Vulcain (ракетный двигатель)

Vulcain (Вулкан)
Двигатель «Vulcain» в музее.
Тип:	ЖРД
Топливо:	жидкий водород
Окислитель:	жидкий кислород
Камер сгорания:	1
Страна:	Евросоюз
Использование:
Время эксплуатации:	1997 год - используется
Применение:	РН «Ариан 5»
Развитие:	Vulcain 2
Производство:
Конструктор:	Snecma Moteurs, Франция
Производилось:	с 1996 года
Массогабаритные характеристики
Масса:	1 686 кг
Ширина:	1 760 мм
Высота:	3 000 мм
Рабочие характеристики
Тяга:	«Vulcain 1» 114 тс в вакууме 81.6 тс на ур.моря «Vulcain 2» 136.6 тс в вакууме 91.8 тс на ур.моря
Удельный импульс:	«Vulcain 1»: 433 c «Vulcain 2»: 431 c
Время работы:	600 c
Давление в камере сгорания:	«Vulcain 1»: 11.55 MPa (114 атм.) «Vulcain 2»: 11.65 MPa (115 атм.)
Степень расширения:	«Vulcain 1»: 45:1 «Vulcain 2»: 60:1

Вулкан (фр. Vulcain) — семейство криогенных ракетных двигателей первой ступени РН «Ариан 5» Европейского космического агентства.

История

ЖРД «Вулкан-2» в музее.

Развитие ЖРД «Vulcain» было начато в рамках европейского сотрудничества по созданию РН «Ариан 5» в 1988 году.^[1] Первое использование в составе ракеты-носителя произошло в 1996 году в ходе неудачного полета РН «Ариан 5», в котором двигатель отработал без замечаний и не являлся причиной аварии, первое использование в успешном полете произошло в 1997 году. В 2002 году появилась модификация ЖРД «Vulcain 2» с увеличенной на 20 % тягой,^[2] первый полет которого был неудачным по причине проблем с ЖРД.^[3] Причиной аварии, по заключению следственной комиссии, были нагрузки в полете, превысившие ожидаемые значения.^[4] Результатом стало изменение конструкции сопла, усиление структуры и улучшение ситуации с температурным режимом, увеличение охлаждающего потока водорода и применение теплового изолятора на обращенной к пламени стороне охлаждающих трубок с целью сокращения тепловой нагрузки. Первый успешный полет частично переконструированного ЖРД «Vulcain 2» произошел в 2005 году в ходе старта 521.

Описание

ЖРД «Vulcain» является криогенным двигателем открытого цикла на компонентах водород и кислород, камера сгорания использует концепцию «внутристенных каналов» (англ. tube wall), в которой поступление топлива и окислителя осуществляется по множеству трубок, изогнутых по форме камеры сгорания. Для охлаждения нижней части сопла используются генераторный газ.^[4] ЖРД «Vulcain» предназначены для использования на первой ступени РН «Ариан 5» EPC (фр. Étage Principal Cryotechnique, Основная криогенная ступень) и обеспечивают 8 % от общей тяги при старте.^[5] Оставшаяся часть тяги обеспечивается твердотопливными ускорителями. Продолжительность работы ЖРД составляет 600 секунд в обоих конфигурациях, высота составляет три метра, диаметр 1.76 метра и вес составляет 1 686 кг. Тяга ЖРД «Vulcain 2» составляет 137 тс.^[6]. Кислородный насос вращается со скоростью 13 600 об/мин (3 МВт), водородный 34 000 об/мин (12 МВт). Во время работы двигателя через него проходит в общем 235 кг/с, из которых 41.2 кг/с приходится на водород. Переобогащение топливной смеси водородом производится для улучшения удельного импульса ЖРД «Vulcain».

Основные поставщики комплектующих Snecma Moteurs (Франция), которая также поставляет турбонасос для жидкого водорода. Насос для жидкого кислорода поставляется Avio (Италия), газовые турбины для снабжения энергией насосов и сопла разработаны Volvo (Швеция).^[5]

Будущее развитие

Несмотря на то, что различные предложения по модернизации двигателя имели место, достаточно продолжительное время не существовало программы развития последней версии двигателя.^[7] Появление программы модернизации ЖРД скорее всего связано с завершением пакета поставки 30 РН «Ариан 5 ECA» в мае 2004 года.^[8][9] 17 июня 2006 года Volvo Aero анонсировала на весну 2008 года проведение испытаний варианта двигателя с соплом, которое выполнено по «слоеной» (англ. sandwich) технологии.^[10] Перспективный двигатель «Vulcain 2» будет снабжен сопловым насадком для увеличения его эффективности в верхних слоях атмосферы.^[11]

См. также

• ЖРД открытого цикла
• Сопловой насадок
• РД-0120

Примечания

1. ↑ Общие сведения по ЖРД «Vulcain» (en). SPACEandTECH. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012. Проверено 16 декабря 2006.
2. ↑ Портал ЕКА - Benefits for Europe - Vulcain 2 engine now in full production. European Space Agency (5 апреля 2005). Архивировано из первоисточника 29 марта 2012. Проверено 16 декабря 2006.
3. ↑ Технические характеристики РН «Ариан 5» (en). Space Launch Report (29 ноября 2005).(недоступная ссылка — история) Проверено 15 декабря 2006.
4. ↑ ^{1 2} L. Winterfeldt et al Продление конструкторских работ по ЖРД «Vulcain 2» (en) (PDF). American Institute of Aeronautics and Astronautics, EADS Space Transportation, Ottobrunn, Germany (10 июля 2005).(недоступная ссылка — история) Проверено 26 июня 2007.
5. ↑ ^{1 2} ESA - Launch Vehicles - Vulcain Engine. European Space Agency (29 ноября 2005). Архивировано из первоисточника 29 марта 2012. Проверено 16 декабря 2006.
6. ↑ ESA - Launch Vehicles - Ariane 5 ECA. European Space Agency. Архивировано из первоисточника 29 марта 2012. Проверено 16 декабря 2006.
7. ↑ David Iranzo-Greus РН «Ариан 5» – Европейская ракета-носитель для космических исследований (en) (PowerPoint presentation). EADS SPACE Transporation (23 марта 2005).(недоступная ссылка — история) Проверено 27 июня 2007.
8. ↑ EADS N.V. - EADS welcomes contract signature for 30 Ariane 5 launchers at ILA 2004 in Berlin. EADS (10 мая 2004).(недоступная ссылка — история) Проверено 26 июня 2007.
9. ↑ Three billion Euros contract for 30 Ariane 5 launchers — EADS Astrium. EADS Astrium (10 мая 2004).(недоступная ссылка — история) Проверено 26 июня 2007.
10. ↑ Volvo Aero’s sandwich space technology passes important milestone. Volvo Aero.(недоступная ссылка — история)
11. ↑ Vulcain-2 Cryogenic Engine Passes First Test with New Nozzle Extension, European Space Agency

Ссылки

	Vulcain на Викискладе?

• EADS N.V. — EADS welcomes contract signature for 30 Ariane 5 launchers at ILA 2004 in Berlin
• Three billion Euros contract for 30 Ariane 5 launchers — EADS Astrium
• Arianespace — Ariane 5: Cryogenic Main Stage and Solid Boosters
• Ariane 5 ECA and Snecma — Snecma Moteurs: Vulcain 2 engine proves its mettle
• LH2 Turbine (Vulcain and Vulcain 2 engines) — Volvo Aero
• LOX Turbine (Vulcain and Vulcain 2 engines) — Volvo Aero
• Development of the turbines for the Vulcain 2 turbopumps — Volvo Aero
• HCF of Vulcain 2 LOx turbine blades — Volvo Aero
• an efficient concept design process — Volvo Aero
• Vulcain 2 nozzle — Volvo Aero