ЛЭ-5 - LE-5
LE-5 жидкостный ракетный двигатель и его производные модели были разработаны в Японии , чтобы удовлетворить потребность в верхней ступени силовой установки для HI и H-II серии ракет - носителей. Это двухкомпонентная конструкция с использованием LH 2 и LOX . Первичные проектные и производственные работы были выполнены компанией Mitsubishi Heavy Industries . Что касается жидкостных ракет, это довольно небольшой двигатель как по размеру, так и по выходной тяге, он находится в классе тяги 89 кН (20 000 фунтов силы), а более поздние модели - в классе тяги 130 кН (30 000 фунтов силы). Двигатель может перезапускаться несколько раз благодаря системе искрового зажигания , в отличие от одноразовых пиротехнических или гиперголических воспламенителей, обычно используемых в некоторых современных двигателях. Несмотря на то, что он рассчитан на 16 пусков и время работы более 40 минут, на H-II двигатель считается расходным материалом, используется для одного полета и выбрасывается. Иногда он запускается только один раз для девятиминутного горения, но в миссиях на GTO двигатель часто запускается второй раз, чтобы вывести полезную нагрузку на более высокую орбиту после того, как была установлена временная низкая околоземная орбита .
Первоначальный LE-5 был построен как двигатель второй ступени для ракеты-носителя HI. В нем использовался довольно обычный цикл газогенератора .
ЛЭ-5А
LE-5A был сильно переработанной версией LE-5, предназначенной для использования на второй ступени новой ракеты-носителя H-II. Основное отличие состоит в том, что работа двигателя была переключена с газогенератора на цикл продувки детандера . ЛЭ-5А стал первым двигателем с отводным циклом детандера, введенным в эксплуатацию. Криогенное жидкое водородное топливо для цикла проходит через трубы и каналы как в сопле двигателя, так и в камере сгорания, где водород невероятно нагревается, одновременно охлаждая эти компоненты. Нагревание первоначально холодного топлива вызывает значительное повышение давления в нем, и оно используется для приведения в действие турбины топливных насосов.
ЛЭ-5Б
LE-5B был дальнейшим изменением версии LE-5A. Изменения были направлены на снижение удельной стоимости двигателя при продолжении повышения надежности. Модификации были направлены на упрощение и удешевление производства, где это было возможно, за счет фактического снижения удельного импульса до 447 секунд, самого низкого значения из всех трех моделей. Однако он давал самую высокую тягу из трех и был значительно дешевле. Основное отличие от модели 5A состояло в том, что в расширительной системе отвода топлива 5B топливо циркулировало только вокруг камеры сгорания, в отличие от камеры и сопла в 5A. Изменения в охлаждающих каналах камеры сгорания и составляющих материалах были сделаны с особым упором на эффективную теплопередачу, чтобы этот метод был успешным.
ЛЭ-5Б-2
После того, как полет F5 H-IIA 28 марта 2003 г. привел к сильной (хотя и не повреждающей) вибрации разгонного блока при стрельбе ЛЭ-5Б, были начаты работы над модернизированной версией ЛЭ-5Б. Модернизированный двигатель, получивший название LE-5B-2, впервые был запущен на H-IIB 10 сентября 2009 года. Основными исправлениями были добавление пластин ламинаризации потока в коллектор детандера, новый смеситель газообразного и жидкого водорода в водороде. линия подачи и новая пластина форсунок с коаксиальными форсунками меньшего размера на 306 (против 180 в LE-5B). См. Сводку разработки LE-5B-2 (на японском языке) . Модернизация снизила вдвое вибрацию верхней ступени.
ЛЭ-5Б-3
Для новой ракеты-носителя H3 ветеранский дизайн LE-5B был снова пересмотрен. Чтобы соответствовать требованиям H3 и обеспечить стабильную поставку деталей в течение всего срока службы H3, необходимо было повысить производительность и снизить затраты, при этом риск разработки был минимальным. Устаревшие детали, которые становилось все труднее приобретать, такие как электроника в контроллере двигателя, должны были быть заменены современными компонентами, которые можно было надежно закупать на долгие годы, и метод производства камеры сгорания также должен был быть обновлен по тем же причинам. Турбонасос жидкого водорода и сопло турбины должны были быть обновлены для увеличения продолжительности работы H3, а производительность турбонасоса жидкого кислорода и топливного смесителя должна была быть улучшена.
Первый образец обновленной конструкции прошел испытания в марте 2017 года. В настоящее время продолжается сертификация двигателя для полетов на ракете H3.
Характеристики
| Модель ЛЭ-5 | ЛЭ-5 | ЛЭ-5А | ЛЭ-5Б | ЛЭ-5Б-2 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Рабочий цикл | Генератор газа | Слив из расширителя (сопло / камера) |
Слив расширителя (камера) |
Слив расширителя (камера) |
|
| Номинальная тяга | кН ( фунт- сила ) | 102,9 (23 100) | 121,5 (27 300) | 137,2 (30 800) | 144,9 (32 500) |
| Соотношение окислителя и топлива | 5.5 | 5 | 5 | 5 | |
| Коэффициент расширения | 140 | 130 | 110 | 110 | |
| Удельный импульс , I уд | секунды | 450 | 452 | 447 | 447 |
| Давление в камере | МПа (PSI) | 3,65 (529) | 3,98 (577) | 3,58 (519) | 3,78 (548) |
| Скорость вращения LH 2 | об / мин | 50 000 | 51 000 | 52 000 | 53 504 |
| LOX скорость вращения | об / мин | 16 000 | 17 000 | 18 000 | 18 560 |
| Длина | м (футы) | 2,68 (8,84) | 2,69 (8,88) | 2,79 (9,21) | 2,79 (9,21) |
| Масса | кг (фунты) | 255 (562) | 248 (547) | 285 (628) | 290 (639) |
| Дроссельная заслонка? | нет | нет | да | да | |
| До | N / A | N / A | 60%, 30%, 3% * | 60%, 30%, 3% * | |
- *, только давление напора бака
Смотрите также
использованная литература
- Японская Википедия LE-5B (на японском языке)
- Информационная страница Энциклопедии Astronautica на ЛЭ-5
- Информационная страница энциклопедии Astronautica на ЛЭ-5А
- Информационная страница Энциклопедии Astronautica на ЛЭ-5Б
- Исследования двигателей цикла продувки расширителей для пусковых установок, AIAA Paper
- Разработка двигателя LE-X, MHI Technical Review Vol. 48 No. 4