J-2X发动机涡轮泵一级喷嘴通过试验

据美国国家航空航天局（NASA）网站2011年5月13日报道，NASA马歇尔航天飞行中心对J-2X发动机涡轮泵第一级喷嘴进行试验，验证其能否承受极端环境。J-2X发动机涡轮泵第一级喷嘴顺利通过了试验，结果甚至比预期的要好。

J-2X是一款高效多用途上面级发动机，可在空间停车和重启，能满足一系列任务需求。预计今年六月份开始进行发动机的全尺寸试验，但在此之前，工程师需要检查发动机燃料涡轮泵第一级喷嘴的寿命和耐久性。

发动机的工作环境十分恶劣，但燃料涡轮泵第一级喷嘴的工作环境更加恶劣，温度变化十分剧烈，从极低温瞬间升至高温环境。金属在快速膨胀和紧缩过程中会产生裂纹。发动机工作期间，喷嘴首先暴露在-252.2摄氏度的低温氢环境中，在发动机启动之后的两秒内又处于537.8摄氏度的高温燃气环境中。

早在阿波罗时代，科学家在J-2发动机上研究过同样问题。经过一系列试验之后，阿波罗计划的工程师发现，涡轮泵第一级喷嘴在经过几十次启动和停车之后出现裂纹。虽然喷嘴会出现裂纹，但额外的试验表明，发动机的性能和安全并没有受到影响。

J-2X发动机的建模仿真试验表明，J-2X发动机也会出现相同的问题。设计人员挑选了一种新型的镍合金用作制造喷嘴的材料。该镍合金韧性较好，被认为能够更好地承受剧烈的温度变化。

NASA马歇尔航天飞行中心的J-2X发动机主任加里•金奇称，在确定设计前，他们进行了大量的设计和分析工作来确定喷嘴的寿命。曾考虑过对设计进行大的改动，但改变喷嘴的几何形状会带来不愿出现的顺流效应（downstreameffect）。而且，历史数据表明，采用改进的材料并进行小的改动，这种新的设计可以令人接受。加里还表示此次试验的成功使他们对喷嘴的寿命具有信心，将节省大量的时间和金钱。

此次共进行了43次试验，模拟真实发动机的启动和关闭。每次试验之前都进行了无损检测，没有发现任何不利状况。J-2X发动机由普惠•洛克达因公司设计和制造。目前，已经组装好的10001号原型机，正在NASA斯坦尼斯航天中心进行试验。

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