Бристоль Сиддели Гамма - Bristol Siddeley Gamma

Гамма 201
Страна происхожденияБритания
ПроизводительБристоль Сиддели
ЗаявлениеБустер 1 ступени
ПредшественникАрмстронг Сиддели Стентор
ПреемникГамма 301
Жидкостный двигатель
ПропеллентПерекись водорода / керосин
Соотношение смеси8: 1 (прибл.)
Конфигурация
Камера4, на шарнире в противоположных парах
Спектакль
Тяга (SL)16400 фунтов (73 кН)[1][2]
Гамма 301
Черный рыцарь tail.jpg
Хвост черного рыцаря показывает двигатели
ЗаявлениеБустер 1 ступени
ПредшественникГамма 201
ПреемникГамма 8
Жидкостный двигатель
ПропеллентПерекись водорода / керосин
Соотношение смеси8: 1 (прибл.)
Конфигурация
Камера4, на шарнире в противоположных парах
Спектакль
Тяга (SL)17,000–21,600[3] фунт-сила (76–96 кН) -21 000 фунтов-силы (93 кН)[4]
Удельный импульс250 секунд (2,5 км / с)
Время горения120 секунд
Гамма 2
Ракетный двигатель Gamma 2 на 2-й ступени Black Arrow.jpg
Ракетный двигатель Гамма-2, используемый на второй ступени
Заявление2 этап
ПредшественникГамма 301
ПреемникЛиственница (ракетный двигатель)
Жидкостный двигатель
ПропеллентПерекись водорода / керосин
Конфигурация
Камера2, расширенный
Спектакль
Тяга (SL)14,523 фунта-силы (64,60 кН)[5]
Время горения110–120 секунд
Гамма 8
Ракетный двигатель Gamma 8 на первой ступени Black Arrow.jpg
Ракетный двигатель Gamma 8 на 1-й ступени Black Arrow
ЗаявлениеБустер 1 ступени
ПредшественникГамма 301
Жидкостный двигатель
ПропеллентПерекись водорода / керосин
Конфигурация
Камера8, на кардане попарно
Спектакль
Тяга (SL)52,785 фунтов-силы (234,80 кН)[6]
Время горения125 секунд

В Армстронг Сиддели, потом Бристоль Сиддели Гамма семейство ракетных двигателей, используемых в британской ракетной технике, в том числе Черный рыцарь и Черная стрелка ракеты-носители. Они сожгли керосин и пероксид водорода. Их конструкция была основана на общей конструкции камеры сгорания, используемой по отдельности или группами до восьми.

Они были разработаны Армстронг Сиддели в Ковентри, который позже стал Бристоль Сиддели в 1959 г. и, наконец, Rolls-Royce в 1966 г.[7]

Статические испытания двигателя проводились на Ракетный испытательный полигон, возле Иглы на Остров Уайт (50 ° 39′38.90 ″ с.ш. 1 ° 34′38,25 ″ з.д. / 50,6608056 ° с.ш.1,5772917 ° з.д. / 50.6608056; -1.5772917).[8][9] (Spadeadam в Камбрии не использовался для тестирования до Синяя полоса, после Гаммы).

Преимущества керосиновых / перекисных двигателей

Использование двигателей с керосином / перекисью водорода было особенно британской чертой в разработке ракет, поскольку было немного сопоставимых двигателей (таких как LR-40 ) из США.[10]

Горение керосина с перекисью водорода дается формулой

CH2 + 3H2О2 → CO2 + 4ЧАС2О

где CH2 приближенная формула керосина (см. РП-1 для обсуждения керосинового ракетного топлива). Это можно сравнить со сжиганием керосина и жидкого кислорода (LOX).

CH2 + 1.5O2 → CO2 + H2О

показывает, что выхлопные газы из керосина / перекиси водорода представляют собой преимущественно воду. В результате получается очень чистый выхлоп (уступающий только криогенному LO.2/ LH2) и отчетливое ясное пламя.[11] Низкая молекулярная масса воды также способствует увеличению тяги ракеты.[12]

Окислитель, используемый с гаммой, составлял 85%. высокопрочная перекись (ПВТ), H2О2. Компания Gamma использовала посеребренный катализатор на никелевой сетке, чтобы сначала разложить перекись.[13] Для более высоких концентраций H2О2 потребовался бы другой катализатор, например платина. Никакого источника воспламенения не потребовалось, так как очень горячий разложившийся H2О2 является гиперголичный (самовозгорается) с керосином. Благодаря высокому соотношению (8: 1) масс H2О2 используемый по сравнению с керосином, а также его превосходные тепловые характеристики, H2О2 также может использоваться для регенеративно круто сопло двигателя перед сгоранием. Любая камера предварительного сгорания, используемая для питания турбин насосов, должна только разлагать H2О2 чтобы обеспечить энергию. Это дает преимущества эффективности замкнутый цикл эксплуатации, без обычных серьезных инженерных проблем.

Все эти характеристики приводят к тому, что двигатели на основе керосина / перекиси водорода более просты и надежны в конструкции, чем двигатели на жидком топливе с другим химическим составом. У Гаммы был замечательный послужной список ракетного двигателя. Из 22 пусковых установок Black Knight и 4 Black Arrow со 128 двигателями Gamma отказов двигателей не было.[12]

Стентор

Gamma начиналась как меньшая круизная камера двухкамерного Стентор ракетный двигатель производства Армстронг Сиддели для Голубая сталь противотанковая ракета.[14]

Гамма 201

Бристоль-Сиддели разработал этот автономный четырехкамерный двигатель с 1955 по 1957 год для Черный рыцарь тестовые автомобили.[15] Gamma 201 использовалась для первых двенадцати запусков Black Knight (всего 14), Gamma 301 - для большинства более поздних полетов.[16]

Первоначальные машины Black Knight представляли собой одноступенчатые ракеты, предназначенные для испытаний прототипов головок для возврата в исходное состояние для предложенных Синяя полоса стратегический баллистическая ракета. Испытания Black Knight начались в Woomera, Австралия в 1958 году, но проект Blue Streak был отменен в 1960 году. Ракеты продолжали испытываться до 1965 года в рамках запланированной двухступенчатой ​​космической пусковой установки с использованием Гамма 201 на первой ступени до августа 1962 года, когда ее заменили на более мощную Гамма 301.[17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27]

Гамма 301

Это было в основном то же самое, что и Gamma 201, но имело автоматическое управление соотношением компонентов смеси для улучшения тяги.[28] Проведено девять первых испытательных пусков двигателя Гамма 301 в г. Высоко вниз с 16 апреля по 31 мая 1957 г., все они были в значительной степени успешными. Черный рыцарь запуски BK16 и BK18 использовали Gamma 301. Эти два были началом Проект Dazzle испытания высокоскоростного возвращающегося корабля, где твердое топливо Кукушка был установлен вниз на втором этапе, чтобы увеличить скорость повторного входа. Всего было произведено восемь запусков Gamma 301.[16]

Гамма 2 / Двойная гамма

Двухкамерная версия гаммы, используемая для второго этапа Черная стрелка ракета-носитель спутника. В качестве единственной гаммы, которая не требуется для работы на уровне моря, сопла были удлинены, чтобы обеспечить лучшее расширение.[18][29]

Гамма 8

Это была 8-камерная разработка Gamma, использовавшаяся на первом этапе Черная стрелка ракета-носитель спутника. Гамма-камеры тяги устанавливались попарно радиально, каждая пара на одноосном тангенциальном кардане. Коллективное движение давало управляемость по крену, дифференцированный шаг движения.[29]

Галерея

  • Ракетные двигатели Bristol Siddeley Gamma
  • Отсек ракетного двигателя, рядом с которым находится возвращаемый аппарат.

    Двигатель Gamma 201 за возвращающейся машиной Black Knight

  • Выставка ракетного двигателя

    Ракетный двигатель Gamma 2, используемый на 2-й ступени Black Arrow

  • Разбитые остатки ракеты

    Обнаруженные останки первой ступени ракеты Black Arrow R3, успешно запущенной с ракетного полигона Вумера в октябре 1971 года.

Рекомендации

  1. ^ «Гамма 201». Astronautix.com. Получено 13 ноября 2016.
  2. ^ гамма-двигатели ракетного отделения декабрь 1964 г.
  3. ^ Гамма-двигатели Bristol siddeley rocket dep 1964
  4. ^ «Гамма 301». Astronautix.com. Получено 13 ноября 2016.
  5. ^ «Гамма 2». Astronautix.com. Получено 13 ноября 2016.
  6. ^ «Гамма 8». Astronautix.com. Получено 13 ноября 2016.
  7. ^ «Роллс-Ройс Наследие: Ковентри». Архивировано из оригинал 18 мая 2008 г.
  8. ^ "Высоко вниз". www.spaceuk.org.
  9. ^ «Испытание Черного рыцаря в Иглах». Архивировано из оригинал 27 марта 2008 г.
  10. ^ Перекись водорода - оптимально для турбомашин и энергетики (PDF). 43-я конференция и выставка по совместным двигательным установкам IAA / ASME / SAE / ASEE. Цинциннати, Огайо: Американский институт аэронавтики и астронавтики, Inc. июль 2007 г.[постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ "Черная стрелка". Николас Хилл., "Левитационное" изображение, показывающее, как запуск R3 / Prospero взлетает на невидимом прозрачном выхлопном шлейфе Gamma.
  12. ^ а б Пьетробон, Стивен С. (май – июнь 1999 г.). "Жидкостные ракетные ускорители высокой плотности для космического корабля" (PDF). Журнал Британского межпланетного общества. 52: 163–168. Bibcode:1999JBIS ... 52..163P.
  13. ^ Д. Эндрюс и Х. Санли (июль 1990 г.). «Ракетные двигатели Gamma для Black Knight». Журнал Британского межпланетного общества. 43: 301–310.
  14. ^ "Противоракетная ракета Avro Blue Steel". Архивировано из оригинал 8 февраля 2004 г.
  15. ^ C.N. Хилл (2001). Вертикальная империя: история ракетно-космической программы Великобритании, 1950–1971 гг.. Imperial College Press. ISBN  978-1-86094-268-6.
  16. ^ а б "Британская ракетная история". www.spaceuk.org.
  17. ^ "Ракетный двигатель Гамма 201, 1957 г.". Научный музей. Архивировано из оригинал 18 марта 2010 г.. Получено 9 апреля 2008.
  18. ^ а б «Гамма-ракетный двигатель». Архивировано из оригинал 8 мая 2008 г.
  19. ^ Харлоу, Джон (1993). Alpha, Beta и RTV-1, Разработка первых британских жидкостных ракетных двигателей. Конгресс Международной астронавтической федерации (IAA). Грац, Австрия.
  20. ^ Харлоу, Джон (ноябрь 1999 г.). Двигатели с перекисью водорода - первые работы по тепловому воспламенению в Westcott. Международная конференция по движению перекиси водорода, Университет Пердью. С. 211–219.
  21. ^ Andrews, D .; Санли, Х. (июль 1990 г.). "Гамма-ракетные двигатели для Черного рыцаря". Журнал Британского межпланетного общества. 43 (7): 301–310.
  22. ^ Андрес и Санли (1990) С. 283–290.
  23. ^ Харлоу, Джон (20–24 июля 1998 г.). Перекись водорода - перспектива Великобритании. Симпозиум Университета Суррея по перекиси водорода.
  24. ^ Робинсон, Х. Р. (июль 1990 г.). «Обзор проекта Black Knight: Black Knight, его происхождение». Журнал Британского межпланетного общества. 43 (7): 291–296.
  25. ^ Скрэгг, Дж. (Июль 1990 г.). «Взгляд подрядчика на программу Черного рыцаря». Журнал Британского межпланетного общества. 43 (7): 297–300.
  26. ^ Харлоу, Дж. (Июль 1990 г.), "Верхние ступени Черного рыцаря", Журнал Британского межпланетного общества, 43 (7): 311–316
  27. ^ Робинсон, Х. Г. Р. (июль 1990 г.), «Предлагаемые разработки Black Knight», Журнал Британского межпланетного общества, 43 (7): 317–318
  28. ^ H.W.B. Гордон Б.А. И Л.В. Паркина (февраль 1964 г.). Краткое изложение полетных данных "Черного рыцаря" с 1958 по 1962 год. Великобритания gov. Оригинал можно найти в Государственном архиве, Кью (часть AVIA 6 17362), ссылка в Интернете на точную запись Николаса Хилла. Архивировано из оригинал 25 сентября 2005 г.. Получено 10 апреля 2008.
  29. ^ а б Дуглас Миллард (2001). Ракета "Черная стрела": история ракеты-носителя и ее двигателей. Лондон: Научный музей. ISBN  978-1-900747-41-7.