за 7 вересня 2006
- Young, Anthony (2008). The Saturn V F-1 Engine: Powering Apollo into History. Space Exploration (англ.). Praxis. ISBN . оригіналу за 6 грудня 2019. Процитовано 6 грудня 2019.
- (PDF), National Aeronautics and Space Administration, December 1968, с. 3—3, 3—4, архів оригіналу (PDF) за 21 грудня 2005, процитовано 1 червня 2008
- Jay Reeves (24 січня 2013). NASA testing vintage engine from Apollo 11 rocket. Associated Press. оригіналу за 25 січня 2022. Процитовано 24 січня 2013.
- Lee Hutchinson (15 квітня 2013). New F-1B rocket engine upgrades Apollo-era design with 1.8M lbs of thrust. Ars Technica. оригіналу за 2 грудня 2017. Процитовано 15 квітня 2013.
- Rocket companies hope to repurpose Saturn 5 engines. оригіналу за 22 квітня 2012. Процитовано 20 квітня 2012.
- Chris Bergin (9 листопада 2012). Dynetics and PWR aiming to liquidize SLS booster competition with F-1 power. NASASpaceFlight.com. оригіналу за 27 вересня 2013. Процитовано 27 грудня 2013.
- Table 2. ATK Advanced Booster Satisfies NASA Exploration Lift Requirements. оригіналу за 3 березня 2016. Процитовано 18 серпня 2015.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
F 1 shiroko vidomij yak Rocketdyne F 1 kolishnij raketnij dvigun rozroblenij Rocketdyne Cej dvigun vikoristovuye gazogeneratornij cikl rozroblenij u Spoluchenih Shtatah naprikinci 1950 h rokiv i vikoristovuvavsya v raketi Saturn V u 1960 h ta na pochatku 1970 h rokiv P yat dviguniv F 1 vikoristovuvalisya na pershomu stupeni S IC kozhnogo Saturn V yakij sluzhiv osnovnoyu raketoyu nosiyem programi Apollon F 1 zalishayetsya najpotuzhnishim ridinnim raketnim dvigunom z odnokamernoyu kameroyu zgoryannya yakij koli nebud stvoryuvavsya Rocketdyne F 1 Masa8353 kg 1 i 8391 kg 1 Krayina pohodzhennya SShA VirobnikKompaniya Roketdajn 2 1 Visota5 79 m 2 Diametr3 76 m 2 Dzherelo energiyiridkij kisen 2 1 i RP 1 1 Maksimalna tyaga6 700 000 nyuton 1 i 6 770 000 nyuton 1 Specific impulse by weight260 s 1 i 263 s 1 Rocketdyne F 1 u VikishovishiIstoriyaVerner fon Braun iz dvigunami F 1 pershogo stupenya Saturn V u Raketno kosmichnomu centri SShA Kompaniya Rocketdyne rozrobila F 1 i E 1 shob zadovolniti vimogi VPS SShA 1955 roku shodo duzhe velikogo raketnogo dviguna Nezvazhayuchi na te sho E 1 projshov uspishne viprobuvannya v statichnij strilbi vin shvidko buv sprijnyatij yak tehnologichnij tupik i buv zalishenij dlya bilshogo potuzhnishogo F 1 Vijskovo povitryani sili zreshtoyu prizupinili rozrobku F 1 cherez vidsutnist potrebi v takomu velikomu dviguni Odnak neshodavno stvorene Nacionalne upravlinnya z aeronavtiki ta doslidzhennya kosmichnogo prostoru NASA ocinilo korisnist dviguna z takoyu velikoyu potuzhnistyu ta uklalo kontrakt z Rocketdyne dlya zavershennya jogo rozrobki Testovi strilbi komponentiv F 1 provodilisya she v 1957 roci Pershi statichni strilbi povnocinnogo doslidnogo F 1 buli provedeni v berezni 1959 roku Pershij F 1 buv dostavlenij NASA MSFC u zhovtni 1963 roku U grudni 1964 roku F 1 zavershiv lotno rejtingovi viprobuvannya Viprobuvannya trivali prinajmni do 1965 roku Ranni viprobuvannya rozrobki viyavili serjozni problemi nestabilnosti zgoryannya yaki inodi prizvodili do katastrofichnih zboyiv Spochatku progres u cij problemi buv povilnim oskilki vin buv periodichnim i neperedbachuvanim Kolivannya 4 kGc z garmonikami do 24 kGc Zgodom inzheneri rozrobili diagnostichnu tehniku detonaciyi malih vibuhovih zaryadiv yaki voni nazvali bombi poza kameroyu zgoryannya cherez tangencialnu trubu vikoristovuvalisya RDX C 4 abo chornij poroh pid chas roboti dviguna Ce dozvolilo yim tochno viznachiti yak robocha kamera reaguye na kolivannya tisku i viznachiti yak zvesti nanivec ci kolivannya Potim rozrobniki mogli shvidko eksperimentuvati z riznimi konstrukciyami koaksialnih palivnih forsunok shob otrimati najbilsh stijkij do nestabilnosti Ci problemi virishuvalisya z 1959 po 1961 rik Zreshtoyu zgoryannya dviguna bulo nastilki stabilnim sho vin samostijno gasiv shtuchno sprichinenu nestabilnist protyagom odniyeyi desyatoyi sekundi DizajnKomponenti raketnogo dviguna F 1 Dvigun F 1 ye najpotuzhnishim odnosoplovim raketnim dvigunom na ridkomu palivi yakij koli nebud vikoristovuvavsya Raketnij dvigun M 1 buv rozroblenij z bilshoyu tyagoyu ale vin buv viprobuvanij lishe na rivni komponentiv Rozroblenij piznishe RD 170 nabagato stabilnishij tehnichno doskonalishij stvoryuye bilshu tyagu ale ne maye odnokamernoyi konstrukciyi F 1 vikoristovuvav RP 1 raketnij gas yak palivo ta vikoristovuvav ridkij kisen LOX yak okislyuvach Dlya vporskuvannya paliva i kisnyu v kameru zgoryannya vikoristovuvavsya turbonasos Odniyeyu z pomitnih problem u konstrukciyi F 1 bulo regenerativne oholodzhennya kameri tyagi Inzhener himik Dennis Den Brevik zitknuvsya iz zavdannyam zabezpechiti oholodzhennya poperednogo puchka trub kameri zgoryannya ta konstrukciyi kolektora vigotovlenoyi Al Bokstellar Po suti robota Brevika polyagala v tomu shob perekonatis sho vin ne roztanuv Zavdyaki rozrahunkam gidrodinamichnih i termodinamichnih harakteristik F 1 Breviku vin i jogo komanda zmogli virishiti problemu vidomu yak goloduvannya Ce koli disbalans statichnogo tisku prizvodit do garyachih tochok u kolektorah Materialom vikoristanim dlya puchka trub upornoyi kameri F 1 armuyuchih smug i kolektora buv Inconel X750 tugoplavkij splav na osnovi nikelyu zdatnij vitrimuvati visoki temperaturi Gazogenerator vikoristovuvavsya dlya privodu turbini yaka privodila v ruh okremi palivnij i kisnevij nasosi kozhen z yakih zhiviv vuzol kameri tyagi Turbina privodilasya v ruh zi shvidkistyu 5500 ob hv viroblyayuchi 55 000 brake horsepower 41 MW Palivnij nasos podav 15 471 gals 58 56 ls RP 1 za hvilinu a nasos okislyuvacha podav 24 811 US gal 93 92 L ridkogo kisnyu za hvilinu Z tochki zoru navkolishnogo seredovisha turbonasos povinen buv vitrimuvati temperaturu vhidnogo gazu v 820 C do ridkogo kisnyu pri 184 C Konstruktivno palivo vikoristovuvalosya dlya zmashennya i oholodzhennya pidshipnikiv turbini Testovij zapusk dviguna F 1 na aviabazi Edvards veliki sferi na platformi ce sferi Hortona dlya paliva j okislyuvacha Nizhche kameri tyagi bulo rozshirennya sopla priblizno polovina dovzhini dviguna Ce rozshirennya zbilshilo koeficiyent rozshirennya dviguna z 10 1 do 16 1 Vihlopni gazi vid turbini podavalisya v rozshirennya sopla cherez velikij konichnij kolektor cej vidnosno holodnij gaz utvoriv plivku yaka zahishala rozshirennya sopla vid garyachogo 3 200 C vihlopnij gaz Tehnichni harakteristiki Ustanovka dviguniv F 1 na stupin Saturn V S IC Podovzhuvach forsunki vidsutnij na vstanovlenomu dviguni Apollon 4 6 i 8 Apollon 9 17 Tyaga riven morya 1 500 000 lbf 6 7 MN 1 522 000 lbf 6 77 MN Chas gorinnya 150 sekund 165 sekund Pitomij impuls 260 s 2 5 km s 263 s 2 58 km s Tisk v kameri 70 bar 1 015 psi 7 MPa 70 bar 1 015 psi 7 MPa Suha masa dviguna 18 416 lb 8 353 kg 18 500 lb 8 400 kg Vigorannya vagi dviguna 20 096 lb 9 115 kg 20 180 lb 9 150 kg Visota 19 ft 5 8 m Diametr 12 3 ft 3 7 m Spivvidnoshennya vihodu do gorla 16 1 Propelenti LOX i RP 1 Masove spivvidnoshennya sumishi 2 27 1 okislyuvach do paliva Pidryadnik NAA Rocketdyne Zastosuvannya transportnogo zasobu Saturn V S IC 1 j stupin 5 dviguniv Pokrashennya F 1 Tyaga ta efektivnist F 1 buli pokrasheni mizh Apollonom 8 SA 503 i Apollonom 17 SA 512 sho bulo neobhidno dlya zadovolennya zrostayuchih vimog shodo vantazhopidjomnosti piznishih misij Apollon Isnuvali neveliki variaciyi produktivnosti mizh dvigunami v pevnij misiyi ta variaciyi serednoyi tyagi mizh misiyami Dlya Apollo 15 harakteristiki F 1 buli Tyaga serednya na dvigun zlit nad rivnem morya 1 553 200 lbf 6 909 MN Chas gorinnya 159 sekund Pitomij impuls 264 72 s 2 5960 km s Spivvidnoshennya sumishi 2 2674 Zagalna tyaga vid rivnya morya S IC 7 766 000 lbf 34 54 MN Dvigun F 1 v kosmichnomu centri KennediPriskoryuvach F 1BVulcain dlya raketi Ariane 5 vikoristovuye cikl podibnij do dviguna F 1 z vihlopnimi gazami turbini sho vivodyatsya pryamo za bort U ramkah programi Sistema kosmichnih zapuskiv NASA provodilo konkurs Advanced Booster Competition yakij mav zavershitisya viborom peremozhnoyi konfiguraciyi raketi nosiya v 2015 roci U 2013 roci inzheneri Centru kosmichnih polotiv imeni Marshalla pochali viprobuvannya z originalnim F 1 iz serijnim nomerom F 6049 yakij bulo vidaleno z Apollona 11 cherez zbij Dvigun nikoli ne vikoristovuvavsya i bagato rokiv vin znahodivsya v Smitsonivskomu instituti Viprobuvannya priznacheni dlya oznajomlennya NASA z konstrukciyeyu ta palivom F 1 v ochikuvanni vikoristannya vdoskonalenoyi versiyi dviguna v majbutnih polotah u glibokomu kosmosi U 2012 roci Pratt amp Whitney Rocketdyne i Dynetics Inc predstavili konkurenta vidomogo yak Pyrios ridinnij raketnij priskoryuvach u programi NASA Advanced Booster metoyu yakoyi ye poshuk potuzhnishogo nastupnika p yatisegmentnih raketnih priskoryuvachiv Space Shuttle Solid Rocket Boosters priznachenij dlya rannih versij Space Launch System Pyrios vikoristovuye dva dviguni pidvishenoyi tyagi ta silno modifikovani dviguni F 1B na odin priskoryuvach Zavdyaki potencijnij perevagi dviguna v pitomomu impulsi yaksho cya konfiguraciya F 1B zagalom iz vikoristannyam chotiroh F 1B bula integrovana z SLS Block 2 mashina mogla b dostaviti 150 tonnes 330 000 lb na nizku navkolozemnu orbitu a 113 tonnes 249 000 lb ce te sho vvazhayetsya dosyazhnim za dopomogoyu zaplanovanih tverdotilnih priskoryuvachiv u poyednanni z chotirma dvigunami osnovnogo stupenya RS 25 Primitkihttps archive org details MSFC 9801771 https www space com 18422 apollo saturn v moon rocket nasa infographic html W David Woods How Apollo Flew to the Moon Springer 2008 ISBN 978 0 387 71675 6 p 19 PDF Arhiv originalu PDF za 15 zhovtnya 2011 Procitovano 27 grudnya 2013 Ellison Renea Moser Marlow PDF Huntsville Alabama Propulsion Research Center University of Alabama in Huntsville arhiv originalu PDF za 7 veresnya 2006 Young Anthony 2008 The Saturn V F 1 Engine Powering Apollo into History Space Exploration angl Praxis ISBN 978 0 387 09629 2 originalu za 6 grudnya 2019 Procitovano 6 grudnya 2019 PDF National Aeronautics and Space Administration December 1968 s 3 3 3 4 arhiv originalu PDF za 21 grudnya 2005 procitovano 1 chervnya 2008 Jay Reeves 24 sichnya 2013 NASA testing vintage engine from Apollo 11 rocket Associated Press originalu za 25 sichnya 2022 Procitovano 24 sichnya 2013 Lee Hutchinson 15 kvitnya 2013 New F 1B rocket engine upgrades Apollo era design with 1 8M lbs of thrust Ars Technica originalu za 2 grudnya 2017 Procitovano 15 kvitnya 2013 Rocket companies hope to repurpose Saturn 5 engines originalu za 22 kvitnya 2012 Procitovano 20 kvitnya 2012 Chris Bergin 9 listopada 2012 Dynetics and PWR aiming to liquidize SLS booster competition with F 1 power NASASpaceFlight com originalu za 27 veresnya 2013 Procitovano 27 grudnya 2013 Table 2 ATK Advanced Booster Satisfies NASA Exploration Lift Requirements originalu za 3 bereznya 2016 Procitovano 18 serpnya 2015