американская ракетная ступень. Использовалась на ракете-носителе Сатурн V как вторая ступень. Производитель - North American Aviation. Топливо - жидкий водород, окислитель - жидкий кислород. Тяга - 5 МН.

История создания

Здание окончательной сборки S-2 в Сил Бич, Калифорния

Разработка S-II началась в декабре 1959 г., когда комитет выработал рекомендации по проектированию и производству двигателя на жидком водороде с высокой тягой. Контракт на этот двигатель, позднее получивший обозначение J-2 получила фирма Рокетдайн. В то же самое время начал принимать форму проект ступени S-II. Первоначально она предполагалась 22,5 м в длину и 6,5 м в диаметре, с четырьмя двигателями J-2.

В 1961 г. Центр космических полетов им. Маршалла приступил к поиску подрядчика на строительство ступени. Из 30 аэрокосмических компаний приглашенных на встречу, где были оглашены первоначальные требования, предложения только семи были через месяц допущены к рассмотрению. После изучения три из них были отвергнуты. Однако, позднее было решено, что первоначальные спецификации всей ракеты были слишком занижены и поэтому необходимо увеличить размеры всех ступеней. Это вызвало сложности у четырех оставшихся компаний, поскольку НАСА все еще не приняло решения относительно различных аспектов ступени, включая размеры и тип верхних ступеней, которые должны были на нее устанавливаться.

В конечном счете 11 сентября 1961 г. был заключен контракт с фирмой North American Aviation, завод которой был построен правительством в Сил Бич, Калифорния.

Конструкция

Схема ступени S-II.

Ступень S-II состояла из верхнего переходника, топливных баков, двигательного отсека с пятью ЖРД J-2, нижнего переходника между первой ступенью S-IC и второй ступенью S-II. Топливный отсек включал в себя сферический бак жидкого кислорода объемом 370 м? и цилиндрический бак жидкого водорода объемом 1100 м?. При полной заправке S-II весила около 481 т, 7,6% составлял вес собственно ступени, 92,4% - вес топлива и окислителя.

В нижней части ступени было установлено пять двигателей J-2: один был неподвижно зафиксирован в центре, остальные четыре устанавливались на внешнем кольце в кардановых подвесах, они могли поворачиваться для управления вектором тяги.

Водородный бак был покрыт теплоизоляцией, чтобы уменьшить потери от испарения жидкого водорода. Благодаря этому вес ступени был уменьшен на 1,4 тонны. Кислородный и водородный баки имели общее днище, состоящее из сэндвичевой стуктуры - двух алюминиевых оболочек с сотовым заполнителем на основе фенола между ними. В результате была достигнута степень теплоизоляции, обеспечившая разницу температур между двумя баками в 70 њC. Применение общего днища позволило сэкономить 3,6 т веса по сравнению с вариантом с индивидуальными днищами.

Отсек жидкого кислорода представляет собой эллипсоидный контейнер диаметром 10 м и высотой 6,7 м. Он сварен из 12 клиньев и двух круглых деталей на торцах. Каждый из клиньев был получен путем тщательной организованной серии из трех подводных взрывов внутри бака емкостью 211 000 л. Отсек жидкого водорода состоит из шести цилиндров: пяти высотой 2,4 м и шестого высотой 0,69 м. Наибольшей сложностью была теплоизоляция, поскольку жидкий водород должен храниться при температуре не выше 20 њK. Первоначальные решения оказались неудачными: встречались негерметичные фрагменты сварных швов и газовые пузыри. Окончательный вариант предусматривал ручное нанесение теплоизолирующего покрытия спреем с последующим удалением излишков. Конструкция S-II была вертикальной, чтобы упростить сварку и обеспечить правильность формы больших круглых деталей.

Наддув баков горючего и окислителя производится газифицированным водородом и кислородом соответственно.

Отделение нижнего переходника, Аполлон-6

На нижнем переходнике были устнавлены 8 тормозных твердотопливных ракетных двигателя, запускавшихся после отделения первой ступени, чтобы осадить топливо в баках S-II, перед запуском ее двигателей. Через 30 секунд после запуска двигателей переходник сбрасывается пиротолкателями.

На вернем переходнике установлено 4 тормозных твердотопливных ракетных двигателя, которые запускаются после отделения третьей ступени, S-IVB, и тормозят 2 ступень.

Как и на первой ступени у S-II, 5 двигателей, один в центре и четыре по периферии, поворотом последних достигается управление ракетой. Двигатели J-2, Каждый из них дает тягу 102 тс.

Двигательная установка второй ступени работает примерно 390 секунд и выключается на высоте 186 км при скорости полета 6,88 км/с.

Построенные ступени