LE-7 - LE-7

LE-7
LE-7 rocket engine.jpg
LE-7, Museu de Ciências da Cidade de Nagoya, 2006
País de origem Japão
Designer JAXA
Fabricante Mitsubishi Heavy Industries
Aplicativo Booster
Status Sucesso pela atualização LE-7A
Motor de combustível líquido
Propulsor LOX / LH 2
Ciclo Combustão escalonada
Configuração
Câmara 1
Relação do bocal 52: 1
atuação
Impulso (vac.) 1.078 kN (242.000 lbf)
Impulso (SL) 843,5 kN (189.600 lbf)
Razão empuxo-peso 64,13
Pressão da câmara 12,7 MPa (1.840 psi)
I sp (vac.) 446 segundos (4,37 km / s)
I sp (SL) 349 segundos (3,42 km / s)
Dimensões
Comprimento 3,4 m
Peso seco 1.714 kg (3.779 lb)
Usado em
H-II primeiro estágio
LE-7A, (show-room da Mitsubishi Heavy Industries, Shinagawa , Japão)

O LE-7 e seu sucessivo modelo de atualização, o LE-7A, são motores de foguete líquido LH 2 / LOX de ciclo de combustão encenado produzidos no Japão para a série H-II de veículos de lançamento. O trabalho de design e produção foi todo feito internamente no Japão, o primeiro motor de foguete líquido principal ( principal / primeiro estágio ) com essa afirmação, em um esforço colaborativo da Agência Nacional de Desenvolvimento Espacial (NASDA), Laboratório de Engenharia Aeroespacial (NAL), Mitsubishi Indústrias pesadas e Ishikawajima-Harima . NASDA e NAL, desde então, foram integrados ao JAXA . No entanto, grande parte do trabalho foi contratado pela Mitsubishi, com a Ishikawajima-Harima fornecendo turbomaquinas , e o motor é freqüentemente referido como Mitsubishi LE-7 (A) .

O LE-7 original era um motor dispensável , de alta eficiência e tamanho médio, com empuxo suficiente para uso no H-II.

Voo 8 H-II, apenas falha operacional LE-7

A bomba turbo de combustível teve um problema ao usar o indutor projetado originalmente (uma bomba axial semelhante a uma hélice usada para aumentar a pressão de entrada do propelente à frente das bombas turbo principais para evitar a cavitação ), onde o próprio indutor começaria a cavitar e causar um desequilíbrio resultando em vibração excessiva . Uma análise abrangente pós-voo do lançamento malsucedido do 8º H-II, incluindo uma recuperação dos destroços no oceano profundo, determinou que a fadiga devido a essa vibração foi a causa da falha prematura do motor.

LE-7A

O LE-7A é um modelo atualizado do motor de foguete LE-7. O design básico não mudou em relação ao modelo original. O 7A teve esforço adicional de engenharia para redução de custos, confiabilidade e desenvolvimento de desempenho. A reforma foi empreendida para combiná-lo com o veículo de lançamento H-IIA também aprimorado , com o objetivo comum de ser um sistema de lançamento mais confiável, mais potente e flexível, e com melhor custo-benefício.

Mudanças / melhorias

Ênfase específica foi colocada na redução ou na quantidade de soldagem necessária , permitindo mais componentes usinados ou fundidos , e para simplificar o máximo possível das soldas restantes. Isso resultou em um retrabalho substancial do roteamento do tubo (o que torna a aparência externa dos dois modelos consideravelmente diferente). Para combater as complicações do indutor de combustível descritas acima, o indutor de combustível foi redesenhado para o 7A. O indutor do oxidante também foi reprojetado, mas isso se deveu principalmente ao baixo desempenho em baixas pressões de entrada, em oposição a problemas de confiabilidade. A própria bomba turbo de combustível também foi objeto de vários aprimoramentos de durabilidade. Além disso, o conjunto câmara de combustão / injetor passou por uma série de pequenas alterações, como a diminuição do número de elementos injetores, para reduzir a complexidade da usinagem (e, portanto, o custo) e melhorar a confiabilidade. Enquanto essas mudanças gerais resultaram em uma queda no impulso específico máximo para 440 segundos (4,3 km / s) (basicamente tornando o motor menos eficiente em termos de combustível), a troca por custo mais baixo e maior confiabilidade foi considerada aceitável.

Novo design de bico (problema de carregamento lateral)

Para o novo modelo de motor, foi projetada uma extensão de bico que poderia ser adicionada à base do novo bico “curto” padrão quando fosse necessário desempenho extra. Mas quando o motor foi equipado com a extensão do bico, o 7A encontrou um novo problema com cargas laterais sem precedentes e aquecimento irregular no bico forte o suficiente para danificar os atuadores do cardan e tubos de resfriamento regenerativo durante a inicialização. O trabalho meticuloso de dinâmica computacional de fluidos (CFD) foi capaz de replicar e rastrear suficientemente a carga transitória perigosa e um novo bico "longo" de uma peça com resfriamento regenerativo total (em oposição ao bico curto original com uma extensão separada resfriada por filme) foi projetado para mitigar o problema. Antes deste novo bico estar pronto, alguns H-IIAs foram lançados usando apenas o bico curto. O 7A não usa mais uma extensão de bico separada em qualquer configuração.

Use em H-IIB

Os novos veículos de lançamento H-IIB usam dois motores LE-7A em seu primeiro estágio.

Especificações LE-7A

  • Ciclo operacional: combustão em estágios
  • Combustível: hidrogênio
  • Oxidante: oxigênio líquido
  • Razão de mistura (oxidante para combustível): 5,90
  • Bico curto:
    • Empuxo nominal (nível do mar): 843 kN (190.000 lbf)
    • Empuxo nominal (vácuo): 1.074 kN (241.000 lbf)
    • Impulso específico (nível do mar):
    • Impulso específico (vácuo): 429 segundos (4,21 km / s)
  • Bocal longo:
    • Empuxo nominal (nível do mar): 870 kN (200.000 lbf)
    • Empuxo nominal (vácuo): 1.098 kN (247.000 lbf)
    • Impulso específico (nível do mar): 338 segundos (3,31 km / s)
    • Impulso específico (vácuo): 440 segundos (4,3 km / s)
  • Massa seca: 1.800 kg (4.000 lb)
  • Comprimento:
    • bico curto: 3,2 m
    • bico longo: 3,7 m
  • Capacidade do acelerador: 72-100%
  • Impulso ao peso: 65,9
  • Proporção da área do bico: 51,9: 1
  • Pressão da câmara de combustão: 12,0 MPa (1.740 psi)
  • Bomba turbo de hidrogênio líquido: 41.900 rpm
  • Bomba turbo de oxigênio líquido: 18.300 rpm

Veja também

Referências

links externos