米諾陶Ⅰ/Ⅱ型運載火箭簡介


米諾陶Ⅰ號是由軌道科學和美國空軍合作研制的發(fā)射系統(tǒng),該運載火箭基于民兵二號導彈,配備了額外的上面級和軌道電子設備和控制系統(tǒng),被用來將美國政府的有效載荷發(fā)射到近地軌道。

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民兵導彈實施了許多創(chuàng)新,包括使用固體燃料,以前的導彈和蘇聯(lián)洲際彈道導彈使用的是具有腐蝕性的可儲存液體推進劑,一旦提前加注燃料,就會縮短導彈的保質(zhì)期。此外,固體燃料火箭可以在發(fā)射訂單后幾分鐘內(nèi)發(fā)射,民兵導彈使用數(shù)字飛行控制系統(tǒng),為系統(tǒng)提供了更高的精度和高靈活性。到1965年,800枚民兵一號導彈已經(jīng)準備就緒,駐扎在美國各地的許多空軍基地。

? ? ? ? ? ? ? ? ? 火箭整體介紹
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米諾陶I型運載火箭基于民兵II號,使用民兵II號的第一和第二級,從飛馬座火箭增加兩個獵戶座固體火箭作為第三和第四級,可以選擇增加液體燃料第五級進行精確軌道注入。
總的來說,米諾陶I型火箭高19.17米,直徑1.67米,起飛質(zhì)量36,200 公斤。運載火箭可以將580公斤的有效載荷送入近地軌道,將 331 公斤的有效載荷送入太陽同步軌道。

米諾陶I型發(fā)射系統(tǒng)使用民兵II導彈的兩個較低階段,稱為 M55 A1 和 SR-19。作為第三和第四階段的是獵戶座 50 XL 和獵戶座 38 階段,它們也用于飛馬火箭。作為一種選擇,可以添加肼輔助推進系統(tǒng)作為第五階段,以提**確的噴射能力。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 第一級? ? ??
米諾陶I型使用 M55 A1 第一級,長 7.49米,直徑 1.67米,發(fā)射質(zhì)量為 23,077 公斤,包括 20,785 公斤推進劑,它使用固體 TP-H1011 推進劑。
該級配備了四個噴嘴,分別使用液壓系統(tǒng),噴嘴控制單元,在動力飛行期間提供三軸控制。第一階段的總推力為 792 千牛頓,產(chǎn)生 262 秒的真空比沖和237秒的海平面比沖。
第一階段燃燒 61.3 秒,使用火工系統(tǒng)與第二階段分離。在第一階段燃盡和分離的時刻,第二階段點燃。
兩個階段通過一個 1.68 米的級間連接,該級內(nèi)裝有第二階段噴嘴和階段分離設備。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?第二級
米諾陶I的第二級被稱為 SR-19,其長度為 4.12米,直徑為 1.33米。它的發(fā)射質(zhì)量為 7,032 公斤,包括 6,237 公斤的 ANB-3066 推進劑。
SR-19 配備了一個具有高膨脹比的單個固定噴嘴,燃燒66秒,提供267.7 千牛頓的總推力,288 秒的真空比沖。第二級的俯仰和偏航控制由液體噴射推力矢量控制子系統(tǒng)提供。使用從側(cè)面注入的二次流體,改變噴嘴中的高超聲速流動,以產(chǎn)生精確控制姿態(tài)的橫向推力元件。滾轉(zhuǎn)控制由安裝在第二級的熱氣推進器提供。

第二級配備了一個單獨的速率陀螺單元,以提高滾轉(zhuǎn)控制精度。SR-19 在使用煙火從第三級分離之前燃燒 66 秒。在級間分離和三級點火之間,實現(xiàn)了 2.2 秒的延遲,2-3 級間長 1.36 米。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?第三級
米諾陶I型火箭的第三級是由ATK公司制造的獵戶座 50 XL。
它長3.07米,直徑1.28米,發(fā)射質(zhì)量4,306 公斤。發(fā)動機裝載3,915 公斤QDL-1 HTPB固體推進劑,壓力為70 巴。

獵戶座 50 XL 提供的最大推力為 194.4 千牛頓,平均推力為 158 千牛頓。第三階段配備高膨脹噴嘴,用于真空操作。
噴嘴使用機電推力矢量控制系統(tǒng)進行傾斜和偏航控制,氮氣冷氣體姿態(tài)控制系統(tǒng)用于海岸階段的側(cè)傾控制和姿態(tài)控制,獵戶座 50 XL 的燃燒時間為 71 秒。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?第四級
ATK獵戶座 38 固體火箭發(fā)動機是米諾陶Ⅰ型的第四級發(fā)動機,長度為 1.34米,直徑為 0.97米。
當裝載 872.3 公斤 QDL-1 推進劑時,它重 770.2 公斤。獵戶座 38 在 45.5 巴的壓力下工作,平均推力為 32.7 千牛頓,峰值為 36.9 千牛頓。

它還使用一個機電推力矢量控制系統(tǒng)將發(fā)動機噴嘴萬向節(jié)高達 5 度,用于俯仰和偏航控制。
燃燒期間的滾轉(zhuǎn)控制,無動力滑行階段和航天器分離期間的姿態(tài)控制由氮氣冷氣體姿態(tài)控制系統(tǒng)提供。
第四級的燃燒時間為 66.8 秒,隨后是無動力滑行階段,然后是航天器分離的重新定向。

? ? ? ? ? ? ? ? ? 第五級(可選擇)
米諾陶I型可以配備一個 HAPS (肼輔助推進系統(tǒng)) 作為第五級的精確軌道注入。它是一個緊湊的結構,直徑為 97 厘米,長度約為 0.3米。它配備了兩個球形罐,容納肼單推進劑。每個罐容納 36 公斤推進劑。HAPS 總共配備了三個 MR-107N 推進器 (Super HAPS 使用了 12 個發(fā)動機)。這些發(fā)動機中的每一個都提供 222 牛頓的標稱推力,節(jié)氣門能力為 109 至 296 牛頓。在標稱節(jié)氣門的情況下,三個發(fā)動機的總推力為 666 牛頓。
MR-107N 在 8.2 至 27.8 巴的推進劑供給壓力和 4.2 至 11.2 巴的腔室壓力下工作,產(chǎn)生 229 至 232 秒的真空特定比沖。根據(jù)推力設置,發(fā)動機每秒消耗?49 至 131 克燃料。它的膨脹率為 20.7。MR-107N 重 740 克,長 22 厘米,直徑 6.6。它使用一個 Moog 單座閥。
通常,HAPS 執(zhí)行兩次燃燒,兩次燃燒間隔約為半個軌道的無動力滑行階段,以允許 HAPS 執(zhí)行精確插入并優(yōu)化飛行器的軌道以匹配目標參數(shù)。
該級配備了用于三軸控制的冷氣體姿態(tài)控制系統(tǒng)。三種發(fā)動機的差速飛行也可用于推進飛行階段的姿態(tài)機動。

? ? ? 米諾陶Ⅱ型亞軌道目標飛行器
米諾陶Ⅱ型火箭由 退役民兵2號導彈的? M55A1 第一級和 SR19AJ1 第二級組成。第三級根據(jù)有效載荷所需的配置而變化。

民兵II號 M57A1 作為第三級用于基本型米諾陶Ⅱ火箭,而 米諾陶II + 第三級使用 SR-73-AJ。米諾陶II Lite 是兩級配置,沒有第三級。也有獵戶座 50XL 作為第三階段的米諾陶Ⅱ Heavy。

基本型配置可以將 400 公斤的有效載荷推進到 4,000 公里的范圍,而重型配置可以放置 1,400 公斤在 8,000 公里的軌道上。