土星5运载火箭制造与试验记录（原书第2版）

本书是美国艾伦和罗伯特高文联合出版的一部著作。本书主要详细介绍了土星5运载火箭各子级、分系统和关键部件的设计改进细节，并对所有试验件和飞行件的制造和试验细节进行了描述，是一部内容翔实、技术性强的设计参考手册。全书共分三个部分，第一部分介绍了土星5运载火箭的总体、及各子级的技术细节。第二部分主要介绍了土星5火箭生产和试验设施以及各子级的试验制造情况。第三部分为有效载荷设计指南。

目录
译者序
前言
致谢
第一篇 实施方案与管理
第1章 土星5运载火箭简介 3
1.1 概述 3
1.2 典型登月任务 5
1.3 早期的土星运载火箭 6
1.3.1 土星1运载火箭 6
1.3.2 土星1B运载火箭 8
1.4 如何实现土星5运载火箭的设计 8
1.5 大事记 10
第2章 一子级 13
2.1 一子级概述 13
2.2 一子级的制造与组装 14
2.2.1 推力结构 14
2.2.2 燃料贮箱 15
2.2.3 液氧贮箱 16
2.2.4 箱间段 17
2.2.5 脐带接口 17
2.2.6  前短壳 17
2.2.7  尾翼和防护罩 18
2.2.8  垂直组装 18
2.3 制造后检测 20
2.4 一子级系统 22
2.4.1  燃料系统 22
2.4.2  液氧系统 25
2.4.3  液压系统 27
2.4.4  供配电系统 27
2.4.5  测量系统 29
2.4.6  安控系统 30
2.4.7  供配气系统 30
2.4.8  环境控制系统 32
2.4.9  视频装置 32
2.5 一子级飞行 33
第3章 F-1发动机 35
3.1 发动机概述 35
3.2 推力室组件 36
3.2.1  常平座轴承 36
3.2.2  氧化剂集合器 37
3.2.3  推力室喷注器 37
3.2.4  推力室主体 37
3.2.5  推力室喷管延伸段 38
3.2.6  自燃式燃料盒 38
3.2.7  火工品点火器 38
3.2.8  隔热层 38
3.3 涡轮泵 39
3.3.1  氧化剂泵 39
3.3.2  燃料泵 40
3.3.3  涡轮 40
3.3.4  轴承冷却剂控制阀 40
3.4 燃气发生器系统 41
3.4.1  燃气发生器阀 41
3.4.2  燃气发生器喷注器 41
3.4.3  燃气发生器燃烧室 42
3.5 推进剂输送系统 42
3.5.1  氧化剂阀 42
3.5.2  燃料阀 43
3.5.3  推力指示压力开关 43
3.6 增压系统 43
3.6.1  热交换器 43
3.6.2  热交换器单向阀 43
3.6.3  液氧流量计 44
3.6.4  热交换器管路 44
3.7 发动机对接框 44
3.8 电气线缆 44
3.9 液压控制系统 44
3.9.1  自燃燃料分支管 44
3.9.2  点火监控阀 45
3.9.3  单向阀 45
3.9.4  发动机控制阀 45
3.9.5  摆动式单向阀 46
3.10 飞行测量系统 46
3.10.1  主系统参数 46
3.10.2  辅助系统参数 47
3.10.3  主接线箱与辅助接线箱 47
3.11 发动机工作 47
3.12 发动机关机 48
第4章 二子级 50
4.1 二子级概述 50
4.2 结构 52
4.2.1  级间段 53
4.2.2  后短壳 53
4.2.3  推力结构 53
4.2.4  液氧贮箱 53
4.2.5  液氢贮箱 55
4.2.6  长排罩 57
4.2.7  前短壳组件 57
4.2.8  总装 57
4.3  推进剂系统 59
4.3.1  吹除分系统 59
4.3.2  加注和补加分系统 59
4.3.3  排气系统 61
4.3.4  增压系统 61
4.3.5  推进剂输送分系统 62
4.3.6  再循环分系统 63
4.3.7  推进剂管理系统 63
4.4 推进剂沉底发动机 64
4.5 热控系统 65
4.6 飞行控制系统 65
4.7 测量系统 65
4.8 供配电系统 66
4.9 火工品系统 67
4.10 地面保障 68
4.10.1  泄漏检测系统与隔热材料吹除系统 68
4.10.2  发动机舱空调 69
第5章 三子级 70
5.1 三子级概述 70
5.2 三子级的制造与组装 71
5.2.1  前短壳组件 71
5.2.2  推进剂贮箱 72
5.2.3  推力结构 73
5.2.4  后短壳组件 73
5.2.5  级间段 73
5.2.6  总装 73
5.3 三子级系统 77
5.3.1  推进系统 77
5.3.2  飞行控制系统 83
5.3.3  供配电系统 87
5.3.4  仪器和遥测系统 87
5.3.5  环境控制系统 88
5.3.6  火工品系统 89
第6章 J-2发动机 93
6.1 发动机概述 93
6.2 推力室和常平座系统 94
6.2.1  推力室主体 94
6.2.2 集合器 95
6.2.3  推力室喷注器 95
6.2.4  常平座 95
6.2.5  增强型火花点火器 95
6.3 推进剂输送系统 95
6.3.1  燃料泵 96
6.3.2  氧化剂泵 96
6.3.3  燃料主阀 97
6.3.4  氧化剂主阀 97
6.3.5  推进剂利用阀 97
6.3.6  燃料和氧化剂流量计 98
6.3.7  燃料和氧化剂泄出阀 98
6.4 燃气发生器和排气系统 98
6.4.1  燃气发生器 98
6.4.2  燃气发生器控制阀 98
6.4.3  涡轮排气系统 99
6.4.4  热交换器 99
6.4.5  氧化剂涡轮旁通阀 99
6.5 控制系统 99
6.5.1  气动系统 99
6.5.2  电时序控制器 99
6.6 启动贮箱系统 100
6.7 飞行仪器系统 100
6.7.1  主仪器设备 100
6.7.2  辅助设备 100
6.8 发动机运行 100
6.8.1  启动程序 100
6.8.2  飞行阶段的运行 101
6.8.3  关机程序 101
6.8.4  发动机重启 101
第7章 仪器舱 103
7.1 仪器舱概述 103
7.2 仪器舱制造 104
7.3 仪器舱分系统 106
7.3.1  环境控制系统 106
7.3.2  制导和控制系统 107
7.3.3  测量系统 110
7.4 供配电系统 113
第8章 设施 114
8.1 波音公司设施 115
8.2 北美航空公司空间部设施 115
8.3 道格拉斯飞行器公司设施 116
8.4 IBM设施 118
8.5 北美航空公司洛克达因设施 119
8.6 亨茨维尔设施 120
8.7 密西西比试验站设施 122
8.8 肯尼迪航天中心设施 123
8.8.1  火箭组装大楼 124
8.8.2  发射控制中心 125
8.8.3  推进剂贮存与输送 126
8.8.4  尾焰导流板 126
8.8.5  发射区 127
8.8.6  履带运输车 128
8.8.7  移动勤务塔 128
8.8.8  移动发射平台 129
第9章 试验 130
9.1 鉴定试验 130
9.2 可靠性试验 130
9.3 研制试验 131
9.4 验收试验 131
9.5 自动检测 132
9.6 飞行试验 132
9.7 试验文档 132
第10章 运载火箭组装和发射 133
10.1 组装和检测 133
10.2 发射场试验 134
10.3 发射 135
第11章 计划管理 136
第12章 飞行史 143
12.1 AS-501(阿波罗4号飞船) 143
12.2 AS-502(阿波罗6号飞船) 144
第二篇 生产与试验
第13章 设施 149
13.1 NASA马歇尔航天飞行中心 149
13.2 NASA/波音公司米丘德组装厂 149
13.3 西尔滩北美航空公司 150
13.4 亨廷顿滩道格拉斯飞行器公司 151
13.5 卡诺伽帕克洛克达因公司 151
13.6 NASA密西西比试验站 152
13.7 道格拉斯萨克拉门托试验站 153
13.8 洛克达因公司圣苏珊娜野外实验室 154
13.9 空军研究实验室——爱德华兹空军基地 156
13.10 阿诺德工程发展中心 158
第14章 运输设备 159
14.1 驳船和船舶 159
14.1.1 “海神号” 159
14.1.2 “猎户座” 159
14.1.3 “小湖号” 159
14.1.4 “珍珠河号” 159
14.1.5 “巴罗角号” 159
14.2 飞机 160
14.2.1  美国航空航天公司“大腹古柏”377PG 160
14.2.2  美国航空航天公司“超级古柏”377SG 160
第15章 F-1发动机生产与试验 161
15.1 简介 161
15.2  研制背景 161
15.3  飞行标准发动机 161
15.4  发动机序列编号 164
15.5  发动机构型变化 164
15.6  一子级F-1发动机位置布局 166
15.7  发动机的用途 166
15.8  发动机的后勤保障 167
第16章 J-2发动机生产与试验 168
16.1 简介 168
16.2  研制背景 168
16.3  飞行标准发动机 168
16.4  发动机序列编号 171
16.5  发动机构型变化 171
16.6  二子级J-2发动机位置布局 173
16.7  发动机的用途 173
16.8  发动机的后勤保障 173
第17章 一子级生产与试验 174
17.1 S-IC-S 174
17.1.1  概述 174
17.1.2  相关试验活动 174
17.2  S-IC-F 176
17.2.1  概述 176
17.2.2  发动机 176
17.2.3  制造 176
17.2.4  试验 177
17.3  S-IC-D 179
17.3.1  概述 179
17.3.2  发动机 179
17.3.3  制造 180
17.3.4  试验 180
17.4  S-IC-T 183
17.4.1  概述 183
17.4.2  发动机 183
17.4.3  制造 184
17.4.4  试验 185
17.5  S-IC-1 194
17.5.1  概述 194
17.5.2  发动机 194
17.5.3  制造 195
17.5.4  试验 195
17.6  S-IC-2 196
17.6.1  概述 196
17.6.2  发动机 197
17.6.3  制造 197
17.6.4  试验 197
17.7  S-IC-3 199
17.7.1  概述 199
17.7.2  发动机 199
17.7.3  制造 200
17.7.4  试验 200
17.8  S-IC-4 202
17.8.1  概述 202
17.8.2  发动机 202
17.8.3  制造 202
17.8.4  试验 203
17.9  S-IC-5 205
17.9.1  概述 205
17.9.2  发动机 205
17.9.3  制造 205
17.9.4  试验 206
17.10  S-IC-6 209
17.10.1  概述 209
17.10.2  发动机 209
17.10.3  制造 209
17.10.4  试验 210
17.11  S-IC-7 213
17.11.1  概述 213
17.11.2  发动机 213
17.11.3  制造 213
17.11.4  试验 213
17.12  S-IC-8 215
17.12.1  概述 215
17.12.2  发动机 215
17.12.3  制造 215
17.12.4  试验 216
17.13  S-IC-9 218
17.13.1  概述 218
17.13.2  发动机 218
17.13.3  制造 218
17.13.4  试验 219
17.14  S-IC-10 221
17.14.1  概述 221
17.14.2  发动机 221
17.14.3  制造 222
17.14.4  试验 223
17.15  S-IC-11 224
17.15.1  概述 224
17.15.2  发动机 225
17.15.3  制造 225
17.15.4  试验 225
17.16  S-IC-12 230
17.16.1  概述 230
17.16.2  发动机 230
17.16.3  制造 230
17.16.4  试验 231
17.17  S-IC-13 233
17.17.1  概述 233
17.17.2  发动机 233
17.17.3  制造 233
17.17.4  试验 234
17.18  S-IC-14 236
17.18.1  概述 236
17.18.2  发动机 236
17.18.3  制造 236
17.18.4  试验 237
17.19  S-IC-15 240
17.19.1  概述 240
17.19.2  发动机 240
17.19.3  制造 241
17.19.4  试验 241
第18章 二子级生产与试验 244
18.1 S-II-S 244
18.1.1  概述 244
18.1.2  制造 244
18.1.3  试验 245
18.2  S-II-TS-A 246
18.2.1  概述 246
18.2.2  制造 246
18.2.3  试验 247
18.3  S-II-TS-B 248
18.3.1  概述 248
18.3.2  制造 248
18.3.3  试验 249
18.4  S-II-TS-C 252
18.4.1  概述 252
18.4.2  制造 252
18.4.3  试验 252
18.5  S-II共底试验贮箱 253
18.5.1  概述 253
18.5.2  制造 253
18.5.3  试验 254
18.6  S-II动强度试验计划 255
18.6.1  概述 255
18.6.2  制造 255
18.6.3  试验 256
18.7  S-II机电模型 256
18.7.1  概述 256
18.7.2  制造 257
18.7.3  试验 257
18.8  S-II试车样机 258
18.8.1  概述 258
18.8.2  制造 258
18.8.3  试验 258
18.9  S-II-F 261
18.9.1  概述 261
18.9.2  发动机 261
18.9.3  制造 261
18.9.4  试验 262
18.10  S-II-D 265
18.10.1  概述 265
18.10.2  制造 265
18.11  S-II-T 265
18.11.1  概述 265
18.11.2  发动机 266
18.11.3  制造 266
18.11.4  试验 267
18.12  S-II模拟结构/占位结构 270
18.12.1  概述 270
18.12.2  制造 270
18.12.3  试验 271
18.13  S-II-1 272
18.13.1  概述 272
18.13.2  发动机 272
18.13.3  制造 272
18.13.4  试验 273
18.14  S-II-2 276
18.14.1  概述 276
18.14.2  发动机 276
18.14.3  制造 277
18.14.4  试验 277
18.15  S-II-3 280
18.15.1  概述 280
18.15.2  发动机 280
18.15.3  制造 280
18.15.4  试验 281
18.16  S-II-4 285
18.16.1  概述 285
18.16.2  发动机 285
18.16.3  制造 285
18.16.4  试验 287
18.17  S-II-5 290
18.17.1  概述 290
18.17.2  发动机 290
18.17.3  制造 291
18.17.4  试验 292
18.18  S-II-6 296
18.18.1  概述 296
18.18.2  发动机 296
18.18.3  制造 296
18.18.4  试验 297
18.19  S-II-7 300
18.19.1  概述 300
18.19.2  发动机 300
18.19.3  制造 300
18.19.4  试验 302
18.20  S-II-8 304
18.20.1  概述 304
18.20.2  发动机 305
18.20.3  制造 305
18.20.4  试验 307
18.21  S-II-9 309
18.21.1  概述 309
18.21.2  发动机 309
18.21.3  制造 309
18.21.4  试验 311
18.22  S-II-10 313
18.22.1  概述 313
18.22.2  发动机 313
18.22.3  制造 314
18.22.4  试验 315
18.23  S-II-11 318
18.23.1  概述 318
18.23.2  发动机 318
18.23.3  制造 318
18.23.4  试验 319
18.24  S-II-12 321
18.24.1  概述 321
18.24.2  发动机 322
18.24.3  制造 322
18.24.4  试验 323
18.25  S-II-13 325
18.25.1  概述 325
18.25.2  发动机 325
18.25.3  制造 325
18.25.4  试验 326
18.26  S-II-14 328
18.26.1  概述 328
18.26.2  发动机 328
18.26.3  制造 328
18.26.4  试验 329
18.27  S-II-15 331
18.27.1  概述 331
18.27.2  发动机 331
18.27.3  制造 331
18.27.4  试验 333
第19章 三子级生产与试验 335
19.1 S-IVB-500FS 335
19.1.1  概述 335
19.1.2  试验 335
19.2  S-IVB-500ST 335
19.2.1  概述 335
19.2.2  制造 335
19.2.3  试验 336
19.3  S-IVB共底试验件 336
19.3.1  概述 336
19.3.2  试验 336
19.4  S-IVB-S 336
19.4.1  概述 336
19.4.2  试验 336
19.5  S-IVB试车样机 337
19.5.1  概述 337
19.5.2  发动机 338
19.5.3  制造 338
19.5.4  试验 338
19.6  S-IVB 道格拉斯萨克拉门托试验站试车样机 339
19.6.1  概述 339
19.6.2  发动机 339
19.6.3  制造 340
19.6.4  试验 340
19.7  S-IVB-F 343
19.7.1  概述 343
19.7.2  发动机 343
19.7.3  制造 343
19.7.4  试验 344
19.8  S-IVB-D 347
19.8.1  概述 347
19.8.2  发动机 347
19.8.3  制造 347
19.8.4  试验 347
19.9  S-IVB-T 351
19.9.1  概述 351
19.9.2  制造 351
19.10  S-IVB-501 351
19.10.1  概述 351
19.10.2  发动机 352
19.10.3  制造 352
19.10.4  试验 352
19.11  S-IVB-502 353
19.11.1  概述 353
19.11.2  发动机 353
19.11.3  制造 353
19.11.4  试验 354
19.12  S-IVB-503 356
19.12.1  概述 356
19.12.2  发动机 356
19.12.3  制造 356
19.12.4  试验 356
19.13  S-IVB-503N 359
19.13.1  概述 359
19.13.2  发动机 359
19.13.3  制造 359
19.13.4  试验 360
19.14  S-IVB-504N 361
19.14.1  概述 361
19.14.2  发动机 361
19.14.3  制造 362
19.14.4  试验 362
19.15  S-IVB-505N 365
19.15.1  概述 365
19.15.2  发动机 365
19.15.3  制造 365
19.15.4  试验 366
19.16  S-IVB-506N 368
19.16.1  概述 368
19.16.2  发动机 369
19.16.3  制造 369
19.16.4  试验 370
19.17  S-IVB-507 371
19.17.1  概述 371
19.17.2  发动机 372
19.17.3  制造 372
19.17.4  试验 372
19.18  S-IVB-508 374
19.18.1  概述 374
19.18.2  发动机 374
19.18.3  制造 374
19.18.4  试验 374
19.19  S-IVB-509 375
19.19.1  概述 375
19.19.2  发动机 375
19.19.3  制造 375
19.19.4  试验 376
19.20  S-IVB-510 378
19.20.1  概述 378
19.20.2  发动机 378
19.20.3  制造 378
19.20.4  试验 379
19.21  S-IVB-511 381
19.21.1  概述 381
19.21.2  发动机 381
19.21.3  制造 381
19.21.4  试验 382
19.22  S-IVB-512 383
19.22.1  概述 383
19.22.2  发动机 383
19.22.3  制造 384
19.22.4  试验 384
19.23  S-IVB-513 385
19.23.1  概述 385
19.23.2  发动机 385
19.23.3  制造 385
19.23.4  试验 385
19.24  S-IVB-514 387
19.24.1  概述 387
19.24.2  发动机 387
19.24.3  制造 387
19.24.4  试验 388
19.25  S-IVB-515 388
19.25.1  概述 388
19.25.2  发动机 388
19.25.3  制造 388
19.26  S-IVB-212飞行件 390
19.26.1  概述 390
19.26.2  发动机 390
19.26.3  制造 391
19.26.4  试验 391
第三篇 有效载荷设计人员指南
第20章 简介 401
20.1 土星5运载火箭构型 401
20.1.1 一子级(S-IC) 402
20.1.2 二子级(S-II) 402
20.1.3 三子级(S-IVB) 402
20.1.4 仪器舱 403
20.2 土星5运载火箭的能力 403
第21章 有效载荷 405
21.1 计划与进度 405
21.2 运载火箭有效载荷空间 410
21.2.1 1a和1b号试验方案 410
21.2.2 2号试验方案 413
21.2.3 3号试验方案 413
21.2.4 4号试验方案 414
21.2.5 5号试验方案 415
21.2.6 6号试验方案 415
21.2.7 7号试验方案 415
21.3 有效载荷热环境和控制 419
21.4 有效载荷噪声和振动环境 421
21.5 三子级子系统 423
21.6 轨道和深空遥测、数据和控制站 426
21.7 发射支持设施 427
21.8 数据简化和评估 429
21.9 次要载荷/运载火箭接口要求检查单 430
第22章 土星5运载火箭构型 434
22.1 月球轨道交会/阿波罗构型 436
22.1.1 一子级(S-IC) 436
22.1.2 二子级(S-II) 438
22.1.3 三子级(S-IVB) 440
22.1.4 仪器舱 442
22.2 乘员评估、可靠性和质量控制 443
22.2.1 乘员评估 443
22.2.2 可靠性 443
22.2.3 质量控制 444
第23章 土星5运载火箭的性能参数 445
23.1 月球轨道交会任务剖面 445
23.2 三子级任务剖面 445
第24章 土星5运载火箭的发展潜力 453
24.1 土星5运载火箭的未来发展 453
24.2 深空任务运载火箭 453
第四篇 现有土星F-1和J-2发动机存放位置
第25章 F-1发动机 465
25.1 F-1飞行用发动机 465
25.2 F-1研制型发动机 478
25.3 马歇尔航天飞行中心组装的F-1发动机 481
第26章 J-2发动机 483
26.1 J-2飞行用发动机 483
26.2 S-II飞行件上的J-2发动机 494
26.3 S-IVB-500飞行件上的J-2发动机 494
26.4 J-2实体模型发动机 495
26.5 J-2研制用发动机 495