空军推进火箭技术

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测试Hydrocarbon Boost Program的第一个全面组件

美国距离消除对俄罗斯技术的发射军事卫星的距离又近了一步。

碳氢化合物助力技术演示器是美国空军致力于开发富氧分级燃烧火箭发动机技术的技术成果,最近完成了其首个以100%功率进行的全面组件测试。  

富氧分级燃烧技术的发展被认为是该国帮助消除美国对外国火箭推进技术的依赖的一项关键技术。

该测试是由Aerojet Rocketdyne根据空军研究实验室火箭推进部门的合同进行的,该实验室的昵称为AFRL火箭实验室。 HBTD的脚踏泵是开始测试的第一个全尺寸组件。

AFRL火箭实验室最近在爱德华兹空军基地的测试设施中完成了HBTD超小型预燃器的测试活动,该设施曾在Apollo Saturn V计划的F-1发动机和RS-68发动机的RS-68发动机中进行过测试。 Delta IV消耗性运载火箭系统。脚踏泵已经在Aerojet Rocketdyne在加利福尼亚州萨克拉曼多的工厂进行了测试,该设备一直在“泰坦”导弹,阿波罗和航天飞机计划中不断使用。

脚踏泵是由涡轮机和泵组成的复杂涡轮泵组件,因此称为涡轮泵。它的设计极为紧凑,并以极高的转速旋转,可满足太空通道所需的超高效率,甚至可降低至发动机功率水平的三分之一–系统设计师说,这对当前最先进的涡轮泵而言是严峻的挑战。

脚踏泵在其100%功率水平下的运转速度超过75,000 rpm。该组件是发动机的关键元素,因为它“阻塞”了燃油的重要部分,使其达到其他发动机组件所要求的极高压力,而无需发动机将所有燃料泵送到该压力。这大大减少了发动机的尺寸,重量,成本和复杂性。

与其他外国发动机(例如俄罗斯RD-180)相比,在ORSC发动机中实施这种反冲泵可提高性能。

“这是火箭推进行业激动人心的一天,”火箭推进部负责人肖恩·菲利普斯博士说。 “这项测试的完成是一个重要的里程碑,已经进行了多年。到目前为止,一切看起来都不错;没有异常,数据表明泵正常工作。”

菲利普斯补充说,该测试有效地达到了脚踏泵测试活动中最苛刻的测试点。 

AFRL的Hydrocarbon Boost项目经理罗伯特·伯恩斯坦(Robert Bernstein)说:“ 100%的测试证实了脚踏泵正在按设计的方式运行,但我们并未按时进行。我们准备将反冲泵与发动机的其余部分集成之前,已经进行了100多次测试。下一组测试将使我们对这种泵的工作方式有更深入的了解,并提供我们准备进行演示发动机测试所需的数据。”

测试的绝对数量和持续时间超出了开发泵的典型测试活动,这是HBTD计划推动技术和集中研究重点的一个例子。随着运动的进行,脚踏泵将被推到极限,测试泵的效率以及轴承和密封件的潜在寿命。这些测试将提供来自113台仪器的数据,这些仪器将在运行期间连续监控泵的运行状况,并使工程师能够直接测量否则需要分析确定的参数。

伯恩斯坦说,这是有史以来开发规模最大,仪器最先进的涡轮泵之一,它将为全面的演示发动机试验活动提供关键数据。演示引擎将把脚踏泵与其他全尺寸组件集成在一起,例如主涡轮泵和预燃器,以进行集成动力头测试。 

伯恩斯坦说:“我们将收集的大量数据将验证某些关键技术,并帮助我们降低使用全尺寸演示器引擎的风险。” 

该演示器发动机的全尺寸组件设计用于25万磅力的推力,节流范围为33%至100%,超越了当今国内外火箭发动机的性能和效率。 

全面组件的测试将帮助美国火箭工业了解有史以来最具挑战性的火箭发动机技术之一,并旨在实现21世纪火箭推进局(RP-21)计划的宏伟目标。伯恩斯坦。他说,这项活动将证明这一周期所需的关键技术和材料的可行性,同时还将设计和数据提供给所有美国航空航天业,从而使美国空军和整个国家受益。 

伯恩斯坦说,从HBTD计划中学到的经验对于维持美国在火箭和太空技术方面的优势至关重要。