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航天飛機軌道器
鎖定
航天飛機軌道器是航天飛機系統中進行軌道飛行的航天器。它可由火箭發射升空,也可靠自身攜帶的火箭發動機或加助推器升空,進入近地軌道後完成各種軌道飛行任務,然後再入大氣層,可作機動飛行,滑翔返回機場,水平着陸,經過短期維護後重復使用。
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- 中文名
- 航天飛機軌道器
- 長 度
- 27.21 m
- 翼 展
- 23.79米
- 機 高
- 17.39米
航天飛機軌道器軌道器結構
航天飛機系統的核心分系統是軌道器,它的大致尺寸為:長度27.21米,翼展23.79米,機高17.39米,空重65噸。為了實現“普通人也能坐航天飛機”的設想,航天飛機在起飛過程中的最大過載限制在3g以下,在返回時的過載限制在1.5g以內。
軌道器在軌運行的時間最長達30天。軌道器大致可分為前段、中段和尾段。前段是上下兩層的寬敞機艙,上層為駕駛艙,下層為生活間,有效容積為72立方米。中段是有效載荷艙,長18.3米,直徑4.6米。艙門分內外兩層,由中間對開。艙門內層是輻射冷卻器,外側是防熱層。尾段除裝有3台主發動機外,還包括控制動力系統和推進劑貯箱。
航天飛機軌道器是航天員進入地球軌道和返回時乘坐的艙段,要裝備可供7名航天員正常生活和工作的生命保障系統,可裝載必要的科學儀器與各類顯示儀表。軌道器的分系統異常複雜,這包括23只各種天線、5台計算機,各種控制、通信、導航和操縱系統。在機頭的上部和側部、機尾處,共安裝了46台大小推力的變軌與姿態控制發動機。研製軌道器需要解決的問題很多,最棘手的是主發動機和機身表面防熱系統。主發動機的技術和性能要求很高,與“土星V”運載火箭上的J-2發動機相比,它上了一個很高的台階,其單台最大推力達到210噸,比J-2的100噸增加了一倍多,但這還不是關鍵所在。這種發動機還要求推力在65~109%之間連續調節以適應航天飛機從發射到入軌整個過程不同階段的不同要求,而且還要能重複使用100次。它的工作時間長達7.5小時,比J-2發動機提高5倍。主發動機在起飛過程中消耗推進劑數量很大,高性能的渦輪泵每秒向燃燒室內輸送207升液氫和75升液氧。這些高性能要求對結構設計、材料選擇、推進劑輸送、發動機控制以及加工和製造都是極為困難的。
航天飛機軌道器運轉程序
由於發射場和着陸場不在一地,航天飛機軌道器在着陸場着陸後,需要轉運至發射場。在着陸場的主要工作集中在如何完成轉運上.而不是再次發射準備上,再次發射準備工作仍然是轉運後在發射場進行,所以在着陸場的工作只考慮與轉運有關的項目,其他內容一般不涉及(特殊情況除外)。
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轉運有空運或陸運兩種途徑可供採用,採用不同的轉運途徑,其轉運的要求中對航天飛機軌道器狀態要求也有所區別。空運對氣動特性有要求,陸運則沒有這方面要求,但需要將機身與機翼分解。轉運工作主要包括檢查、準備和轉運三方面內容。
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航天飛機軌道器製造過程
以發現者號航天飛機為例,通過一組照片,展示航天飛機軌道器的製造過程。
發現者號是美國航天飛機機隊中的第三架軌道器,代號為OV-103。發現者 號從1979年8月27日開始製造,最終於1983年10月推出總裝車間,共歷時四 年完成,並於1984年8月30日完成首飛。
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在圖6-19中:
(b)所示為1982年3月9 日,發現者號三台主發動機在加利福尼亞州的羅 克韋爾公司車間安裝前,後機身後端框的狀態;
(c) 所示為1982年3月24日 .發現者號的中機身殼體停放在羅克韋爾公司 (此時波音已控制了羅克韋爾)的車間內,可以看出機身內有一個長約18 m的有 效載荷艙,而整體結構僅採用拱形隔框和壁板構成;
(d) 所示為1982年4月6日,發現者號航天飛機的後機身結構部段完成裝 配的狀態,該部段將用於安裝軌道控制發動機艙並安裝主發動機;
(e) 所示為1982年5月5日,工程師們將發現者號的左翼安裝到中機身上 的畫面·可以看出機冀採用整體對接方式安裝·機翼主樑安裝在(c)圖中靠近 鏡頭的加強框上;
(g) 所示為1982年9月10日,發現者號完成後機身與中機身的對接,正在安裝前機身的整體式乘員艙; .
(h) 所示為工程師正在為發現者號安裝迎風面的耐高温隔熱瓦,為避免再入 時被大氣燒蝕,航天飛機外表面完全覆蓋了一層熱防護系統;
(i) 所示為1983年4月19日,工程師在位於加利福尼亞州的波音車間為發 現者號進行最後的系統安裝;
(j) 所示為1984年8月30日 ,發現者號執行代號為D-41 (亦稱STS-41 D)的首飛任務,機組成員6人,主要將3顆衞星送入太空,並進行了太陽能電 池帆板新技術測試.發現者號於 1984年9月5日在愛德華茲空軍基地安全着陸;
航天飛機軌道器維護方案
航天飛機軌道器返回後在機場跑道上着陸,由於着陸場與發射場不在一地,具有相當的距離,着陸後需要經過轉運返回發射場,才能進行再次發射。因此,航天飛機軌道器着陸後在着陸場需要進行相關檢查,主要包括:安全維護檢查和外觀檢查。