Reaktionskontrollsystem - Reaction control system

Zwei von vier Triebwerks-Quads des Reaktionskontrollsystems auf der Apollo-Mondlandefähre

Ein Reaktionskontrollsystem ( RCS ) ist ein Raumfahrzeugsystem, das Triebwerke und Reaktionskontrollräder verwendet, um eine Lagekontrolle und manchmal einen Antrieb bereitzustellen . Die Verwendung von umgeleitetem Triebwerksschub zur Bereitstellung einer stabilen Lagesteuerung eines kurz- oder vertikal startenden und landenden Flugzeugs unterhalb herkömmlicher Flügelfluggeschwindigkeiten, wie beispielsweise beim Harrier-"Sprungstrahl" , kann auch als Reaktionssteuerungssystem bezeichnet werden.

Ein RCS ist in der Lage, kleine Schubmengen in jede gewünschte Richtung oder Kombination von Richtungen bereitzustellen. Ein RCS ist auch in der Lage, ein Drehmoment bereitzustellen , um eine Steuerung der Drehung ( Rollen, Nicken und Gieren ) zu ermöglichen.

Reaktionskontrollsysteme verwenden oft Kombinationen von großen und kleinen ( Nonius )-Triebwerken, um unterschiedliche Reaktionsstufen zu ermöglichen. Reaktionskontrollsysteme von Raumfahrzeugen werden verwendet für:

Da Raumfahrzeuge nur eine begrenzte Menge an Treibstoff enthalten und es kaum möglich ist, sie wieder aufzufüllen, wurden alternative Reaktionskontrollsysteme entwickelt, um Treibstoff zu sparen. Zur Stationshaltung verwenden einige Raumfahrzeuge (insbesondere solche in geosynchronen Umlaufbahnen ) hochspezifische Impulstriebwerke wie Arcjets , Ionentriebwerke oder Hall-Effekt-Triebwerke . Um die Orientierung zu steuern, verwenden einige Raumfahrzeuge, einschließlich der ISS , Schwungräder, die sich drehen, um die Drehraten des Fahrzeugs zu steuern.

Position der Triebwerke auf Raumfahrzeugen

Gemini Orbit Attitude and Manöver System und Reentry (falsch als "Reaction" bezeichnet) Kontrollsystem

Die Mercury -Raumkapsel und das Gemini- Wiedereintrittsmodul verwendeten beide Düsengruppen, um eine Lagekontrolle zu ermöglichen . Die Triebwerke befanden sich außerhalb ihres Massenmittelpunkts und lieferten so ein Drehmoment , um die Kapsel zu drehen. Die Gemini-Kapsel war auch in der Lage, ihren Wiedereintrittskurs durch Rollen anzupassen, was ihre außermittige Hubkraft lenkte. Die Mercury-Triebwerke verwendeten ein Wasserstoffperoxid- Monotreibmittel, das sich in Dampf verwandelte, wenn es durch ein Wolframsieb gedrückt wurde, und die Gemini-Triebwerke verwendeten hypergolischen Monomethylhydrazin- Kraftstoff, der mit Stickstofftetroxid oxidiert wurde .

Die Raumsonde Gemini war auch mit einem hypergolischen Orbit Attitude and Manövering System ausgestattet , was sie zum ersten bemannten Raumschiff mit Translations- und Rotationsfähigkeit machte. Die Lagekontrolle im Orbit wurde durch das Abfeuern von Paaren von acht 25-Pfund-Kraft (110 N) Triebwerken erreicht, die um den Umfang seines Adaptermoduls am äußersten hinteren Ende herum angeordnet waren. Die seitliche Translationssteuerung wurde durch vier 100-Pfund-Kraft (440 N) Triebwerke um den Umfang am vorderen Ende des Adaptermoduls (nahe dem Massenmittelpunkt des Raumfahrzeugs) bereitgestellt. Zwei nach vorne gerichtete 85-Pfund-Kraft (380 N)-Triebwerke an der gleichen Stelle sorgten für eine Übersetzung nach hinten, und zwei 100-Pfund-Kraft (440 N)-Triebwerke, die sich am hinteren Ende des Adaptermoduls befanden, lieferten Vorwärtsschub, der verwendet werden, um die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs zu ändern. Das Gemini-Wiedereintrittsmodul hatte auch ein separates Wiedereintrittskontrollsystem mit sechzehn Triebwerken an der Basis seiner Nase, um die Rotationssteuerung während des Wiedereintritts zu gewährleisten.

Das Apollo Command Module hatte einen Satz von zwölf hypergolischen Triebwerken für die Lagekontrolle und die gerichtete Wiedereintrittskontrolle ähnlich wie bei Gemini.

Das Apollo Service Module und die Mondlandefähre verfügten jeweils über einen Satz von sechzehn R-4D hypergolischen Triebwerken, die in externe Vierergruppen gruppiert waren, um sowohl die Translation als auch die Lagekontrolle zu ermöglichen. Die Cluster befanden sich in der Nähe der durchschnittlichen Massenschwerpunkte des Raumfahrzeugs und wurden zur Lagekontrolle paarweise in entgegengesetzte Richtungen abgefeuert.

Ein Paar Translationstriebwerke befinden sich an der Rückseite des Sojus-Raumschiffs; die gegenläufigen Triebwerke sind in ähnlicher Weise in der Mitte des Raumfahrzeugs (in der Nähe des Massenschwerpunkts) gepaart und zeigen nach außen und nach vorne. Diese wirken paarweise, um zu verhindern, dass sich das Raumfahrzeug dreht. Die Triebwerke für die seitlichen Richtungen sind ebenfalls paarweise nahe dem Massenschwerpunkt des Raumfahrzeugs montiert.

Position der Triebwerke in Raumflugzeugen

RCS-Triebwerke an der Nase von Discovery , einem Space-Shuttle-Orbiter .

Die suborbitale X-15 und ein begleitendes Trainings-Raumfahrzeug, die NF-104 AST , die beide auf eine Höhe reisen sollen, die ihre aerodynamischen Steuerflächen unbrauchbar macht, haben eine Konvention für Positionen für Triebwerke an geflügelten Fahrzeugen festgelegt, die nicht im Weltraum andocken sollen ; das heißt, diejenigen, die nur über Triebwerke zur Lageregelung verfügen. Die für Nick und Gieren befinden sich in der Nase vor dem Cockpit und ersetzen ein Standardradarsystem. Die zum Rollen befinden sich an den Flügelspitzen. Die X-20 , die in die Umlaufbahn gegangen wäre, setzte dieses Muster fort.

Im Gegensatz zu diesen hatte der Space Shuttle Orbiter viel mehr Triebwerke, die erforderlich waren, um die Fahrzeuglage sowohl im Orbitalflug als auch während des frühen Teils des atmosphärischen Eintritts zu kontrollieren sowie Rendezvous- und Andockmanöver in der Umlaufbahn durchzuführen. Shuttle-Triebwerke waren in der Nase des Fahrzeugs und an jedem der beiden hinteren Orbital Manöversystem- Pods gruppiert . Keine Düsen unterbrachen den Hitzeschild an der Unterseite des Fahrzeugs; stattdessen wurden die Nasen-RCS-Düsen, die die positive Steigung steuern, an der Seite des Fahrzeugs angebracht und nach unten geneigt. Die nach unten gerichteten Negativ-Pitch-Triebwerke befanden sich in den OMS- Pods, die im Heck/Achterrumpf montiert waren.

Systeme der Internationalen Raumstation

Die Internationale Raumstation ISS verwendet elektrisch betriebene Steuermomentgyroskope (CMG) für die primäre Lageregelung mit RCS-Triebwerkssystemen als Backup- und Verstärkungssysteme.

Verweise

Externe Links