基本介紹
- 中文名：大力神-3運載火箭
- 外文名：Hercules - 3 rocket
- 推出公司：馬丁·瑪麗埃塔公司
- 運載能力：14000公斤
- 類型：商用大力神運載火箭
- 時間研製：20世紀60年代初期
簡介,組成機構,背景介紹,性能,地球同步轉移軌道(GTO),改進措施,
簡介
它是一種商用大力神運載火箭。這種火箭的低軌道有效載荷的運載能力為14000公斤，它能為商業衛星用戶提供與美國太空梭和歐洲阿里安火箭類似的發射服務。
這種商用大力神火箭是在美國空軍的大力神34D的基礎上研製的，這是對最近總統鼓勵民用部門應在發射商用有效載荷方面起更大作用的決定作出的反應。
選擇大力神3作為商用運載火箭有下列幾個主要原因：
1.可靠性高：在過去20年間，大力神3已進行135次軍用和民用有效載荷的實用發射，其中有130次獲得成功，成功率為96.3%。
2.運載能力強：大力神3低軌道運載能力為14000公斤，能滿足現有的和計畫中的商業有效載荷發射市場的需要；
3.生產能力大：大力神3可利用大力神34D現有的生產設備。大力神2和大力神4運載火箭的定貨可使生‘產線延續到90年代中期，即使加上商用大力神3，生產速度離歷史最高水平還相差很遠；
4.發射能力強：大力神3可以利用中止使用的大力神34D的現有東海岸發射場。卡納維拉爾角發射設施40每年能進行多達7次商用發射；
5.靈活性大：大力神3是一種可貯推進劑運載器，可在發射準備狀態下進行兒周的發射準備工作和檢修排故；
6.具有相容性：大力神3的有效載荷設備和發射環境通常與阿里安火箭和美國太空梭的相容。
商用大力神3是由歷史悠久的大力神運載火箭發展而來的。大力神3運載火箭是60年代初期在空軍系統司令部航天分部管理下研製的。這項計畫的目標是要設計一種能執行未來各種任務的運載系統。其辦法是充分利用現有技術，並採用標準組件，根據需要進行結構配置。
組成機構
商用大力神3由一個兩級液體推進劑的芯級和兩個捆綁式固體火箭發動機(SRM)組成。
固體火箭發動機
兩個固體火箭發動機組成大力神3的0級，它們通過8個支點與第一級連線，捆綁在火箭兩側。這兩個發動機為大力神3飛行提供初始準力。由推力矢量控制(TVC)系統二次噴射四氧化二氮來實現。四氧化二氮液體裝在一個與固體火箭發動機相連線的增壓貯箱內，通過24個電動比例閥噴射。固體火箭發動機在燃料燃盡時，通過引爆前面的氣動螺母和後面的爆炸螺栓與第一級分離。通過點燃在固體火箭發動機頭部整流罩和後蓋內的固體推進平移火箭使固體火箭向兩側離開第一級。大力神3採用5'八段殼體對接的固體火箭發動機。
芯級火箭
第一級和第二級都使用可貯推進劑，在發射準備狀態下可在火箭上貯存很長一段時間，液體火箭發動機是用液壓方式萬向固定的，並由渦輪泵供給燃料。第一級發動機有兩個控制俯仰、偏航和滾轉的組件。第二級發動機有一個俯仰和偏航控制組件。第二級的滾轉控制則是通過將渦輪排氣導入一個旋轉的滾轉控制噴管來實現的。每個組件都由一個再生冷卻推力燃燒室、氣體發生器、起動藥柱、連線燃料管道、電氣和儀表接線電纜、壓力部件、渦輪泵和一個燒蝕噴管延伸件組成。
在發射台上，燃料和氧化劑預置閥門使液體推進劑及其蒸氣完全與發動機隔離，因而火箭可處於長期發射準備狀態。這些閥門在發射倒計數的最後幾秒鐘由電動馬達打開。
燃料箱在地面用乾燥氮氣進行增壓。飛行中由一個自動增壓系統提供所需壓力，該系統使用冷卻的富油渦輪燃氣為燃料箱加壓，用汽化的四氧化二氮為氧化劑箱增壓。
馬丁·瑪麗埃塔公司對商用大力神運載火箭在結構和某些設備的布局方面作了改進。第二級的前裙改動後可以放置較大的有效載荷整流罩和各種有效載荷。此外，為了提高火箭的性能，第一級和第二級液體火箭發動機已換成改進的大力神4發動機，而且，第二級還延長了43厘米，以增加推進劑的容量。 第一級在固體火箭發動機推力終止時點火。第一級和第二級分離後，第二級則仍然帶著有效載荷飛行，直至有效載荷人軌。在第二級的前裙內裝有一套姿控系統(ACS)，在駐留軌道時由它提供所需的三軸姿控穩定。
電子設備
大力神3的航空電子設備與大力神過渡級的相同。該系統能滿足目前預計的各種商業需要。航空電子設備系統裝在第二級前裙內，它由一台數字計算機控制的制導、導航和控制組件組成。這台數字計算機是航空電子設備系統的心臟，它是中央處理機與其它航空電子設備之間的輸入/輸出直接接口。
單/雙式有效載荷艙
大力神3可攜帶一個有效載荷，也可攜帶兩個。發射一個有效載荷時，採用單式有效載荷艙(SPCA)，發射兩個有效載荷時則採用雙式有效載荷艙(DPCA)。這兩種有效載荷艙都由一個直徑為4米的有效載荷整流罩和加長艙組成。有效載荷整流罩採用碳增強環氧樹脂蜂窩結構和鋁蜂窩充填料。SPCA長12.9米，DPCA的上部艙長10.4米，下部艙長5.1米。
有效載荷設備要與太空梭和阿里安的發射環境相符，特定的有效載荷要有適配器，必要時還有隔音裝置、射頻視窗和檢修門。
背景介紹
蘇聯質子號運載火箭在1987年1月30日發射一顆通訊衛星失敗，這是繼1986年挑戰者號太空梭和美空軍大力神運載火箭失事之後的一次最大的運載火箭事故.起飛總重為770噸的質子號運載火箭和大力-神運載火箭的大小差不多。
這次質子號運載火箭發射失敗將影響企圖進人國際發射服務市場的S L-12運載火箭的聲譽，蘇聯人對這次損失0.5億美元的事故進行保密。長為57米的質子號運載火箭能把重為2噸的有效載荷送入地球同步軌道。這枚4級運載火箭是在1月30日下午7點19分從丘拉坦發射場發射的。有關方面的分析表明，這枚運載火箭攜帶一顆大型的通訊衛星朝著地球同步軌道飛行。
質子號運載火箭的前三級運行正常，把總重為22噸的第4級和衛星送入224 X 318公里近地駐留軌道，第4級在駐留軌道點火，把有效載荷推向地球同步軌道的高度。
當運載火箭飛過非洲西部幾內亞海灣上空時，火箭飛行不正常，過早地結束了發射段飛行。原因是質子號運載火箭第4級未能點火，火箭分離為4塊。衛星和第4級的碎片在24個小時內從軌道上掉落下來了。
蘇聯人把這次發射說成是一種低高度衛星發射任務.而不說是他們最大的運載火箭發射事故。
發生故障的第4級(運載火箭各級組成中代號為“Block-D”)的推力為4115千克，它用煤油和液氧作為推進劑。
美空軍於1989年9月4日用大力神一3運載火箭進行了第141次發射.把一顆秘密軍用衛星送入地球軌道獲得成功。大力神-3運載火箭自從1964年以來25年間已經發射了200個以上人造地球衛星和行星探測器。美空軍從1989年6月開始啟用新叫大力神-4運載火箭發射衛星。大力神一3運載火箭這次發射是最後一次發射。
大力神一3運載火箭在1989年8月還被用於發射旅行者-2太空飛行器和海盜-1、海盜-2火星探測器，發射成功率高達96%。
性能
大力神3的基本任務是把有效載荷送入低地軌道。 在用於低地軌道(LEO)發射任務時參考數據如下：
1)傾角28.6度；
2)近地點148公里；
3)遠地點259公里；
4)近地點角距112.9度。
大力神在執行低地軌道任務時的基本運載能力為14000公斤。
地球同步轉移軌道(GTO)
大力神3的許多潛在用戶的最終目的是要把有效載荷送入地球同步軌道。要從低地軌道到達地球同步軌道需要有一台近地點發動機((PKM)，先把有效載荷送入地球同步轉移軌道，然後由一台遠地點發動機，在地球同步軌道仁進行軌道圓形化。
改進措施
馬丁一瑪麗埃塔公司在研究加大大力神3運載火箭的各種方案。其中最引人注目的方案是用過渡級接進入地球同步轉移軌道。過渡級包括一套控制組件和推進組件。
控制組件包括火箭的航空電子設備系統、制導系統和單元推進劑(肼)姿控系統。這種控制組件可以用作自主式控制級，為有效載荷進行飛行定向、姿控和速度修正。火箭從升空到固體火箭發動機分離這一過程由一個開環制導程式控制。其餘的飛行過程則由閉環制導系統控制。
推進組件包括兩個安裝在液壓萬向接頭上的高壓液體火箭發動機。這兩個發動機具有很強的再起動能力，產生的推力為71千牛。6個火箭發動機組件(每個組件都有備用的單獨微調發動機)為火箭提供姿控和速度微調。
過渡級能把5000公斤以上的有效載荷送入地球同步轉移軌道。現已有43個過渡級用於將有效載荷送入低軌道、地球同步軌道，對有效載荷進行軌道調整、軌道轉移、改變軌道面和實施多個有效載荷分離機動。
