• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.概览
  • 4.组件
  • 4.1.固定柱
  • 4.2.电力分配
  • 4.3.液压系统
  • 4.4.推力矢量控制系统
  • 4.5.速率陀螺仪配件
  • 4.6.推进剂
  • 5.工作过程
  • 5.1.点火
  • 5.2.分离
  • 5.3.安全自毁系统
  • 5.4.降落和回收

航天飞机固体助推器

航天飞机固体助推器(以下简称SRB或助推器)是为航天飞机在发射升空前两分钟内提供推力的一对固体火箭助推器,安装在外储箱两侧。每台助推器能产生1.8倍于F-1发动机的推力,F-1是推力最大的单室液体燃料火箭发动机,五台F-1驱动登月火箭土星五号。而SRB是推力最大的固体助推器,也是载人航天第一次使用固体助推器。被抛弃的SRB溅落大洋上,被打捞后灌注推进剂重新使用,可重用数次。SRB的主要承包商和药柱生产商是位于犹他州百翰市的锡奥科尔公司。

基本信息

  • 中文名

    航天飞机固体助推器

  • 外文名

  • 词性

    名词

  • 类别

    航天

概览

两台可重用的SRB提供航天飞机离地时的主要推力,一直工作到约45公里(150000英尺)高空。在发射台上,SRB承担了外储箱和轨道器的全部重量,并将之转移给移动发射台。发射时每台助推器产生约1245吨(2800000磅力)推力,随后迅速增加到1379吨(3100000磅力)推力。三台主发动机点火推力达到预设水平后,SRB点火。SRB分离75秒后到达67公里(220000英尺)最高点,随后降落伞打开,溅落在离发射场122海里(226公里)海面上并得到回收。

SRB是最大的固体燃料火箭,也是第一次采用可重用设计的固体火箭。助推器高45米,直径3.7米。在发射台上,每台助推器重589550 kg(1300000磅),两台助推器占全部起飞质量的60%。而每台助推器中填充的推进剂重约498850 kg(1100000磅)。

SRB的基本元件有发动机(含壳体,推进剂,点火器和喷管),主结构体,分离系统,飞行控制仪器,火工设备,减速系统,推力矢量控制器,回收系统,安全自毁系统。

每台助推器都通过SRB尾部的两个横向支杆和斜向连接杆与外储箱相接,并且SRB前裙部与外储箱前端相接。每台助推器尾部还通过四颗脆性螺母与发射台相接,起飞时螺母断开。

助推器分为七部分有不同厂商制造然后在厂房中成对组装,通过铁路运到肯尼迪航天中心完成最后总装。各段通过环形夹,挂钩, 牵引钩联结销紧固,再用三个“O形环”进行密封,最后涂上耐热腻子。

组件

固定柱

每台助推器都有四个固定柱与发射台上的相应的支撑柱对应,固定螺栓将助推器与发射台连接起来。螺栓两端都有螺母,而顶端螺母是脆性螺母,其中含有两个NASA标准起爆器(NSD),将在固体发动机收到点火命令后起爆。随后螺栓在NSD燃气压力和重力作用下向下滑出掉入装满沙的螺栓减速台。该螺栓长71厘米,直径8.9厘米。而脆性螺母被吹风容器捕获。如果固定失败,SRB的推力足够拉断螺栓,释放航天飞机。

SRB的点火命令是轨道器中的电脑发出的,信号经主事件控制器到移动发射台上的火工点火控制器(PIC)。发射前16秒,发射处理系统为PIC低压供电,PIC使用低压启动起爆器。

电力分配

轨道器的主直流总线电源通过A,B,C三条SRB总线向SRB供电,分别对应主直流总线电源的A,B,C线。主直流总线电源的C线作为SRB的A,B总线的备用电源,B线作为SRB的C总线备用电源。如此电力分配设计可使所有SRB总线在轨道器其中一个总线失效时保持电力。

公称运行电压是28±4V DC.

液压系统

每台SRB都含有两套自维持的独立液压动力系统(HPU),每个系统由辅助动力系统(APU),燃料供给模块,液压泵,液压储油器和液压液体管道集成组成。辅助动力系统由联氨供能,通过机械轴驱动液压泵,产生SRB液压系统的液压。两套液压动力系统和两套液压系统处于SRB尾部,位于喷管和尾裙部之间。液压动力系统的组件安置在尾裙部,处于摇摆和倾斜传动装置之间。而控制电路模块置于尾部外储箱连接环处的电子集成设备区。两套系统在T+28秒开始工作,直至SRB与外储箱和轨道器分离。

液压动力系统和其燃料系统是彼此分开的。每个燃料供给模块储有10kg联氨,压力为2757.88 kPa(400psi)的氮气挤压联氨进入燃料分配管。

辅助动力系统(APU)中,燃料泵给联氨增压并输送至燃气发生器。燃气发生器在催化剂作用下将联氨分解为高温,高压气体。二级涡轮泵将气压变为机械动力,驱动变速箱。冷却的低压废气在排出前还流经燃气发生器做冷却之用。变速箱驱动燃料泵,自身润滑泵,液压动力系统的液压泵。该系统不能自启动,因此一根旁管向燃气发生器输送氮气,直到辅助动力系统转速过高,产生的出口压力高过旁管。

APU转速达到100%,APU主控制阀关闭,此后APU的转速由控制电路控制。如果主控制阀出故障保持开放状态,副控制阀将在APU达到112%转速时起作用。APU的全速转速为72,000 rpm,110%转速为79,200 rpm,112%转速为80,640 rpm。

SRB上的液压动力系统与SRB的伺服传动机构相连,一套系统为伺服传动机构提供主动力,第二套作为副动力源。若主液压系统压力降至14100kPa,传动机构由切换阀控制开启副动力源。切换阀处于第二位置时,一个开关触头将关闭。若阀门关闭,APU控制器将收到信号,将APU设定为112%工作状态。APU的全速工作能为一套APU/HPU提供足够液压。