Сатурн II - Saturn II

Эта статья про ракету. Для луны Сатурна см. Энцелад.
Сатурн II
Сатурн II.svg
Предложения Сатурна II: INT-17, INT-18, INT-19.
ФункцияОрбитальный ракета-носитель
Производительсевероамериканский (S-II )
Дуглас (S-IVB )
Страна происхожденияСоединенные Штаты
Размер
Высота167 футов (51 м)
Диаметр33 футов (10 м)
МассаОт 1,112,000 до 4,178,200 фунтов (от 504,400 до 1,895,200 кг)
Этапы2
Емкость
Полезная нагрузка для ЛЕО (100 миль (185 км), наклон 28 °)
МассаОт 47000 до 146 400 фунтов (от 21 300 до 66 400 кг)
Связанные ракеты
СемьяСатурн
Производные
  • INT-17
  • INT-18
  • INT-19
История запуска
Положение делИсследование 1966 г.
Запустить сайтыКосмический центр Кеннеди Стартовый комплекс 39,
Всего запусков0
Бустеры (INT-18) - UA1207
Нет бустеров2 или 4
Мотор1
Толкать1600000 фунтов (7100 кН) SL
Общая тяга3 200 000 фунтов (14 000 кН) или 6 400 000 фунтов (28 000 кН) SL
Удельный импульс272 секунды SL
Время горения120 секунд
ТопливоAPCP
Первый этап (ИНТ-17) - S-II –INT-17
Длина81,49 футов (24,84 м)
Диаметр33,0 футов (10,1 м)
Пустая масса105000 фунтов (48000 кг)[примечание 1]
Полная масса1,091,000 фунтов (495,000 кг)[примечание 1]
Двигатели7 HG-3-SL
Толкать1,334,000 фунтов-силы (5,930 кН) SL
Удельный импульс
  • 275 секунд (2,70 км / с) SL
  • 450 секунд (4,4 км / с) в вакууме
Время горения200 секунд
ТопливоLH2 / LOX
Первый этап (INT-18) - S-II
Длина81,49 футов (24,84 м)
Диаметр33,0 футов (10,1 м)
Пустая масса86090 фунтов (39,050 кг)[примечание 1]
Полная масса1,082,000 фунтов (491,000 кг)[примечание 1]
Двигатели5 Рокетдайн J-2
Толкать
  • 551 700 фунтов-силы (2454 кН) SL
  • 1,161,300 фунтов силы (5,166 кН) в вакууме
Удельный импульс
  • 200 секунд (2,0 км / с) SL
  • 421 секунда (4,13 км / с) в вакууме
Время горения390 секунд
ТопливоLH2 / LOX
Вторая стадия - S-IVB -200
Длина58,3 футов (17,8 м)
Диаметр21,68 футов (6,61 м)
Пустая масса28400 фунтов (12900 кг)[заметка 2]
Полная масса261900 фунтов (118,800 кг)[заметка 2]
Двигатели1 Рокетдайн J-2
Толкать231900 фунтов силы (1032 кН) в вакууме
Удельный импульс421 секунда (4,13 км / с) в вакууме
Время горения475 секунд
ТопливоLH2 / LOX

В Сатурн II была серия американских одноразовые ракеты-носители, изученный Североамериканская авиация под НАСА контракт 1966 года, полученный из Сатурн V ракета, используемая для Лунная программа Аполлона.[1] Целью исследования было исключить производство Сатурн IB, а также создать более дешевую тяжелую ракету-носитель на базе аппаратного обеспечения Saturn V. В Северной Америке изучены три версии с S-IC снята первая ступень: ИНТ-17, двухступенчатая машина с низкая околоземная орбита полезная нагрузка 47 000 фунтов (21 000 кг); ИНТ-18, добавивший Титан Страпон UA1204 или UA1207 твердотопливные ракетные ускорители с полезной нагрузкой от 47 000 фунтов (21 000 кг) до 146 400 фунтов (66 400 кг); и INT-19, используя твердотопливные ускорители, полученные от Минитмен ракета первой ступени.

Для этого исследования Боинг компания также исследовала конфигурации обозначенных ИНТ-20 и INT-21 который использовал первую ступень S-IC и устранил либо североамериканский S-II второй этап или Дуглас S-IVB третий этап. Бюджетные ограничения привели к отмене исследования и исключительному использованию Космический шатл для орбитальных полезных нагрузок.

Концепция

Между Сатурн IB 46000 фунтов (21000 кг) низкая околоземная орбита емкость и Сатурн V грузоподъемность 310 000 фунтов (140 000 кг). В середине 1960-х годов НАСА Центр космических полетов Маршалла (MSFC) инициировал несколько исследований, направленных на расширение возможностей семейства Saturn. НАСА определило НОО в 100 морских миль (185 км), наклон 28 ° для расчета полезной нагрузки, и в ходе исследований был изучен ряд конфигураций модифицированных ракет-носителей (MLV) на основе ракет-носителей Saturn IB и Saturn V, а также промежуточной полезной нагрузки ( INT) ракеты-носители на базе модифицированных ступеней Saturn V (MS-IC, MS-II, MS-IVB). Мартин Мариетта (строитель Атлас и Титан ракеты), Boeing (строитель S-IC Первые этапы) и North American Aviation (производитель второй ступени S-II) были тремя из компаний, представивших ответы.

В Северной Америке считают, что лучшим способом восполнить этот пробел было использование второй ступени Сатурна V, S-II, в качестве первой ступени промежуточной ракеты-носителя. Основная идея Saturn II заключалась в том, чтобы сэкономить деньги за счет прекращения производства Сатурн IB ракета, и заменив ее ракетами-носителями, полностью построенными на современных компонентах Saturn V. Это позволит закрыть Chrysler Производственные линии Space Division для S-IB первый этап и позволит более эффективно интегрировать ракетные системы.

Дизайн

Базовой моделью Saturn II был Saturn V, без Боинга. S-IC Начальная ступень. Вторая ступень Сатурна V S-II стала первой ступенью, а неперезапускаемый С-ИВБ-200 использованный на Saturn IB стал второй ступенью. Такой аппарат не мог летать без модификации, потому что S-II был разработан для работы в условиях почти вакуума на большой высоте. Подавление атмосферной тяги уменьшило пять Рокетдайн J-2 от 1 000 000 фунтов силы (4400 кН) двигателей в вакууме до 546 500 фунтов силы (2431 кН) на уровне моря,[2] недостаточно, чтобы поднять с земли вес двух ступеней (619 100 кг) даже без полезной нагрузки. Это потребовало, чтобы S-II был либо переоборудован двигателями большей тяги, либо твердотопливные ракетные ускорители, или оба. Другой конструктивной переменной было количество полной пороховой нагрузки в размере 1 005 500 фунтов (456 100 кг) на S-II и 241 300 фунтов (109 500 кг) на ступени S-IVB.

Прежде чем какая-либо версия могла быть запущена в производство, работа над всеми вариантами Saturn была остановлена ​​в пользу запуска всех будущих полезных нагрузок с Космический шатл.

Сатурн INT-17

Saturn INT-17 был первой рассматриваемой версией Saturn II. Он заменил пять двигателей J-2 первой ступени на семь двигателей повышенной тяги. HG-3-SL двигатели, обеспечивающие тягу на уровне моря в размере 1 334 000 фунтов силы (5 930 кН). Он мог сжечь уменьшенную пороховую нагрузку S-II в 986 000 фунтов (447 000 кг) за 200 секунд. Аппарат имел полезную нагрузку на НОО 92 000 фунтов (42 000 кг) при полной массе 1 112 000 фунтов (504 000 кг). Уменьшенная полезная нагрузка позволила сэкономить 660 фунтов (300 кг) в весе конструкции, а исключение возможности перезапуска S-IVB сэкономило 1500 фунтов (700 кг).[3]

От этой конфигурации отказались, когда было определено, что HG-3-SL не может конкурировать с J-2 с точки зрения общей производительности, надежности и экономической эффективности.[3] Это потребовало добавления ступеней ускорителя, чтобы обеспечить большую взлетную тягу.

Сатурн INT-18

Saturn INT-18 использовал бы стандартный S-II с двигателями J-2, усиленный двумя или четырьмя Титан SRB. В UA1204 и UA1207 считались бустеры, с наибольшим общий импульс конфигурация с использованием четырех ускорителей UA1207, способных вывести на низкую околоземную орбиту 146 000 фунтов (66 000 кг) полезной нагрузки. Конструкторы рассмотрели вопрос об изменении количества топлива, загружаемого в ракету, и о том, зажигать ли ступень S-II на земле или запускать с использованием твердых тел и запускать основную ступень в полете. Две версии не включали ступень S-IVB.

Были изучены следующие конфигурации:[4]

Взлетная массаБустерыПорох С-IIТопливо S-IVBПолезная нагрузка
2,496,000 фунтов (1,132,000 кг)4 UA1204474900 фунтов (215400 кг)177000 фунтов (80300 кг)47000 фунтов (21300 кг)
2,496,000 фунтов (1,132,000 кг)4 UA1204474900 фунтов (215400 кг)173 100 фунтов (78 500 кг)50900 фунтов (23100 кг)
2,271,600 фунтов (1,030,400 кг)2 UA1207560,000 фунтов (254,000 кг)177,900 фунтов (80,700 кг)60400 фунтов (27400 кг)
2,496,500 фунтов (1,132,400 кг)2 UA1207769900 фунтов (349200 кг)175900 фунтов (79800 кг)78000 фунтов (35400 кг)
2,388,000 фунтов (1,083,000 кг)2 UA1205951 500 фунтов (431 600 кг)170600 фунтов (77400 кг)89,300 фунтов (40,500 кг)
3,462,400 фунтов (1,570,500 кг)4 UA1205970900 фунтов (440400 кг)170600 фунтов (77400 кг)114000 фунтов (51,700 кг)
4,178,200 фунтов (1,895,200 кг)4 UA1207984 800 фунтов (446 700 кг)166900 фунтов (75700 кг)146 400 фунтов (66 400 кг)
3 254 500 фунтов (1 476 200 кг)4 UA1205984 800 фунтов (446 700 кг)Нет S-IVB86000 фунтов (39000 кг)
3,923,300 фунтов (1,779,600 кг)4 UA1207984 800 фунтов (446 700 кг)Нет S-IVB97000 фунтов (44000 кг)

Сатурн INT-19

Saturn INT-19 должен был использовать твердотельные ускорители меньшего размера, полученные из первой ступени Минитмен ракета, дополняющая тягу С-II. Было изучено одиннадцать конфигураций, в которых использовалось от четырех до двенадцати твердых тел, причем некоторые из них запускались при взлете, а некоторые запускались в полете, а также варьировались топливные нагрузки на ступенях Сатурна. Ступень S-II могла быть модифицирована путем переоборудования двигателей J-2 – SL с уменьшенной степень расширения сопла, чтобы увеличить тягу на уровне моря до 174 400 фунтов силы (776 кН) на двигатель. Самая высокая общая импульсная конфигурация должна была использовать двенадцать ускорителей, восемь из которых запускались при запуске, а четыре запускались после того, как первая группа была выброшена за борт. Он был способен поднять полезную нагрузку 75 400 фунтов (34 200 кг).[1]

Были изучены следующие конфигурации:[5]

Взлетная массаБустеры, отрывБустеры, раунд 1Бустеры, раунд 2Порох С-IIТопливо S-IVBПолезная нагрузка
723800 фунтов (328300 кг)000414900 фунтов (188200 кг)170,000 фунтов (77,100 кг)12100 фунтов (5500 кг)
1,021,800 фунтов (463,500 кг)220479 900 фунтов (217 700 кг)177000 фунтов (80300 кг)29100 фунтов (13200 кг)
1,277,800 фунтов (579,600 кг)420612000 фунтов (277 600 кг)168,900 фунтов (76,600 кг)44300 фунтов (20100 кг)
1,277,800 фунтов (579,600 кг)440521,800 фунтов (236,700 кг)161000 фунтов (73000 кг)39900 фунтов (18100 кг)
1,593,700 фунтов (722,900 кг)620810900 фунтов (367,800 кг)168,900 фунтов (76,600 кг)60 000 фунтов (27 200 кг)
1,593,700 фунтов (722,900 кг)640702000 фунтов (318 400 кг)172000 фунтов (78000 кг)59100 фунтов (26800 кг)
1,618,600 фунтов (734,200 кг)642649 900 фунтов (294 800 кг)179000 фунтов (81 200 кг)50900 фунтов (23100 кг)
1,593,700 фунтов (722,900 кг)660603,800 фунтов (273,900 кг)173900 фунтов (78900 кг)56000 фунтов (25400 кг)
1,910,700 фунтов (866,700 кг)840905900 фунтов (410900 кг)177,900 фунтов (80,700 кг)63,500 фунтов (28,800 кг)
1,910,700 фунтов (866,700 кг)840905900 фунтов (410900 кг)166900 фунтов (75700 кг)74,300 фунтов (33,700 кг)
1,910,700 фунтов (866,700 кг)840905900 фунтов (410900 кг)165,800 фунтов (75,200 кг)75400 фунтов (34200 кг)

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б c d Включает межкаскадные S-II / S-IVB
  2. ^ а б Включает приборный блок

Рекомендации

  1. ^ а б «Исследования усовершенствованных транспортных средств Saturn V и транспортных средств Saturn средней грузоподъемности» (PDF). Boeing Space Division. 7 октября 1966 г.
  2. ^ "J-2", Astronautix
  3. ^ а б «Сатурн ИНТ-17», Энциклопедия Астронавтика.
  4. ^ «Сатурн ИНТ-18», Astronautix В архиве 2011-09-24 на Wayback Machine
  5. ^ «Сатурн ИНТ-19», Astronautix