KTDU-80

KTDU-80
KTDU-80
Soyuz TM-32.jpg
소유즈 TM-32가 SKD 노즐 커버를 닫은 채 ISS를 출발함
원산지러시아
제조사KB 함마시
전임자KTDU-35
상태생산중
액체연료엔진
추진제N2O4 / UDMH
사이클압력 공급
퍼포먼스
추력2.95 kN
챔버 압력880kPa
특정충동302초
굽는 시간890초
짐벌 레인지5
치수
길이1.2m
지름2.1m
에 사용됨
소유스

The KTDU-80 (Russian: Корректирующе-Тормозная Двигательная Установка, КТДУ) is the latest of a family of integrated propulsion system that KB KhIMMASH has implemented for the Soyuz since the Soyuz-T.주 추진력, RCS 및 자세 제어를 공통의 이중 스트링 이중 가압 추진체 시스템에서 공급되는 단일 시스템 압력으로 통합한다.공통 추진체는 UDMH이며 NO와24 주 추진 장치는 S5.80 메인 엔진이다.챔버 압력 880kPa(128psi)와 노즐 팽창 153.8로 2.95kN(660lbf)의 추력을 발생시켜 302초(2.96km/s)의 특정 임펄스를 달성할 수 있다.총 발사시간이 890초인 30기 출발에 대한 등급이다.가압 또는 탱크가 없는 통합 시스템은 무게가 310kg(680lb)이며, 1.2m(47in) 길이에 직경이 2.1m(83in)이다.[1][2][3]

설명

KTDU-80 시스템은 이중 스트링 중복 추진체 및 가압계통, 주추진체(SKD), RCS(DPO-B), 자세제어장치(DPO-M)를 통합한 것으로 추진 요소는 모두 가압 추진체의 공통 공급으로 UDMH와 NO를24 연소시키는 압력식 로켓 엔진이다.[1]기계적으로, KTDU-80은 두 개의 섹션으로 구분된다.

  • 기본 단위(BB)(러시아어: :б, ,баоойййй):):):):):):):):):):):):):):):):):):):):):주 추진체로서 모든 추진체 가압 및 저장 시스템을 포함한다.그것은 세 개의 서브시스템으로 세분된다.
    • 공기압 가압 시스템:모든 탱크와 라인을 가압 상태로 유지하고 저장장치와 추진 서브시스템에서 정확한 작동 압력이 유지되도록 보장하는 시스템이다.압력 공급 엔진의 사용을 고려할 때, 이 서브시스템은 매우 중요하며, 실패는 승무원들이 우주에서 좌초되어 있다는 것을 의미할 수 있다.
    • 추진제 공급 시스템:궤도 기동 엔진에 추진체가 공급되도록 하는 것이다.보관 및 추진제 분배 포함.
    • Orbital Maneuver Engine (SKD) (Russian: ББ, Сближающе-корректирующий двигатель (СКД)):
  • 베싱/도제어 추진기 서브시스템(DPO) (러시아어: дпCOV, поаааааа п п п п п п пррч п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п):): п)그것은 반응과 태도 조절 시스템이다.두 개의 서브시스템으로 구성된다.
    • 중복 추진제 공급 서브시스템.
    • 베링/도제어 추진장치(DPO) (러시아어: :пCOV, ,ивве п п п п пр пр п п п п пч): ):):): ):):):):):이것들은 모두 태도와 번역 움직임을 조절하는 데 사용되는 추력기들이다.이 엔진에는 두 가지 서로 다른 추력 장치가 있다.
      • 높은 추력 추진 장치(DPO-B) (러시아어: дп об):이것들은 자세, 번역, 도킹 및 도킹 해제 기술 및 예비 디오비트 엔진으로 사용된다.
      • 저 추력 추진 장치(DPO-M) (러시아어: дп ом):이것들은 오로지 태도 조절을 위해 사용된다.

각 서브시스템은 다음 절에 설명되어 있다.[1]

공압가압계통

공압가압계통에는 다음과 같은 세 가지 주요 기능이 있다.

  1. 고압 가스 저장.
  2. 추진제 탱크 당김에 대한 작동 압력 공급.
  3. 주 추진력(SKD)의 공압 작동 밸브 작동을 위한 작동 압력 공급.

이 시스템은 두 개의 분리된 회로에 네 개의 구형 가압 가스 탱크를 가지고 있다.각 회로는 두 개의 탱크를 연결하고 개별 압력 변환기, 밸브, 압력 조절기 및 전기 작동식 밸브를 가지고 있다.회로는 두 회로를 공유하거나, 단일 회로를 사용하거나, 두 시스템을 독립적으로 사용할 수 있는 두 개의 스퀴브 작동 밸브로 분리된다.헬륨은 초기 34.32 MPa(4,978 psi)로 저장되며 최대압력은 2.15 MPa(312 psi)이고 최소압력은 1.37 MPa(199 psi)로 SKD의 공압 작동 밸브를 작동시키는데 필요한 최소압력이다.[1]

추진제 공급

추진체 공급 서브시스템 기능은 엔진의 필요한 작동 매개 변수 내에서 추진체의 공급을 보장하는 것이다.2개의 별도 회로에 2개의 연료 탱크와 2개의 산화제를 사용한다.3개의 추진제 공급 회로로 분리된다.

  1. 주추진(SKD) 회로: 두 개의 중복 라인을 통해 일련의 공압식 작동 밸브를 통해 SKD(S5.80 메인 엔진)를 공급한다.
  2. 첫 번째 DPO 회로: 전기 유압 작동 밸브에 의해 제어되는 라인을 통해 모든 높은 스러스터러(원래 14 DPO-B, 이후 16)와 낮은 스러스터러 6개(DPO-M)의 절반을 공급한다.
  3. 두 번째 DPO 회로: 전기 유압 작동 밸브를 통해서도 저 추력 추진기의 나머지 절반(6개의 DPO-M)에 추진제를 공급한다.

1차 DPO 회로와 2차 DPO 회로는 1회의 가압 또는 추진제 저장 회로가 고장 났을 때 라인 간 추진제 전달이 가능한 전기유압 구동 밸브를 통해 연결된다.그래서 이 시스템은 모든 단계에서 이중 회로와 중복 회로를 가지고 있다.총 추진제 하중은 440 kg(970 lb)에서 892 kg(1,967 lb) 사이에서 변화할 수 있다.[1]

주 추진(SKD)

그것의 주 추진 장치는 단일 S5.80 메인 엔진(SKD)을 사용한다.그것은 피치와 요에서 ±5° 회전할 수 있도록 기계적으로 작동되는 짐벌에 장착된다.전기 구동식 엔진 노즐 커버도 있어 개방에 15초, 폐쇄에 25초가 걸린다.모든 추진제 공급에는 예비 회로가 있다.[1]S5.80은 챔버 압력이 0.88MPa(128psi)이고 노즐 팽창이 153.8인 2.95kN(660lbf)의 추력을 발생시켜 302초(2.96km/s)의 특정 임펄스를 달성할 수 있다.총 발사시간이 890초인 30기 출발에 대한 등급이다.[3]

접지/도 제어 스러스터(DPO)

접지 및 자세 제어 추진기 서브시스템은 두 가지 유형의 추진기로 구성된다.

  1. 높은 추력 DPO-B(러시아어: дп코바-б):기존 KTDU-426은 11D428(제조업체 지정 RDMT-135)을 사용했다.KTDU-80은 처음에 11D428A를 사용했으며, 이후 버전은 개선된 효율성 11D428A-16을 사용한다.모든 버전은 NIIMash에 의해 공급되었다.원래 KTDU-426 이후 소유즈 TMA-4까지 KTDU는 14개의 DPO-B를 사용했다.소유즈 TMA-5와 모든 소유즈-TMA-M이 16개의 DPO-B 추진기를 사용했기 때문이다.도킹 및 도킹 해제 기술, 자세 제어 및 SKD 메인 엔진 고장 시 디오비트 화상에 사용할 수 있다.그 함수에 사용할 때는 DPO-BT(러시아어: дп코바-бт)라고 부른다.[1]11D428A-16은 흡입 압력이 1.76MPa(255psi)인 129.16N(29.04lbf)의 추력을 발생시키고 291초(2.85km/s)의 특정 충동을 달성한다.총 연소 지속시간이 2,000초인 50만 점화에 대한 등급이다.[4]
  2. 저스트러스트 DPO-M (러시아어: пп코바-м): KTDU-426은 11D427을 사용하였으며, KTDU-80은 처음에는 개선된 11D427M을 사용하였으나 이후 버전은 S5.142(제조업체명 DST-25)로 변경되었다.DPO-M은 자세 제어에만 사용할 수 있다.[1]S5.142는 0.8 MPa(120 psi)의 챔버 압력으로 25 N(5.6 lbf)의 추력을 발생시키며 285초(2.79 km/s)의 특정 임펄스를 달성한다.총 발화 시간이 25,000초인 30만 개의 점화 등급이다.[5]

역사

원래의 소유즈는 방향 시스템에서 분리된 궤도 보정 시스템(KTDU-35)을 가지고 있었다.후자는 DPO라고 하는 반응 제어 시스템과 DO라고 하는 자세 제어 시스템을 통합했다.KTDU-35는 주궤도 보정 엔진 SKD, S5.60과 예비 궤도 보정 엔진 DKD, S5.35를 탑재했다.이 두 개는 UDMH와 AK27I를 태우는 가스 발전기 엔진이었다.반면에 DPO와 DO 추력자는 HO의22 촉매분해를 사용하여 추력을 발생시키는 단발성 압력 공급 로켓이었다.사이클, 추진제 및 피드 시스템이 서로 다른 유사 시스템을 갖추게 되면 고장 모드가 추가되고 백업 디오비트 엔진인 S5.35와 같은 무거운 백업 장비가 필요하게 된다.[4]

소유즈-T(1979년 첫 비행)의 경우, 통합 추진 시스템인 KTDU-426인 TsKBEM을 위해 개발된 이사예프의 OKB-2.이 시스템의 한 가지 장점은 궤도 보정 및 디오비트 기동을 위해 DPO를 주 추진력의 백업으로 사용할 수 있기 때문에 백업 주 추진력(이전 시스템의 DKD S5.35)을 추가할 필요가 없다는 것이다.그러나 더 중요한 것은 그들이 시스템의 질량을 낮추면서 보다 광범위한 중복성을 구현할 수 있다는 것이다.그리고 모든 엔진을 동일한 추진체로 전환함으로써, 모든 비축량이 감소하는 질량을 더욱 공고히 할 수 있을 것이다.또한 보다 효율적이고 저장 가능한 추진제 UDMH와 NO로24 전환하여 성능을 더욱 향상시켰다.[6]재진입 캡슐 자세 제어 시스템은 여전히 HO의22 촉매분해를 사용하지만, 그것은 완전히 별개의 시스템이다.

이 버전의 KTDU에는 모든 로켓 엔진에 압력 공급 사이클을 사용했고, UDMH/NO24 조합에 추진체를 통합해 우수한 밀도와 특정 임펄스를 부여하고 우주에 수년 동안 저장할 수 있다.궤도 보정 엔진(SKD)을 위해 11D426을 개발했다.S5.60 (3.09 kN (690 lbf) 대 4.09 kN (920 lbf)에 비해 위력은 떨어지지만, 292 초의 특정 임펄스로 효율을 향상시켰다(S5.60은 278s).[7]또한 압력 공급 사이클로의 전환은 터보펌프의 사용과 관련된 비용 및 신뢰성 문제를 제거했다.또한 터빈 시동 및 정지 이력(hysteresis)이 없었기 때문에 최소 연소 시간과 엔진 과도현상을 줄일 수 있었다.[8]

11D428로 알려진 신형 및 개량형 고스트러스트 RCS(DPO-B)의 경우, 14개의 추력자를 사용했지만22, HO 단로펠란트 대신 11D426 SKD와 동일한 사이클과 추진제를 사용했다.또한 이전의 98 N(22lbf)에서 137.2 N(30.8lbf)으로 추력을 증가시킨다.이를 통해 DPO-B는 디오비트 기동을 위한 백업 엔진 역할을 할 수 있었고, 이로 인해 백업 디오비트 엔진(DKD)의 필요성이 없어져 시스템을 더욱 단순화할 수 있었다.낮은 추력 자세 제어 시스템(DPO-M)에는 새로운 11D427을 사용했다.엔진은 8개에서 12개로, 추력은 14.7N(3.3lbf)에서 24.5N(5.5lbf)으로 늘어났다.[7][8]

1986년 소유즈-TM이 도입되면서 추진체계인 KTDU-80의 새로운 수정이 이루어졌다.그것은 KTDU-426 시스템의 진화적 수정이었고, KTDU-35에서 했던 것과 같은 혁명적 전환이었다.추진제 공급 서브시스템은 탱크 가압을 위해 금속 다이아프램으로 전환되었다.SKD 메인 엔진은 새로운 S5.80으로 변경되었다.2.95kN(660lbf)으로 11D426보다 다소 힘이 약한 반면 특정 임펄스는 302초(2.96km/s)로, 총 연소 시간은 570초에서 890초로 증가했다.저 추력 DPO-M은 처음에 추력을 26.5N(6.0lbf)으로 증가시킨 11D427의 상향식 버전인 11D427M을 사용했다.그러나 제조 가능성 문제로 인해 나중에 S5.142(제조업체 이름 DST-25)로 변경되었다.[5]S5.142는 주 연소실의 압력 변환기가 없기 때문에 항전기를 수정해야 했다.한편, 이러한 변화로 DPO-B는 분리 후 PAO를 재진입 캡슐에서 멀리 떨어뜨릴 수 있었다.[8]

높은 추력 DPO-B 시스템은 처음에 KTDU-426에 사용된 11D428A를 유지했다.DPO-B는 주력 SKD의 백업 엔진 역할도 하기 때문에 사중량인 SKD 고장에 대비해 항상 예비 추진체를 보관해야 한다.따라서 보다 효율적인 버전인 11D428A-16을 개발하기 위한 프로젝트가 1993년에 시작되었다.일련의 비행 동안(M-36, M-37, M-38) Progress-M은 11D428A-16의 부분 세트를 가지고 비행했다.Progress M-39는 11D428A-16으로 풀세트를 날았고, 마침내 소유스 TM-28은 유인 우주선의 경우 11D428A-16으로 스위치의 첫 선을 보였는데, 이는 30kg(66lb)의 절약을 의미했다.[8]

국제우주정거장의 경험은 몇 가지 더 많은 변화를 가져왔다.경험에 따르면 도킹 작업 중에는 중단 작업에 사용할 수 있는 DPO-B가 두 개뿐이었습니다.따라서, 2002년 10월 23일에 공식적으로 두 개의 DPO-B를 추가하기 위한 프로젝트가 시작되었고, 이 프로젝트는 총 16개의 높은 추력 DPO 엔진 수를 가져왔다.소유즈 TMA-5는 이 새로운 구성으로 비행한 최초의 우주선이었다.소유즈 TMA-11M은 DPO-B 추력기의 새로운 배치로 데뷔했다.그러나 이것은 우주선별 구성이며 KTDU-80의 변화를 의미하는 것은 아니다.[8]

신형 소유즈-MS와 프로그레스-MS 우주선은 KTDU-80의 진화를 가지고 있다.현재 28개의 추진기는 모두 14개의 쌍으로 배열된 높은 추진력 DPO-B이다.각 추진제 공급 회로는 14개의 DPO-B를 처리하며, 각 추진제 쌍의 각 요소는 다른 회로에 의해 공급된다.이는 추진기 또는 추진제 회로 고장에 대한 완전한 내결함성을 제공한다.[9][10]

버전

이 엔진은 크게 두 가지 변형을 보였다.

  • KTDU-426(GRAU 지수 11D426):이는 이전 세대 소유즈의 KTDU-35를 대체한 소유즈-T용으로 개발된 오리지널 버전이었다.[11]KTDU 유닛, 대응 제어 시스템(DPO), 자세 제어(DO), 주 추진 장치(SKD, DKD)에 통합되어 단일 시스템에 통합되었다.새로운 배치로 DPO를 디오비트 엔진의 백업으로 사용할 수 있게 되었고, 따라서 DKD는 제거되었다.SKD는 새로운 11D426을 사용했는데, 추력은 적지만 구체적인 충동이 더 좋아 전체적인 질량을 줄였다.S5.79 우주정거장 추진에도 동일한 원소가 사용되었다.[8][12]
  • KTDU-80: 1968년에서 1974년 사이에 소유즈-TM을 위해 개발되었으며, 소유즈-TMA-M을 약간 변경하여 여전히 사용되고 있다.탱크의 경우 가압을 위해 금속 격막으로 전환했다.[13]SKD 메인 엔진은 보다 효율적인 S5.80으로 변경되었다.초기에는 개선된 11D427M을 DPO-M에 사용했지만 소유스 TM-23에 의해 제조 가능성을 이유로 S5.142로 모델을 전환했다.처음에 11D428A는 DPO-B로 사용되었다.그러나 죽은 무게를 줄이기 위해 11D428A-16으로 변경되었다.소유즈 TMA-5 이후 도킹 기동 중 중단 시 추력을 배가하기 위해 DPO-B 2개를 추가했다.[8][14]
  • KTDU-80(소유스 MS): 2016년 6월 현재도 KTDU-80으로 불리고 있는지는 알 수 없지만, 추진체계의 소유즈-MS와 프로그레스-MS 버전은 모든 DPO-M을 DPO-B로 대체했고, 현재는 가압과 추진제 공급 회로가 각각 14 DPO-B로 완전히 대칭이 된다.[9]

참고 항목

  • S5.80 - 주 추진 엔진(SKD).
  • 11D428A - 반응 제어 시스템 하이 스러스트 엔진(DPO-B)
  • S5.142 - 최신 반응 제어 시스템 로우 스러스트 엔진(DPO-M)
  • KTDU-35 - 소유즈 추진 시스템의 이전 버전.
  • KB KhimMASH - KTDU의 개발자 및 제조업체.
  • NIIMash - DPO-M 11D428A-16 개발자.
  • 소유즈(우주선) - 이 시스템과 통합된 우주선 계열.
  • 소유즈-T - KTDU-426을 사용한 소유즈 버전.
  • 소유즈-TM - KTDU-80을 출시한 소유즈 버전.
  • 소유즈-MS - 상당히 다른 KTDU-80을 사용하는 소유즈 버전.

참조

  1. ^ a b c d e f g h RKK Energia (June 1999). "3.17. Комбинированная Двигательная Установка (КДУ) (Combined Propulsion System)". Soyuz Crew Operations Manual (SoyCOM) (ROP-19) Final. NASASpaceFlight.com. pp. 122–129.
  2. ^ Brügge, Norbert. "Spacecraft-propulsion blocks (KDU) from Isayev's design bureau (now Khimmash)". B14643.de. Archived from the original on 2015-06-02. Retrieved 2015-06-02.
  3. ^ a b "Двигатели 1944-2000: Аавиационные, Ракетные, Морские, Промышленные" [Aviadvigatel 19442-2000: Aviation, rocketry, naval and industry] (PDF) (in Russian). pp. 75–81. Retrieved 2015-07-25.
  4. ^ a b "Bipropellant Low Thrust Rocket Engine 11D428A". NIIMash. 2009. Retrieved 2015-07-25.[영구적 데드링크]
  5. ^ a b "ЖРДМТ от 0,5 кгс до 250 кгс" [Small thrust jet engine from 0.5 kgf to 250 kgf] (in Russian). KB KhIMMASH. Retrieved 2015-07-25.
  6. ^ Chertok, Boris (May 2009). "Chapter 18 — Birth of the Soyuzes". Rockets and People Vol. 3 — Hot Days of the Cold War (PDF). Vol. 3 (NASA SP-2006-4110). NASA. p. 562. ISBN 978-0-16-081733-5. Retrieved 2015-07-15.
  7. ^ a b Ponomarenko, Alexander. "Основные двигатели разработки КБХМ" [The main engines produced by KBKhM] (in Russian). Retrieved 2015-07-25.
  8. ^ a b c d e f g Pillet, Nicolas. "Le système de propulsion du vaisseau Soyouz" [The propulsion system of the Soyuz spacecraft] (in French). Kosmonavtika.com. Retrieved 2015-07-14.
  9. ^ a b Zak, Anatoly (2016-07-08). "Propulsion system for the Soyuz MS spacecraft". Russian Space Web. Retrieved 2016-07-09.
  10. ^ Rob Navias (2016-07-08). The New, Improved Soyuz Spacecraft (YouTube). Space Station Live. NASA JSC. Retrieved 2016-07-09.
  11. ^ "KDU-426". Encyclopedia Astronautica. Retrieved 2015-07-25.
  12. ^ "KRD-79". Encyclopedia Astronautica. Retrieved 2015-07-25.
  13. ^ "KTDU-80". Encyclopedia Astronautica. Retrieved 2015-07-25.
  14. ^ McDowell, Jonathan. "5.2: Russian engines". Jonathan Space Report. Retrieved 2015-07-25.

외부 링크