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S-II(读作“S-two”)是土星五号的第二级,由北美航空制造。该级由五台J-2液氢液氧发动机驱动,在高层大气中提供给火箭5 MN的推力。

S-II
Ap6-MSFC-6758331.jpg
阿波罗6号的S-II级在航天器装配大楼组装
制造商 北美航空
制造国家  美國
用于 土星5号运载火箭(第二级)
Saturn INT-21(第二级)
外形及质量参数
高度 24.9米(82英尺)
直径 10米(33英尺)
质量 480,000公斤(1,058,000磅)
燃料质量 443,000公斤(977,000磅)
空重 36,200公斤(79,700磅)
飞行历史
现况 退役
总飞行次数 13
成功
(仅本子级)
12
其他 部分失败(阿波罗6号
首次飞行 1967年11月9日(AS-501)
阿波罗4号
末次飞行 1973年5月14日(AS-513)
天空实验室1号
发动机详情
发动机 5台 J-2
推力 4,400 kN(1,000,000 lbf)
比冲 421秒(4.13公里每秒)
推進時間 367秒
燃料 LOX/LH2

历史编辑

 
位于海豹滩市的S-II装配厂房

1959年12月,美国宇航部门决定要研发一种大推力液氢燃料火箭发动机。洛克达因获得了发动机制造协议,这就是后来的J-2发动机。同时,S-II的设计也初现雏形,当时的设计是使用四台J-2,长为22.5米,直径6.5米。

1961年,马歇尔航天飞行中心开始招募承包商来制造S-II。在邀请参加招标会的30家航天公司中,只有7家在一个月后递交了意向书,在仔细审查后,又有3家公司被排除。这时,设计部门发现原尺寸太小,未定的尺寸以及未定的上面级都给投标公司带来了不小麻烦。1961年9月11日,制造合同最终给了北美航空,北美航空使用政府建造在加利福尼亚州海豹滩市的工厂进行生产。

组件编辑

 
S-II剖面图

装满推进剂,S-II级重约500,000 kg,其中设备部分只占3%的重量。

五台发动机连接在底部的推力受力结构上,中间一台是固定的,周围四台可在液压机控制下自由转动。

与S-IC上两个推进剂箱以空腔隔开的设计不同,S-II的液氧箱顶部和液氢箱的底部由一层隔离层相连。隔离层是两层铝箔以及铝箔之间的苯酚蜂窝状夹层结构组成。隔离层可承受两面70℃ (125℉) 的温差。这种共用隔离层设计为S-II减少了3.6吨的重量。

液氧箱呈椭圆形,直径10米,高6.7米。其侧面由12块三角片焊接而成,两个底面是两个整圆片。每片三角片依据其位置被放置在一个装有211000升水的水箱中进行三次精确水下爆炸成形。

液氢箱由六个气瓶组成,其中五个2.4米高,一个0.69米高。由于液氢的储存温度只有20K,因此隔热措施非常重要。起初的方法存在气穴和压焊问题,后来用手工调整的方法解决了问题。

为了塑造S-II的圆柱体外形,S-II被垂直树立以辅助焊接。

应用编辑

编号 用途 发射日期 当前位置 注释
S-II-F S-II-S/D和S-II-T之后的动态测试体 美国太空和火箭中心
S-II-T 在1966年5月28日爆炸中被毁
S-II-D 取消
S-II-S/D 结构动态测试 于1965年9月29日试验台上被毁
S-II-1 阿波罗4号 1967年11月9日 32°12′N 39°40′W / 32.200°N 39.667°W / 32.200; -39.667 上下方都安装了摄像头
S-II-2 阿波罗6号 1968年4月4日 携带摄像头监视第一级分离
S-II-3 阿波罗8号 1968年12月21日 31°50′N 38°0′W / 31.833°N 38.000°W / 31.833; -38.000
S-II-4 阿波罗9号 1969年3月3日 31°28′N 34°2′W / 31.467°N 34.033°W / 31.467; -34.033 质量减轻1800 kg以增加600 kg有效载荷,发动机功率更大,液氢量更多
S-II-5 阿波罗10号 1969年5月18日 31°31′N 34°31′W / 31.517°N 34.517°W / 31.517; -34.517
S-II-6 阿波罗11号 1969年7月16日 31°32′N 34°51′W / 31.533°N 34.850°W / 31.533; -34.850
S-II-7 阿波罗12号 1969年11月14日 31°28′N 34°13′W / 31.467°N 34.217°W / 31.467; -34.217
S-II-8 阿波罗13号 1970年4月11日 32°19′N 33°17′W / 32.317°N 33.283°W / 32.317; -33.283 中央发动机由于纵向耦合振动而熄火
S-II-9 阿波罗14号 1971年1月31日
S-II-10 阿波罗15号 1971年7月26日
S-II-11 阿波罗16号 1972年4月16日
S-II-12 阿波罗17号 1972年12月7日
S-II-13 天空实验室 1973年5月14日 改作上面级
S-II-14 阿波罗18号(取消) N/A 肯尼迪航天中心
S-II-15 天空实验室备份 N/A 约翰逊航天中心

外部链接编辑