推動阿波羅計劃和天空實驗室計劃的強大的土星Ⅴ號運載火箭, 需要設(shè)計和研制新型液體火箭發(fā)動機,其推力幾乎是當時世界上服 役的任何火箭發(fā)動機的４倍.型號稱為 F １的新型大推力發(fā)動機, 于１９５８年開始設(shè)計,到１９７３年年底,先后為１３枚土星Ⅴ號運載火 箭提供動力,可靠性達１００％. 通過廣泛的文獻研究和人物訪談,安東尼??揚搜集了有關(guān) F １ 發(fā)動機設(shè)計和研制的故事,講述了 F １發(fā)動機的歷史.安東尼不僅 呈現(xiàn)出 F １發(fā)動機的歷史,還對早期 NASA 和承包商在登月運載 火箭中的商業(yè)研究有深刻見解.他的故事還包括 NASAF １發(fā)動機 項目管理的作用、波音公司對S ⅠC級的研制過程,以及對土星Ⅴ 號運載火箭加工和裝配的描述.當然,若不介紹下一代 F １發(fā)動 機,即 F １A,F １發(fā)動機的歷史是不完整的,在土星Ⅴ號運載火 箭計劃取消前,F １A 發(fā)動機就進行過海平面推力為 １８０ 萬磅的 試驗.F １發(fā)動機的歷史可追溯到２０世紀４０—５０年代,正值美國大 力發(fā)展導(dǎo)彈和航天運載火箭系統(tǒng)時期,到洛克達因公司研發(fā) E １發(fā) 動機系統(tǒng)時,推力大幅度增大,海平面推力已達４０萬磅.在２０世 紀５０年代后期,NASA 成立之前,空軍和洛克達因公司從事多項研 究來回答這樣一個問題: “需要的火箭發(fā)動機最大推力是多少呢?” 研究確定,海平面推力為１００萬磅.有了這個推力目標,空軍開始 資助洛克達因公司進行研究,并為推力１００萬磅的單壁推力室設(shè)計、 生產(chǎn)和試驗提供了適量資金.按照建立的字母數(shù)字命名體系,洛克 達因公司將推力１００萬磅的發(fā)動機命名為 F １發(fā)動機. 前 言
　�、雠c空軍簽訂合同的同時,美國國會成立了一個民用航天機構(gòu), １９５８年１０月１日,NASA 應(yīng)運而生.根據(jù)該機構(gòu)章程,F １發(fā)動 機的任務(wù)隨即從空軍轉(zhuǎn)移到 NASA,目標推力也增至１５０萬磅.隨 后繼續(xù)研制單壁推力室,當推力室在圣蘇珊娜野外實驗室試驗時, 轟鳴聲響徹山野,所以用 “金剛”來形容該系統(tǒng). F １發(fā)動機在設(shè)計和研制過程中,技術(shù)人員遇到了諸多挑戰(zhàn), 需要克服燃燒不穩(wěn)定、液氧渦輪泵故障以及諸如小裂縫、侵蝕和泄 漏等小問題.由于 F １發(fā)動機尺寸很大,在生產(chǎn)、試驗和發(fā)射過程 中,需要大量工藝技術(shù)和設(shè)備來操作、運輸和保護.推力室冷卻液 管束的爐中釬焊,噴管延伸段 (裙部)的設(shè)計、處理和安裝,以及 在發(fā)射和飛行過程中保護發(fā)動機的熱防護系統(tǒng),都 需 要 許 多 工 程 創(chuàng)新.F １發(fā)動機在洛克達因公司卡諾加園區(qū)生產(chǎn),而發(fā)動機整機的 試驗主要在愛德華茲野外實驗室進行.最初在那里構(gòu)建了３個試驗 臺,但隨著試驗的增加,１９６２年 NASA 宣布新增３個試驗臺. 作為 F １發(fā)動機裝配到 S ⅠC 及其隨后試驗的早期參與者, 洛克達因公司安排我和我的家人搬到馬歇爾航天飛行中心 (MSFC). 在隨后的３年中,NASA、波音公司和洛克達因公司團隊取得了許 多令人振奮的成果.在研制過程中洛克達因公司確定了很多改進升 級項目 (約５０項),在發(fā)動機交付前的生產(chǎn)過程中,這些改進升級 項目還不能安裝,而必須在交付到 MSFC 后,在初始試驗發(fā)動機和 飛行發(fā)動機上安裝.這些改進是必需的,如在推力室焊接螺柱以固 定保溫附件,在推力室焊接角撐板以加強對 “推力 OK”壓力開關(guān) 的支撐等.這些安裝由洛克達因公司外場作業(yè)團隊實施.其他改進, 如傳感器和線束等,在洛克達因公司現(xiàn)場工程技 術(shù) 團 隊 支 持 下 由 NASA 的技術(shù)人員,或由安排在 MSFC 的一名洛克達因公司技師來 完成.洛克達因公司也在 MSFC為 NASA 經(jīng)營了一個改裝套件和支 持硬件的大型倉庫,這為F １發(fā)動機在 MSFC進行成功的安裝做出 了貢獻. 土星Ⅴ號運載火箭 F １發(fā)動機———推舉阿波羅創(chuàng)造歷史
　　??Ⅶ?? 在S ⅠC T 試驗時,F １發(fā)動機進行了垂直安裝,級安裝在 試驗臺上.在S ⅠC T 的前３次試驗中,只安裝了中心發(fā)動機. 前兩次試驗關(guān)機過早,第１次為監(jiān)視器無意中關(guān)機,而第２次關(guān)機 是由于安全電路接線斷開.第３次試驗按程序成功進行了大約 １５ 秒.１９６５年４月１６日,對所有 (５臺)發(fā)動機進行了試驗,設(shè)定的 時間約為７秒.５臺 F １發(fā)動機簇,推力超過７５０萬磅,點火時震 撼了阿拉巴馬州北部.這是多么令人激動的現(xiàn)場體驗啊.我不記得 實際的觀看距離,但 MSFC試驗部的控制中心似乎相當接近試驗臺, 在 F １發(fā)動機簇試驗時可以很好地感受其威力.那時的通信,并沒 有今天的網(wǎng)絡(luò)順暢,我不得不通過電話中繼,從控制中心將倒計時 和首次試驗激動人心的氣氛傳遞到卡諾加園區(qū)擠滿洛克達因公司 F １發(fā)動機管理人員和工程師的一個房間里. F １發(fā)動機項目的圓滿成功,歸功于 NASA 和洛克達因公司由 計劃/項目管理、工程、質(zhì)量、采購、生產(chǎn)、試驗和發(fā)射人員組成的 強大團隊的努力.F １發(fā)動機在阿波羅計劃和天空實驗室計劃完成 后的剩余產(chǎn)品,安裝在S ⅠC級上,今天可以在阿拉巴馬州美國太 空及火箭中心、佛羅里達州肯尼迪航天中心 (KSC)、路易斯安那州 米楚德裝配廠見到.作為獨立展示,也可以在美國和國外的多個博 物館見到.在阿波羅１１號登月１０周年之際,一臺 F １發(fā)動機傲然 屹立在加利福尼亞州洛克達因公司 (現(xiàn)普惠洛克達因)卡諾加園區(qū) 工廠的前面,以獻給設(shè)計和研制該發(fā)動機的人們. 文斯.J.惠洛克 洛克達因公司野外工程及物流主任 (已退休)