LE-7 - LE-7

LE-7
LE-7 Raketentriebwerk.jpg
LE-7, Wissenschaftsmuseum der Stadt Nagoya, 2006
Ursprungsland Japan
Designer JAXA
Hersteller Mitsubishi Heavy Industries
Anwendung Booster
Status Nachgefolgt von LE-7A-Upgrade
Flüssigkraftstoffmotor
Treibmittel LOX / LH 2
Zyklus Stufenweise Verbrennung
Aufbau
Kammer 1
Düsenverhältnis 52:1
Leistung
Schub (vak.) 1.078 kN (242.000 lbf)
Schub (SL) 843,5 kN (189.600 lbf)
Schub-Gewichts-Verhältnis 64,13
Kammerdruck 12,7 MPa (1.840 psi)
ich sp (vac.) 446 Sekunden (4,37 km/s)
ich sp (SL) 349 Sekunden (3,42 km/s)
Maße
Länge 3,4 m
Trockengewicht 1.714 kg (3.779 lb)
Benutzt in
H-II erste Stufe
LE-7A, (Ausstellungsraum von Mitsubishi Heavy Industries, Shinagawa , Japan)

Die LE-7 und sein nachfolgendes Aktualisierungsmodell der LE-7A Verbrennungszyklus statt LH 2 / LOX Flüssigraketentriebwerke in produzierten Japan für die H-II - Reihe von Trägerraketen. Design- und Produktionsarbeiten wurden alle im Inland in Japan durchgeführt, dem ersten großen ( Haupt-/Erststufen- ) Flüssigkeitsraketentriebwerk mit diesem Anspruch, in Zusammenarbeit der National Space Development Agency (NASDA), des Aerospace Engineering Laboratory (NAL), Mitsubishi Schwerindustrie und Ishikawajima-Harima . NASDA und NAL wurden inzwischen in JAXA integriert . Ein großer Teil der Arbeiten wurde jedoch an Mitsubishi vergeben, wobei Ishikawajima-Harima die Turbomaschinen lieferte , und der Motor wird oft als Mitsubishi LE-7(A) bezeichnet .

Der ursprüngliche LE-7 war ein entbehrlicher , hocheffizienter, mittelgroßer Motor mit ausreichend Schub für den Einsatz auf dem H-II.

H-II Flug 8, nur operativer LE-7-Fehler

Die Kraftstoffturbopumpe hatte ein Problem mit dem ursprünglich Induktor (a propellerartige Axialpumpe den Eingangsdruck der erhöhen verwendeten Treibmittel vor den Hauptturbopumpen zu verhindern Kavitation ) , wo der Induktor würde , ichduersiees zu kavitieren beginnen und verursacht ein Ungleichgewicht in übermäßige Vibrationen . Eine umfassende Analyse nach dem Flug des erfolglosen 8. H-II-Starts, einschließlich einer Tiefseebergung des Wracks, ergab , dass Ermüdung aufgrund dieser Vibrationen die Ursache für einen vorzeitigen Triebwerkausfall war.

LE-7A

Der LE-7A ist ein verbessertes Modell des LE-7-Raketentriebwerks. Das Grunddesign ist gegenüber dem Originalmodell unverändert. Beim 7A wurde zusätzlicher technischer Aufwand auf Kostensenkung, Zuverlässigkeit und Leistungsentwicklung gelegt. Die Renovierung wurde vorgenommen, um es mit der ebenfalls verbesserten Trägerrakete H-IIA zu verbinden , mit dem gemeinsamen Ziel, ein zuverlässigeres, leistungsfähigeres, flexibleres und kostengünstigeres Trägersystem zu schaffen.

Änderungen / Verbesserungen

Besonderer Wert wurde darauf gelegt, die Anzahl der erforderlichen Schweißungen zu reduzieren, indem mehr bearbeitete oder gegossene Komponenten zugelassen werden und so viele der verbleibenden Schweißnähte wie möglich vereinfacht werden. Dies führte zu einer erheblichen Überarbeitung der Rohrführung (was das äußere Erscheinungsbild der beiden Modelle deutlich unterscheidet). Um die oben beschriebenen Komplikationen des Kraftstoffinduktors zu bekämpfen, wurde der Kraftstoffinduktor für den 7A neu gestaltet. Der Oxidationsmittelinduktor wurde ebenfalls neu konstruiert, aber dies war hauptsächlich auf die schlechte Leistung bei niedrigen Einlassdrücken und nicht auf Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit zurückzuführen. Auch die Kraftstoff-Turbopumpe selbst war Gegenstand verschiedener Haltbarkeitsverbesserungen. Außerdem wurde die Brennkammer/Einspritzdüsen-Anordnung einer Reihe kleiner Änderungen unterzogen, wie zum Beispiel einer Verringerung der Anzahl von Einspritzdüsenelementen, um die Komplexität der Bearbeitung (und damit die Kosten) zu verringern und die Zuverlässigkeit zu verbessern. Während diese Änderungen insgesamt zu einem Rückgang des maximalen spezifischen Impulses auf 440 Sekunden (4,3 km/s) führten (was den Motor im Grunde weniger kraftstoffsparend machte), wurde der Kompromiss zwischen niedrigeren Kosten und erhöhter Zuverlässigkeit als akzeptabel angesehen.

Neues Düsendesign (Seitenladeproblem)

Für das neue Motormodell wurde eine Düsenverlängerung entwickelt, die bei Bedarf an zusätzlicher Leistung an der Basis der neuen serienmäßigen „kurzen“ Düse angebracht werden konnte. Aber , wenn der Motor mit der Düsenverlängerung ausgestattet war, stieß die 7A ein neues Problem mit bisher unerreichten Nebenlasten und irregulärer Erwärmung auf der Düse stark genug , um die beschädigen kardanischen Aktoren und regenerative Kühlrohre während des Anlaufs. Durch akribische CFD- Arbeiten (Computational Fluid Dynamics) konnte die gefährliche transiente Belastung ausreichend repliziert und verfolgt werden, und eine neue einteilige „lange“ Düse mit vollständiger regenerativer Kühlung (im Gegensatz zur ursprünglichen kurzen Düse mit separater filmgekühlter Verlängerung) wurde entwickelt, um das Problem zu mildern. Bevor diese neue Düse fertig war, wurden einige H-IIA nur mit der kurzen Düse gestartet. Der 7A verwendet in keiner Konfiguration mehr eine separate Düsenverlängerung.

Verwendung auf H-IIB

Die neuen H-IIB- Trägerraketen verwenden in ihrer ersten Stufe zwei LE-7A-Triebwerke.

LE-7A-Spezifikationen

  • Betriebszyklus: gestufte Verbrennung
  • Brennstoff: Wasserstoff
  • Oxidationsmittel: flüssiger Sauerstoff
  • Mischungsverhältnis (Oxidationsmittel zu Kraftstoff): 5,90
  • Kurze Düse:
    • Nennschub (Meereshöhe): 843 kN (190.000 lbf)
    • Nennschub (Vakuum): 1.074 kN (241.000 lbf)
    • Spezifischer Impuls (Meeresspiegel):
    • Spezifischer Impuls (Vakuum): 429 Sekunden (4,21 km/s)
  • Lange Düse:
    • Nennschub (Meereshöhe): 870 kN (200.000 lbf)
    • Nennschub (Vakuum): 1.098 kN (247.000 lbf)
    • Spezifischer Impuls (Meeresspiegel): 338 Sekunden (3,31 km/s)
    • Spezifischer Impuls (Vakuum): 440 Sekunden (4,3 km/s)
  • Trockenmasse: 1.800 kg (4.000 lb)
  • Länge:
    • kurze Düse: 3,2 m
    • lange Düse: 3,7 m
  • Drosselfähigkeit: 72–100 %
  • Schub-Gewicht: 65,9
  • Düsenflächenverhältnis: 51,9:1
  • Brennkammerdruck: 12,0 MPa (1.740 psi)
  • Flüssigwasserstoff-Turbopumpe: 41.900 U/min
  • Flüssigsauerstoff-Turbopumpe: 18.300 U/min

Siehe auch

Verweise

Externe Links