Насколько надежны гиперголические двигатели с подачей под давлением?

Изрядное количество дискуссий «что, если» связано с отказом ракетного двигателя в критических точках в различных миссиях с экипажем — восхождение на Луну и трансземный впрыск в миссиях по посадке на Луну, отказ тормозной ракеты в миссиях на НОО.

Популярный подход к управлению этими рисками заключается в использовании единого двигателя, надежного за счет простоты: гиперголического топлива и подачи под давлением. Это было довольно успешно.

Включая беспилотные миссии, когда в последний раз критически важный, работающий под давлением гиперголический двигатель не запускался по команде в космосе? Некоторые технические особенности:

  • Я бы не считал застрявшую цепь, которая была устранена с помощью чего-то вроде сброса автоматического выключателя в кратчайшие сроки, то есть менее чем за час без вмешательства на уровне отвертки.
  • Я бы не засчитал ни одного отказавшего двигателя ориентации, который не помешал бы желаемому изменению ориентации с помощью других доступных двигателей.
  • Я бы посчитал что-то вроде того, что один модуль STS OMS не смог выполнить запланированную запись таким образом, что вместо этого потребовалось использовать другой OMS.
Двигатели OMS шаттлов были построены в 70-х годах, каждый из них участвовал в десятках миссий и был разобран для использования на служебном модуле Orion. Я не верю, что они когда-либо терпели отказ зажигания на протяжении всей программы. Я бы сказал, что они, по крайней мере, довольно надежны.
Наиболее серьезной ошибкой программы STS, повлиявшей на миссию, я могу назвать утечку реактивной системы RCS во время первой миссии шаттла «Мир». Как сказал Мерфи, это был реактивный самолет, который столкнулся с «Миром», и русские были в шоке от загрязнения станции. Это чуть не привело к потере целей миссии, пока не возобладали более хладнокровные.
В миссиях «Аполлон» такой двигатель использовался для служебного модуля и ступеней спуска и подъема лунного модуля. Единственной миссией, когда один из этих двигателей нельзя было использовать, был Аполлон-13. Но, как мы все знаем, это было вызвано лопнувшим кислородным баллоном, а не самим двигателем. Но двигатель лунного модуля работал даже при стыковке с командно-служебным модулем и помогал спасать космонавтов. Раньше никогда не планировалось использовать двигатель таким образом.
Да уж, по своим критериям А13 я бы не засчитывал: двигатель СПС отрабатывал каждый раз при срабатывании, а после аварии попытки зажечь его не было. Однако говорить о том, что использование двигателя LM для маневрирования не рассматривалось, неверно. Планировалась роль спасательной шлюпки LM.
Да, они очень надежны, когда новые или недавно обслуживались. После 12 лет в открытом космосе практически ни на что нельзя положиться. Клапаны заклинивают, герметик протекает, гиперголы разъедают контейнеры, смазка высыхает... Эти двигатели по-прежнему более надежны, чем большинство конкурентов.

Ответы (3)

Как правило, хорошо спроектированные гиперголические двигатели с подачей под давлением очень надежны. Тем не менее, отказы некоторых конструкций, безусловно, имели место. Вот несколько недавних примеров:

Зонду « Юнона », который в настоящее время находится на орбите вокруг Юпитера, пришлось значительно изменить планы своей миссии из-за опасений по поводу потенциальных катастрофических (например, взрывных) отказов из-за заедания гелиевых обратных клапанов в его основном двигателе, двухкомпонентном гиперголическом двигателе Moog LEROS . Эти опасения возникли после неисправности одного и того же двигателя на геостационарных спутниках MUOS 5 и Intelsat 33e .

Другим примером является отказ нагнетательного верньерного двигателя 11Д458М на третьей ступени ракеты "Протон-М/Бриз-М", предназначенной для запуска телекоммуникационного спутника MexSat-1 в 2015 году.

Ямал-601, запущенный в этом году, выглядит так, как будто он может быть кандидатом.

Это неясно из ссылок, хотя некоторые источники, похоже, имеют основания утверждать, что возникла проблема с основным подруливающим устройством 400N, поскольку оно было переведено в полную передачу GTO на двигателях 10N.

Источники:

Гюнтерс «Во время подъема орбиты на геостационарную орбиту возможная неисправность произошла с двигателем апогея во время первого рывка, поэтому дальнейший подъем орбиты выполняется с помощью двигателей управления ориентацией в качестве резервной двигательной установки».

SFN «Газпром космические системы заявили, что проблема предположительно вызвана отклонением вектора тяги от основного двигателя выведения Ямала-601».

AJ10 - это гиперголический двигатель с подачей под давлением, который использовался в нескольких программах.

Двигатель AJ10 был впервые запущен в полете во время третьего запуска Vanguard 17 марта 1958 года, когда спутник Vanguard 1 был успешно выведен на орбиту.

Двигатель AJ10-137 использовался в служебной силовой установке служебного модуля Apollo.

Двигатель AJ10-190 использовался в системе орбитального маневрирования космического корабля (OMS) для вывода на орбиту, маневров на орбите и схода с орбиты. После вывода из эксплуатации «Шаттла» эти двигатели будут перепрофилированы для использования в служебном модуле космического корабля «Орион».

кредит: https://en.wikipedia.org/wiki/AJ10

Аналогичным образом, двигательная установка спускаемого аппарата (DPS) или двигатель спускаемого аппарата лунного модуля (LMDE) имеет долгую историю надежной работы. LMDE — это гиперголический ракетный двигатель с регулируемой дроссельной заслонкой, разработанный Лабораторией космических технологий (TRW) для использования на ступени спуска лунного модуля «Аполлон».

После программы «Аполлон» двигатель DPS получил дальнейшее развитие в виде двигателя TRW TR-201. Этот двигатель использовался на второй ступени ракеты-носителя Delta (серии Delta 1000, Delta 2000, Delta 3000), получившей название Delta-P, в ходе 77 успешных запусков в период с 1972 по 1988 год.

https://en.wikipedia.org/wiki/Descent_Propulsion_System

Интересная информация, но она не отвечает на вопрос в теле моего поста: когда такие двигатели выходили из строя? См. Также space.stackexchange.com/q/27449/195 об истории SPS AJ10.
Насколько надежны гиперголические двигатели с подачей под давлением?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v