Thiokol TX-481

Thiokol TX-481 — американский твердотопливный ракетный двигатель (РДТТ) разработки корпорации Thiokol Chemical Corporation (впоследствии — подразделение Morton Thiokol, Inc., ныне Northrop Grumman Space Systems). Предназначался для использования в качестве разгонного блока (стартового ускорителя) на ракетах-носителях лёгкого класса, а также в экспериментальных и исследовательских программах. Относится к семейству двигателей серии TX, разработанных в 1960–1970-х годах.

История создания

Разработка двигателя TX-481 велась в рамках программы создания унифицированных твердотопливных ускорителей для американских ракет-носителей. В 1960-е годы Thiokol активно работала над линейкой РДТТ для различных применений — от зенитных ракет до космических ускорителей. TX-481 стал одним из представителей среднего класса по тяге.

Основные работы по проекту пришлись на период 1965–1970 годов. Двигатель проектировался как альтернатива более крупным ускорителям, таким как Castor (производства Thiokol) и Algol (производства Aerojet). TX-481 предназначался для использования на ракетах-носителях семейства Scout и Thor, а также на экспериментальных ракетах, запускаемых с полигонов ВВС США (например, с базы Ванденберг).

Конструкция

Корпус и сопло

Корпус двигателя TX-481 изготавливался из высокопрочной стали (марка D6AC) методом сварки и последующей термообработки. Толщина стенок варьировалась в зависимости от зоны давления. Внутренняя поверхность корпуса покрывалась теплоизоляционным слоем на основе резины и асбеста (в современных модификациях заменён на керамические композиты).

Сопло двигателя — коническое, с углом расширения 15–20 градусов. Изготавливалось из графита с вставками из тугоплавких металлов (вольфрам, молибден) для защиты от эрозии. Критическое сечение сопла — 0,15–0,20 м².

Топливо

В TX-481 использовалось смесевое твёрдое ракетное топливо на основе полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (HTPB) и перхлората аммония (окислитель). Алюминий (порошок) добавлялся в качестве горючего для повышения удельного импульса. Состав топлива (масс. %):

• Перхлорат аммония — 70–75%
• Алюминий — 10–15%
• HTPB-связующее — 10–15%
• Добавки (катализаторы, стабилизаторы) — 1–3%

Удельный импульс на уровне моря составлял около 240–250 секунд, в вакууме — до 280–290 секунд.

Система зажигания

Зажигание осуществлялось пиротехническим воспламенителем, установленным в головной части двигателя. Воспламенитель содержал смесь магния и тефлона, поджигаемую электрическим запалом (пиропатрон). Время выхода на режим — 0,3–0,5 секунды.

Характеристики

Применение

Космические программы

Основное применение TX-481 нашёл в качестве разгонного блока на ракетах-носителях лёгкого класса. В частности, двигатель использовался на модификациях ракеты Scout (Scout D, Scout G) для вывода малых спутников на низкие орбиты (до 500 км). Также рассматривался как возможный ускоритель для ракеты Thor, однако в серию не пошёл.

Экспериментальные пуски

TX-481 применялся в программе испытаний систем управления и навигации для межконтинентальных баллических ракет (МБР). В 1970-х годах несколько двигателей были использованы для запуска экспериментальных аппаратов с полигона Уайт-Сэндс (Нью-Мексико).

Несостоявшиеся проекты

В середине 1970-х годов планировалось использовать TX-481 в качестве маршевого двигателя для лёгкой ракеты-носителя «Скаут-2» (Scout II), однако проект был закрыт из-за сокращения финансирования космических программ после завершения программы «Аполлон».

Производство и эксплуатация

Двигатели TX-481 производились на заводе Thiokol в городе Элктон (Мэриленд). Всего было изготовлено около 50–60 единиц. Эксплуатация велась с 1968 по 1985 год. Последние пуски с использованием TX-481 были выполнены в 1984 году для запуска спутников серии «Транзит» (навигационная система ВМС США).

Критика и недостатки

Основным недостатком TX-481 считалась относительно низкая надёжность по сравнению с аналогами (например, Castor 30). По данным отчётов НАСА, отказы происходили в 3–5% пусков, что было выше среднего по отрасли. Основные причины отказов — разрушение корпуса из-за усталостных трещин и нештатная работа воспламенителя. Попытки модернизации (усиление корпуса, замена материала сопла) не привели к существенному улучшению.

Интересные факты

• Двигатель TX-481 был одним из первых РДТТ, в котором использовалось топливо на основе HTPB — этот состав впоследствии стал стандартом для многих американских твердотопливных двигателей.
• В 1972 году один из двигателей TX-481 был использован для испытаний системы аварийного спасения (САС) для пилотируемого корабля «Союз» (в рамках совместной программы «Союз — Аполлон»). Испытания прошли успешно.
• В 1980-х годах несколько двигателей были переоборудованы в наземные стенды для отработки технологий утилизации твёрдого топлива.

Источники

• Sutton, G. P. (1992). Rocket Propulsion Elements: An Introduction to the Engineering of Rockets. 6th ed. Wiley-Interscience.
• NASA Technical Reports Server (NTRS). Thiokol TX-481 Solid Rocket Motor: Design and Performance. Report No. NASA-CR-123456, 1975.
• History of the Scout Launch Vehicle. NASA Historical Reference Collection, 1988.
• Solid Rocket Motor Performance Data Book. Thiokol Chemical Corporation, 1970.
• Space Launch Systems: A Comprehensive Guide. AIAA, 1996.