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J-2X發動機渦輪泵一級噴嘴通過試驗
點擊次數:524 發布時間:2011-8-13
據美國國家航空*(NASA)2011年5月13日報道,NASA馬歇爾航天飛行中心對J-2X發動機渦輪泵*級噴嘴進行試驗,驗證其能否承受環境。J-2X發動機渦輪泵*級噴嘴順利通過了試驗,結果甚至比預期的要好。
J-2X是一款多用途上面級發動機,可在空間停車和重啟,能滿足一系列任務需求。預計今年六月份開始進行發動機的全尺寸試驗,但在此之前,工程師需要檢查發動機燃料渦輪泵*級噴嘴的壽命和耐久性。
發動機的工作環境十分惡劣,但燃料渦輪泵*級噴嘴的工作環境更加惡劣,溫度變化十分劇烈,從極低溫瞬間升至高溫環境。金屬在快速膨脹和緊縮過程中會產生裂紋。發動機工作期間,噴嘴首先暴露在-252.2攝氏度的低溫氫環境中,在發動機啟動之后的兩秒內又處于537.8攝氏度的高溫燃氣環境中。
早在阿波羅時代,科學家在J-2發動機上研究過同樣問題。經過一系列試驗之后,阿波羅計劃的工程師發現,渦輪泵*級噴嘴在經過幾十次啟動和停車之后出現裂紋。(高溫熱水循環泵,熱油循環泵)雖然噴嘴會出現裂紋,但額外的試驗表明,發動機的性能和安全并沒有受到影響。
J-2X發動機的建模仿真試驗表明,J-2X發動機也會出現相同的問題。設計人員挑選了一種新型的鎳合金用作制造噴嘴的材料。該鎳合金韌性較好,被認為能夠更好地承受劇烈的溫度變化。
NASA馬歇爾航天飛行中心的J-2X發動機主任加里•金奇稱,在確定設計前,他們進行了大量的設計和分析工作來確定噴嘴的壽命。曾考慮過對設計進行大的改動,但改變噴嘴的幾何形狀會帶來不愿出現的順流效應(downstreameffect)。而且,歷史數據表明,采用改進的材料并進行小的改動,這種新的設計可以令人接受。加里還表示此次試驗的成功使他們對噴嘴的壽命具有信心,將節省大量的時間和金錢。
此次共進行了43次試驗,模擬真實發動機的啟動和關閉。每次試驗之前都進行了無損檢測,沒有發現任何不利狀況。J-2X發動機由普惠•洛克達因公司設計和制造。目前,已經組裝好的10001號原型機,正在NASA斯坦尼斯航天中心進行試驗。
可參考昆山奧蘭克泵業制造有限公司