ускоритель шаттла

Ответ от Soaring Hawk[гуру]
при вертикальном старте MBKA "Спейс Шаттл" необходимая для преодоления силы земного тяготения сила тяги создается одновременной работой РДТТ и маршевых ЖРД корабля, расходующих топливо из внешнего топливного бака. после выгорания топлива разгонные РДТТ отделяются от внешнего топливного бака и с помощью парашютной спасательной системы, установленной под носовым обтекателем разгонной ступени, совершают мягкое приводнение. маршевые двигатели корабля продолжают работу до выработки топлива из внешнего бака, после чего происходит разделение корабля и бака, который, двигаясь по баллистической траектории, падает в определенном районе Атлантического океана. специальная двигательная установка орбитального маневрирования корабля "Спейс Шаттл", состоящая из двух ЖРД, работающих на самовоспламеняющихся компонентах топлива, размещенного в баках корабля
(горючее – монометилгидразин, окислитель – четырехокись азота) , завершает вывод корабля на орбиту. таким образом, MBKA "Спейс Шаттл" (первый пилотируемый запуск корабля, названного "Колумбия", состоялся 12 апреля 1981 года) имеет два компонента многоразового применения – собственно орбитальный корабль и разгонные РДТТ.
коротко — технические характеристики твердотопливных ускорителей (ТТУ) системы «Спейс шаттл» :
длина 45,5 метров, диаметр 3,7 метра, тяга двигателя на уровне моря 1202 тонн, стартовая масса около 600 тонн, вес конструкции без топлива 78 тонн. Для управления используется принцип отклонения вектора тяги основного РДТТ; для отделения от второй ступени в верхней и нижней частях ускорителя установлены по четыре твердотопливных двигателя тягой около 10 тонн каждый. Топливный заряд основного двигателя спрофилирован таким образом, что его тяга меняется по определенному закону по мере движения по траектории полета. в отличие от «двухсамолетной» схемы 1970 года, в реальной системе основная масса горючего вынесена из корпуса орбитера во внешний топливный бак (ВТБ) — вместе они составляют вторую ступень. Наверное, всем приходилось видеть фотографии или кинокадры стартующего шаттла, и все имеют представление о размерах этого бака. можно себе представить, как должен был бы выглядеть орбитер, если бы он нес все топливо внутри своего фюзеляжа! Нельзя сказать, что принятое решение было неожиданным или революционным; однако, думается, именно оно сделало всю систему принципиально реализуемой.
ВТБ — самый «громоздкий» элемент системы. Он имеет длину 47 метров, диаметр 8,38 метра, весит в незаправленном состоянии 33,5 тонн. Строго говоря, это не бак, а два бака в общем корпусе — для жидкого кислорода (в передней части) и жидкого водорода (в задней). Баки содержат 604 тонн кислорода и 101,6 тонн водорода, и в сумме всё это весит на стартовом столе порядка 743 тонн. Конечно, это не просто очень большая высокотехнологичная бочка. ВТБ — сложная конструкция, содержащая расходные, заправочные и дренажные трубопроводы компонентов топлива с их клапанами и автоматикой, линии наддува с арматурой и датчиками, приборы контроля уровня, кабельную сеть… И всё это на большей части внешней поверхности покрыто специальной теплоизоляцией из напыленного пеноматериала.
перед стартом начинается заправка ВТБ кислородом и водородом (высококипящие компоненты заправлены ранее). Экипаж занимает места за три с лишним часа до старта, за 9 мин до времени Т выводятся на рабочий режим все системы корабля, а в момент (Т — 5 мин) проходит переход «земля-борт» в системе электроснабжения.
в первом полете стартовая масса МТКС "Спейс Шаттл" составляла 2022 т, масса пилотируемого орбитального корабля при выведении на орбиту - 94.8 т, при посадке - 89.1 т.
последняя ступень МТКК «Спейс-Шаттл» имеет три маршевыхводородно-кислородных ЖРД, два ЖРД маневрирования и 44 ЖРД ориентации. эти двигатели питаются смесью четырехокиси азота и монометилгидразина. топливный бак маршевых ЖРД заполняется на 70% его объема жидким водородом (102 т) , а в верхнюю вливается 605 т жидкого кислорода.
Источник: твердотопливные двигатели многократного использования - RSRM – это самый тяжелый из летавших РДТТ; кроме того, на сегодня это самый мощный ракетный двигатель, совершивший полет. масса снаряженного RSRM составляет 569.64 т, длина – 38.39 м, диаметр корпуса – 3.70 м и диаметр среза сопла – 3.87 м. двигатель состоит из четырех сегментов, вмещающих топливный заряд общей массой 502 т; в переднем сегменте установлен воспламенитель, в заднем – сопло на упругом подвесе с приводами для управления вектором тяги. При запуске шаттла два ускорителя с двигателями RSRM совместно с тремя маршевыми криогенными ЖРД SSME создают тягу, достаточную для отрыва от стартового стола и разгона комплекса, начальная масса которого составляет более 2000 т (из них почти 1600 т приходится на ракетное топливо). После выгорания в них топлива, когда шаттл достигает высоты более 43 км и скорости свыше 5400 км/ч, ускорители отделяются, совершают полет по баллистической траектории и приводняются на парашютах в Атлантическом океане. Например топливо, на котором работают твёрдотопливные ускорители "шаттла" состоит из перхлората аммония (NH4ClO4), полиурета, порошка алюминия и оксида железа (Fe2O3): 69.9%(NH4ClO4) + 12.04(полиуретана) + 1,96(отвердителя) + 16% (Al) + 0,07(Fe2O3) - он здесь участвует как катализатор горения, практически не влияя на удельную тягу топлива. Порошок алюминия вводится с тем, чтобы повысить энергетические характеристики топлива, но не все понимают как повышаются эти характеристики.