軌道機動發動機

根據控制系統的要求，軌道機動發動機是位於軌道器尾部兩邊，具有雙向搖擺能力的兩台相同的發動機所組成。軌道機動發動機的主要技術要求包括：發動機推力、推進劑類型、發動機性能、發動機多次工作及重複使用次數，發動機雙向搖擺能力及發動機維護與勤務工作要求。軌道機動發動機設計所遵循的原則：

1、發動機的可靠性是整個發動機設計的關鍵。這種發動機要完成航天飛機載人及運貨飛行，需要保證它多次啓動、重複使用、安全可靠。相對於一次啓動的常規液體火箭發動機來説，其研製難度要大得多，可靠性顯得更加突出；

2、希望發動機的性能在保證可靠性的前提下比衝值儘可能提高；

3、發動機的維護使用要方便；

4、儘量減少研製經費與發射費用 ^[1]  。

發動機推力

發動機推力是根據航天飛機軌道器的飛行任務要求由總體部確定的，它的大小與各種影響因素有關，一般來説，推力在4903~29420N之間。與助推級相比，它的推力很小。機道機動發動機推進劑要求性能高，毒性小，維護使用方便，費用低；能多次啓動工作 ^[2]  。

可供選用的推進劑組合

可供軌道機動發動機選用的推進劑組合有兩大類可賒存自燃推進劑和液氧/烴類推進劑。可貯存自燃推進劑中供選用的有三種，即N₂O₄/N₂H₄，N₂O₄/MMH，N₂O₄/UDMH。

推力室冷卻的考慮

推力室冷卻包括燃燒室與噴管的冷卻。根據國內外的設計經驗，噴管(主要是指噴管延伸段)大都採用耐高温的妮合金製造，其內外表面塗有耐高温抗氧化塗層。這種噴管的冷卻為幅射冷卻，軌道機動發動機採用這種噴管冷卻方案是比較好的。對於在高真空環境條件下小推力的液體火箭發動機來説，燃燒室採用什麼冷卻方式是值得研究的。國外一些上級發動機，如阿波羅服務艙下降及上升發動機。過渡級發動機都採用燒蝕冷卻。但是多次點火重複使用的軌道機動發動機，因燒蝕材料製造的燃燒室內型面尺寸會變化，影響發動機性能精度及可靠性，不宜選用。為此，燃燒室以再生冷卻方式為好。這種冷卻方案，除要求選用冷卻性能較好的推進劑作冷卻劑外，還要求正確設計冷卻通道，確保冷卻與壓降效果都比較好。對於內壁材料，也要選用耐高温的材料，如鈮合金或GH₁₇₀等 ^[3]  。

推進劑輸送系統的選用

推進劑輸送系統的選用推進劑輸送系統是在推進劑選定的基礎上確定的。它的選用主要取決於總體部對發動機的性能、可靠性及軌道器結構設計要求。可供選用的系統有兩種:擠壓式輸送系統和泵壓式輸送系統。

發動機性能的考慮

在推進劑及其輸送系統選定的前題下綜合考慮冷卻方式，燃燒室壓力P_k，發動機混合比k_F，噴注器設計，噴管型式及膨脹比等因素，以達到發動機的比衝要求。在發動機初步設計時冷卻方式、P_k、k_F基本上已確定。要想提高發動機性能應從兩方面着手。一是精心設計噴注器，最好採用層板噴注器結構，這種結構有可能使燃燒室的燃燒效率從鑽孔式噴注器的0.96提高到0.99以上；二是將噴管設計成80%鐘形噴管，適當地加大，使噴管效率有較大增加 ^[1]  。