18新利最新登入德尔塔IV重型导弹是如何工作的

作者:卡罗琳·斯奈尔
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德尔塔四号火箭升空。
©波音公司Carleton Bailie拍摄

火箭做什么?嗯,当我们还是孩子的时候,这是一个很好的方式,可以把兄弟姐妹的玩具射到邻居的院子里,或者把你最喜欢的人偶送入“太空”。但是,你在学校的足球场里发射的2英尺长的火箭模型和今天帮助支持太空计划、通信、科学和国家安全的摩天大楼大小的火箭之间有很大的区别。虽然一般用途是相同的,主要是离开地面进入天空,但现代火箭的威力和复杂程度令人难以置信。

火箭必须能够将自身和装载的货物(这些货物加起来重可达800吨)举起,并在地球上空飞行数百英里甚至数千英里。现代火箭本质上是太空中的飞船和卡车,是我们前往地球的主要交通工具星星.在这篇文章中,我们将介绍波音公司德尔塔火箭家族的最新成员德尔塔IV重型火箭,看看它是如何应对当今火箭面临的挑战的。18新利最新登入

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是什么造就了一枚伟大的火箭?

所以如果火箭是一种运输他们到底在运输什么?主要是火箭的货物(或有效载荷)是一个卫星(见18新利最新登入卫星工作原理).由于它们没有发射自己的方法,卫星使用火箭离开地面,到达地球上方正确的高度。

卫星也必须到达地球上方的正确轨道。轨道是卫星绕地球旋转时所遵循的圆形路径,与地球和太阳系中的其他行星绕地球公转的方式相同太阳.不同的轨道以不同的高度和不同的速度围绕地球运行。卫星的功能决定了它必须沿哪条轨道运行。火箭都能把卫星送到正确的高度然后把它插入正确的轨道

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但火箭需要的不仅仅是一种运输工具。卫星是很好的工具;它们彻底改变了通讯方式,向我们展示了更多关于我们所生活的星球和宇宙的知识,如果没有它们,我18新利最新登入们是无法发现这些知识的。不过,卫星唯一不便宜的地方是。所有这些专门的组件及其高度复杂的软件,更不用说发射所需的大量燃料,都意味着在时间和金钱上的重大投资。这给火箭工程师带来了压力,他们必须制造出能够在一次飞行中运送更大更重货物的火箭,而且成本更低,可靠性和准确性更高。用一枚火箭将两颗或更多卫星送入轨道要便宜得多。另一个挑战是精确地将卫星发射到太空中的特定位置,使其最有效地进入轨道。卫星被设计成在精确的位置以精确的方式运行——如果卫星的发射距离最佳位置太远,卫星的推进器必须消耗宝贵的燃料来弥补差额。火箭需要足够可靠,才能准确地将货物送到需要的地方。

现在让我们仔细看看德尔塔IV系列火箭。

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德尔塔IV系列

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德尔塔IV系列

目前,德尔塔IV家族有三种主要配置或风格:

  • 中等容量
  • 中等以上容量(4.2、5.2和5.4版本)
  • 重能力

每个配置都有一个第一阶段(火箭底部的三分之二)包含燃料箱和主发动机和一个第二阶段(火箭顶部的三分之一),里面装有副发动机和燃料箱,以及有效载荷和各种电子设备。中等容量的第一级由一个单一的公共助推器核心(CBC)组成,由一个发动机提供动力rs - 68发动机.它的第二级由一台RL10B-2发动机提供动力,包括各种机动和高度控制电子设备,如德尔塔II上使用的冗余惯性飞行控制组件(RIFCA),以及燃料和氧化剂箱。

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营养液培养能力它的第一级组件与中等容量火箭相同,但也包括两个或四个直径为60英寸(1.5米)的固体火箭,带式石墨环氧发动机(GEMs)。所有中型-加强型使用RL10B-2发动机为第二级提供动力,但是5.2和5.4版本比中型-加强型4.2版本有更大直径的燃料箱和更长的氧化剂罐。

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德尔塔IV重型版
©波音公司, Carleton Bailie摄影

容量就像打了类固醇的火箭。它不仅有主要的通用助推器核心,而且还包含两个额外的捆绑式助推器。

©波音公司, Carleton Bailie摄影

三个助推器都包含自己的RS-68发动机。重型运载火箭在第二阶段也有一个5米直径的燃料箱和5米直径的有效载荷容纳硬件。

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德尔塔IV重型火箭

现在你已经知道了德尔塔IV系列火箭的基本结构,让我们看看所有不同的组件是如何协同工作的,使重型火箭离开地面进入天空。18新利最新登入如前所述,火箭有两级。第一阶段有一个目标:让火箭离开地面。

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德尔塔IV重型火箭普通助推器核心的前端

每个普通助推器核心(CBC)的底部部分包含一个rs - 68发动机.中间部分包含油箱这里是液氢和液氧。对于两个捆绑式助推器,就这些了。它们的存在只是为了提供额外的燃料和发动机,以将更重的有效载荷送入轨道。

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作为德尔塔IV家族的新成员,RS-68发动机的效率比它所取代的液氧/煤油发动机高出30%。它有更少的部件,使它更可靠,更便宜,是环保的,生产蒸汽作为它唯一的副产品。它还能在升空时产生65万磅(2891千牛)的推力。结合三个助推器核心,德尔塔IV重型火箭能够提升50800磅(23,040公斤)到近地轨道。它最接近的兄弟,德尔塔IV中加(5.4版本),可以将25300磅(11475公斤)提升到相同的轨道。(了解卫星轨道,请参见18新利最新登入卫星工作原理.)

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德尔塔IV重型作战

发射从三个RS-68主发动机点火开始,然后升空。几分钟后,捆绑式助推器cbc被丢弃(从主火箭上掉下来),用完燃料后,完成了火箭离开地面的任务。之后,主中央发动机(连接到中央CBC的那个)被关闭,主CBC的底部三分之二,包括主机,下层油箱和连接一级和二级的级间,也被丢弃。剩下的是什么第二阶段它主要由燃料箱、RL10B-2发动机、制导电子设备和有效载荷组成,所有这些都被包裹在一个被称为a的保护锥内整流罩

与第一阶段相比,第二阶段就像一个芭蕾舞演员坐在后卫的肩膀上。它可能没有三个助推器发动机的巨大动力,但它有力量、平衡和精度来处理更微妙的任务,将卫星送入可持续和正确的轨道。一旦第一级的部件脱落,第二级就启动发动机并抛弃保护整流罩.接下来是第二阶段发动机关闭(瑞士)1在那里,RL10B-2发动机被关闭,第二级推进器在海岸期间进行机动。整个第二阶段由航空电子设备和姿态控制系统提供制导。冗余惯性飞行控制组件有助于确保火箭插入有效载荷进入正确的轨道。

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在2004年12月21日的首次飞行中,德尔塔IV重型运载火箭携带了三颗卫星,主要的DemoSat和两颗辅助的学生制造的卫星,统称为NanoSat-2。在第一次飞行的海岸期间,NanoSat-2卫星被激活并释放。

两次引擎重启和关闭(SECO-2SECO-3)在NanoSat-2发布之后。这使得第二阶段可以保存能量。

由于德尔塔IV重型火箭非常高效,它有必要的燃料使它能够部署到几乎任何高度和轨道。此外,由于第二级发动机负责大部分定位工作,并能够以极高的精度将有效载荷送入轨道,因此卫星消耗的能量要少得多,并且可以使用额外的燃料为自身的功能提供更长时间的动力。当第二级到达所需的轨道时,火箭发射DemoSat有效载荷,现在能够保持自己的轨道,被激活并与载体分离。

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德尔塔IV重型未来

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二四年十二月二十一日
©波音公司Carleton Bailie拍摄

2004年12月21日,德尔塔IV家族的最新成员从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地起飞,进行了首次飞行。近6个小时后,火箭交付了有效载荷并完成了任务。不幸的是,火箭无法到达正确的轨道。当科学家们查看数据时,他们确定第一阶段的燃烧时间没有他们预期的那么长。18新利最新登入然而,有了这么多新的和升级的技术,只有一件事出了问题,在雷达屏幕上造成了相对较小的影响。德尔塔IV重型火箭的首次试飞达到了所有主要测试目标,被认为是成功的。

波音公司已经在制定计划,改进德尔塔IV重型火箭,并创建下一代德尔塔。工程中的一些变化是对RS-68主发动机的修改,在三个cbc中添加GEMs,以及燃料密度和路径的改进。

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