救生塔

救生塔

救生塔是發射初始階段為應急救生而設在載人飛船頂端的塔形逃逸裝置,是載人飛船發射救生系統的主要設備。

簡介

發射初始階段為應急救生而設在載人飛船頂端的塔形逃逸裝置,是載人飛船發射救生系統的主要設備(見航天救生)。若載人飛船採用低溫推進劑運載火箭,在發射初始階段發生緊急情況時須採用分離座艙救生方式,使整個返回艙(即航天員座艙)飛離危險區,再借回收系統返回地面而使航天員獲救。在整個救生過程中,返回艙為航天員提供安全保護環境,免受運載火箭爆炸的危害。為使返回艙迅速飛離危險區,必須賦予它足夠的飛行動力。力的上限應不超過航天員對過載的耐受力,力的下限應保證在主動段氣動阻力最大的區域仍能使返回艙與運載火箭分離。在發射台上救生的情況下,動力的總衝量足以使返回艙上升到一定高度,為回收系統工作創造條件。這種逃逸動力不能由飛船上其他動力裝置提供,為此在飛船上設定專門的逃逸發動機。逃逸動力通常以“牽引”方式施於返回艙,即用塔架將逃逸發動機支在飛船頂端而形成救生塔。在應急情況下逃逸發動機即行點火,使返回艙迅速脫離危險區。

救生塔的使用範圍僅限運載火箭起飛和飛行初始階段。當運載火箭達到一定高度,飛船的其他動力裝置(如制動火箭)已能提供逃逸動力時,即將救生塔拋棄,因為此時救生塔已是消耗運載火箭能量的多餘物體。在應急救生的情況下,返回艙逃逸後也必須將救生塔拋棄,使回收系統能開傘工作,為此救生塔上還設有分離發動機。在救生塔完成逃逸任務後,塔架與返回艙的連線即行解鎖,分離發動機隨之點火,推動救生塔與返回艙分離。

救生塔主要由塔架、逃逸發動機和分離發動機(均為固體火箭發動機)組成。塔架為三角形或方形構架,上端支撐發動機,下端直接與返回艙連線或通過整流罩與返回艙連線。逃逸發動機均採用多噴管、斜噴管,使發動機的高溫噴流不致直接沖刷飛船。“聯盟”號飛船和“阿波羅”號飛船 (見“阿波羅”工程)的救生塔還裝有俯仰控制發動機。它與逃逸發動機同時點火,使返回艙的逃逸彈道偏離運載火箭的彈道,避免與追來的運載火箭碰撞。“水星”號飛船則通過偏置逃逸發動機造成相對返回艙重心的推力偏心,以達到使逃逸彈道橫偏的目的。救生塔與返回艙並非簡單的疊加,而是有機地聯合組成發射逃逸飛行器,它具有一定的氣動特性和必要的飛行彈道。在飛行過程中,逃逸飛行器還完成一定的角運動,並穩定在有利姿態,確保回收系統順利展開。“阿波羅”號飛船救生塔還裝有前翼,其氣動力矩能使逃逸飛行器調頭,保持返回艙以防熱底面朝前的姿態穩定飛行,直至救生塔分離。(圖1)(圖2)

救生塔救生塔
救生塔救生塔

1983年9月27日,蘇聯“聯盟”T-10 號飛船發射失敗,運載火箭第一級點火後即爆炸。但在臨爆炸前,救生塔將飛船拖離危險區使兩名航天員獲救。這是載人航天史上第一次使用救生塔救生的記錄。

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