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佩服!1962年美国宇航局敢在发动机里放炸弹?!1962年9月12日,美国总统J.F.肯尼迪发表了关于在本10年内将人类

作者:搞史人

佩服!1962年美国宇航局敢在发动机里放炸弹?!1962年9月12日,美国总统J.F.肯尼迪发表了关于在本10年内将人类送上月球的著名演讲。

当时,NASA(美国宇航局)只有几个小时的载人航天经验。许多美国人认为苏联会赢得太空竞赛。毕竟当时苏联人已经将第一颗卫星和第一位宇航员送入轨道。

但在火箭设计方面,美国宇航局工程师面临着比以往任何时候都更复杂的问题。那么他们面对的F1引擎问题到底是什么呢?

火箭的第一级结构需要5台F1发动机才能发射庞大的土星五号火箭。每台发动机可产生150万磅的推力(约680吨)。实现这种推力需要将大量的煤油和液氧泵放入燃烧室。

这两者的结合在燃烧室中将会产生巨大的爆炸推力,将土星五号火箭送入太空。

火箭的第一级燃烧的燃料足以在2分钟内填满一个奥林匹克游泳池,而建造这种推力发动机的任务就落在了洛克达因公司(美国一家液体燃料厂家)身上。

几年前他们为美国空军设计了一款F1发动机,但当时美国空军实在找不到这款大推力的发动机的用途,从而搁置了开发计划。

随后美国宇航局出现,1962年6月,洛克达因公司准备对F1发动机进行长时间测试,但当发动机启动涡轮泵时,发动机爆炸了,测试彻底失败。

在没能弄清楚问题出在哪里之前,又进行了几次爆炸性测试。

这才找到原因了,是燃烧不稳定!

燃料在燃烧室燃烧不稳定,导致燃烧室压力变化大,一部分燃烧室氧气较多,燃烧室产生较多热量推动尾焰后来回移动。

F1引擎在测试期间被炸成碎片的原因,是压力变化太快,每秒变化2000多次,足以使引擎解体。

当时,阿波罗登月计划正在进行中,NASA需要为几年后的首次载人飞行准备强推力发动机。

但以前从未制造过如此巨大的发动机,找到解决方案并不容易。工程师们开始研究喷射托盘,它将燃料和氧化剂输送到燃烧室中。

最初的设计是一个很大的喷注器,上面有很多孔,虽然这是一种常见的设计,但以前的发动机并没有燃烧不稳定的问题。

由于它们的燃烧室很小且燃料稳定,为了解决这个关键问题,洛克达因公司的工程师转向了研究古老的火箭发动机设计图纸——V2火箭发动机。

V2火箭是二战期间由德国人设计和研制的,但它却包含了解决F1发动机燃烧不稳定问题的答案。它没有使用单个平面喷注器,而是使用多个不同的喷嘴将燃烧分成不同的气流。

工程师们认为,V2火箭发动机更容易控制的分区将消除不稳定燃烧的可能性,以便在不进行彻底重新设计的情况下将其应用于F1发动机。

工程师们在喷射板上增加了挡板,将燃烧分成几个不同的区域。在尝试了几种不同的挡板配置后,他们发现了一种似乎可以稳定燃烧的配置。

当对新设计进行测试时,发动机燃烧明显更加稳定,但工程师们并不认为问题已完全解决。许多人担心,当发动机真正升空时,额外的力和振动会使它重新陷入燃烧不稳定状态。

因此,为了彻底测试新设计,美国宇航局在发动机喷注器的中央放置了一枚小型炸弹,并在发动机点火时引爆。

美国国家航空航天局的想法是,发动机内部的小爆炸会造成比发动机正常情况下更多的不稳定,当炸弹爆炸时,发动机内部的火焰会突然变得不稳定。

但就在这不稳定的同时,喷注器上的挡板开始抑制压力波动,燃烧恢复到稳定状态。

美国宇航局又进行了几次爆炸试验,以确保不稳定的燃烧问题得到解决。从土星五号的首次飞行到退役,65台F1发动机将宇航员送入太空,没有发生过一次不稳定的燃烧。

在那个年代,要知道火箭发动机设计都是用计算尺,它们克服这些巨大挑战的创新能力令人惊讶。#历史#

佩服!1962年美国宇航局敢在发动机里放炸弹?!1962年9月12日,美国总统J.F.肯尼迪发表了关于在本10年内将人类
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