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航天飞机主发动机
太空运输系统 HAER No. TX-116 第 248 页 第三部分 航天飞机主发动机 简介 航天飞机主发动机 (SSME) 是世界上第一台也是唯一一台适用于载人航天的完全可重复使用、高性能液体火箭发动机。分级燃烧发动机燃烧 LO2 和 LH2 的混合物将航天器送入太空。ET 为三个 SSME 提供燃料和氧化剂，SSME 在动力飞行的前两分钟与双 SRB 协同工作。发动机从点火到 MECO 总共运行了大约八分半钟，燃烧了超过 160 万磅（约 528,000 加仑）的推进剂。SSME 为航天飞机提供了超过 120 万磅的推力。SSME 分级燃烧循环分两步燃烧燃料。首先，双预燃室燃烧涡轮泵中的大部分氢气和部分氧气，产生高压和有限温度下的富氢气体。热气流推动高压涡轮泵中的涡轮。涡轮废气流入主燃烧室，燃料在这里完全燃烧，产生高压高温的富氢气体。主燃烧室的废气通过喷嘴膨胀产生推力。在海平面，推进剂为每个发动机提供大约 380,000 磅的推力，额定功率水平 (RPL) 或 100% 推力；390,000 磅的标称功率水平 (NPL) 或 104.5% 的 RPL；420,000 磅的全功率水平 (FPL) 或 109% 的 RPL（或在真空中分别约为 470,000 磅、490,000 磅和 512,000 磅）。发动机可在 67% 至 109% RPL 的推力范围内以百分之一的增量进行节流。所有三个主发动机同时收到相同的节流命令。这在升空和初始上升期间提供了高推力水平，但允许在最后的上升阶段降低推力。发动机在上升过程中采用万向节来控制俯仰、偏航和滚转。SSME 的运行温度比当今常用的任何机械系统都要高。点火前，地球上第二冷的液体 LH2 的温度为零下 423 华氏度。点火后，燃烧室温度达到 6,000 华氏度，比铁的沸点还要高。为了满足严酷操作环境的要求，开发了特殊合金，例如 NARloy-Z（Rocketdyne）和 Inconel Alloy 718（Special Metals Corporation）。 1036 后者是一种镍基高温合金，用于大约 1,500 个发动机部件，按重量计算约占 SSME 的 51%。
IAC极端环境AM Aloys_9-1-2022_final.pdf
摘要自2000年代后期以来，国家航空航天管理局（NASA）参与了用于空间应用的金属添加剂制造（AM）的开发和成熟。通过材料表征和测试，标准开发，组成的制造以及对推进开发和飞行应用的注入，重点介绍了对AM过程的理解。除了机械和热物理测试外，NASA成熟的常用航空合金（镍，铜，不锈钢和钢，铝和基于钛的镍，铝和基于钛的钢），除了机械和热物理测试外，还通过详细的AM过程和热处理表征。尽管这些合金在许多推进应用中都被积极使用，但需要使用集成计算材料工程（ICME）（ICME）和高性能应用程序的过程开发进行持续的AM优化合金。针对的应用是液体火箭发动机；先进的推进系统；和高热通量，高压和/或使用可以降解合金（例如氢）的推进剂的空间推进。本文使用激光粉末床融合（L-PBF）和激光粉末定向能量沉积（LP-DED）工艺强调了更常见的AM合金的表征和物理特性。此外，本文讨论了一些正在进行的新型合金开发和使用AM用于这些恶劣环境中的新型合金开发和成熟，例如GRCOP-42，GRCOP-84，NASA HR-1，GRX-810和C-103。这些过程的结果表明，AM可以实现使用ICME优化合金的快速开发和持续的努力，从而产生更高的性能。这些合金进行了建模，基本冶金评估，热处理研究，详细的微观结构表征和机械测试运动。这与直接应用特定的组件制造和热火测试相结合，通过高占用周期测试使技术准备水平（TRL）的提高能够提高。此处介绍了这些新型AM启用合金和正在加工的开发，包括冶金和机械性能研究。还讨论了这些合金的平行组件开发以及热火测试和未来发展的最新进步。Keywords : Additive Manufacturing, Propulsion, Rockets, Alloy Development, GRCop-42, GRCop-84, Refractory, GRX-810, NASA HR-1, L-PBF, LP-DED, DED, Laser Powder Bed Fusion, Laser Powder Directed Energy Deposition Acronyms/Abbreviations AM Additive Manufacturing (AM), Carbide Dispersion Strengthened (CDS), Directed能量沉积（DED），家用或异物碎片（DOD或FOD），氢环境封闭（HEE），氢含水剂指数（HEI），热等速度压迫（HIP），集成计算材料工程（ICME），低循环疲劳（LCF），LCF），Laser粉末床融合（LPBF），Laser fordect（Laseredect），Laser dive-dive-dive-dirotect（Laser dirotect）（LASEREDEDED）