محرك من الجرافيت والإيبوكسي

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة

محرك الجرافيت -الإيبوكسي ( GEM ) هو عائلة من معززات الصواريخ الصلبة التي تم تطويرها في أواخر الثمانينيات وتم إطلاقها لأول مرة في عام 1990. تستخدم المحركات أغلفة مصنوعة من بوليمر مقوى بألياف الكربون ووقود يتكون من وقود مركب من بيركلورات الأمونيوم ، تم تركيبه باستخدام بولي بوتادين منتهي بمجموعة هيدروكسيل كمادة رابطة، وبيركلورات الأمونيوم كمؤكسد، ومسحوق الألومنيوم كوقود.

مرّ إنتاج محركات GEM بعدة شركات نتيجة لعمليات الاندماج والاستحواذ . فقد تم تصنيعها من قبل شركة هيركليز من عام 1990 إلى عام 1995، ثم من قبل شركة أليانت تيك سيستمز من عام 1995 إلى عام 2015، ثم من قبل شركة أوربيتال إيه تي كيه من عام 2015 إلى عام 2017، قبل أن تستحوذ عليها شركة نورثروب غرومان في عام 2017.

تُستخدم معززات GEM في مركبة الإطلاق فولكان سنتور التي تشغلها شركة United Launch Alliance (ULA)، بالإضافة إلى صاروخ الاعتراض الأرضي ، وقد تم استخدامها سابقًا في صواريخ دلتا 2 ، ودلتا 3 ، ودلتا 4 ، وأطلس 5. تتضمن تسميات المحركات أرقامًا تشير إلى قطر المعزز بالبوصة. [ 1 ]

بدأت هذه السلسلة بمحرك GEM 40 لصاروخ دلتا 2، ثم تلاه محرك GEM 46 الأكبر حجماً لصاروخي دلتا 3 ودلتا 2 الثقيل، والذي تميز بزيادة في الطول والقطر، بالإضافة إلى توفير فوهات توجيه الدفع الاختيارية . بعد ذلك، طُوّر محرك GEM 60 لصاروخ دلتا 4، موفراً قوة دفع إضافية للإقلاع في التكوينات المتوسطة+ المزودة بفوهات ثابتة أو قابلة للتوجيه. أما محرك GEM 63، فقد حلّ محل محرك AJ-60A الأقدم بهدف خفض التكاليف وتحسين الأداء في صاروخ أطلس 5. ويُعدّ محرك GEM 63XL المستخدم حالياً في صاروخ فولكان سنتور هو محرك GEM الوحيد قيد الاستخدام. [ 1 ]

المتغيرات النشطة

GEM 63XL

يُعدّ صاروخ GEM 63XL، الذي طورته شركة نورثروب غرومان، نسخةً مُطوّرة من صاروخ GEM 63، إذ يزيد طوله عنه بحوالي 190 سم (73 بوصة) . [ 2 ] تبلغ كتلة كل صاروخ حوالي 53 طنًا متريًا (117,000 رطل) . [ 3 ] بدأت اختبارات الإطلاق الثابتة في عام 2020، ودخل الصاروخ الخدمة مع مركبة الإطلاق فولكان سنتور في رحلته الأولى في 8 يناير 2024. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] يمكن تركيب ما يصل إلى ستة صواريخ GEM 63XL على نواة فولكان، وذلك حسب متطلبات المهمة. [ 7 ] 

مركبة فولكان سنتور في تكوين VC2 مع معززين من نوع GEM 63XL.

كان هناك طراز مزود بفوهة توجيه الدفع ، وهو GEM 63XLT، قيد التطوير لمركبة الإطلاق OmegA الملغاة . [ 8 ]

الشذوذ

في 4 أكتوبر 2024، تعرض محرك GEM 63XL لعطل جزئي بعد حوالي 35 ثانية من الإطلاق خلال مهمة فولكان سنتور Cert-2. لوحظ تغير في عمود عادم المحرك وتساقط حطام من المركبة. أشارت التحليلات إلى تلف أو عطل هيكلي في الفوهة. على الرغم من هذا الخلل، وصلت المهمة إلى المدار بعد احتراق الوقود وانفصال المعززين بعد حوالي دقيقتين و10 ثوانٍ من الإطلاق. [ 9 ] عُزي عطل الفوهة لاحقًا إلى عيوب في التصنيع. [ 10 ]

في فبراير 2026، شهدت مهمة أخرى لمركبة فولكان خللاً في الأداء أثر على أحد محركات الصواريخ الصلبة الأربعة. وصرح نائب رئيس شركة ULA قائلاً: "في وقت مبكر من الرحلة، لاحظ الفريق خللاً كبيراً في أداء أحد محركات الصواريخ الصلبة الأربعة". [ 11 ]

المتغيرات المتقاعدة

جيم 40

يتم رفع جهاز GEM 40 لربطه بجهاز دلتا 2

كان محرك GEM 40 محركًا صاروخيًا صلبًا بقطر 1030 ملم (40.4 بوصة) ، طُوِّر لمركبة الإطلاق دلتا 2 من سلسلة 7000 بدءًا من عام 1987 بواسطة شركة هيركوليز . [ 12 ] أُجريت أول رحلة تجريبية له عام 1990 في مهمة USA-66، [ 13 ] حيث استُخدمت 9 معززات على منصة إطلاق دلتا 2 7925. سمح استخدام المواد المركبة بتصنيع أغلفة أخف وزنًا من الأغلفة الفولاذية لمحركات Castor 4 SRM التي حلت محلها. استُخدم هذا التخفيض في الوزن لتمديد محرك GEM 40 بمقدار 1.8 متر (5.9 قدم ) مقارنةً بمحرك Castor 4 المستخدم في دلتا 2 من سلسلة 6000. [ 12 ] [ 14 ] يمكن تجهيز مركبات دلتا 2 بثلاثة أو أربعة أو تسعة معززات من محرك GEM 40. عند استخدام ثلاثة أو أربعة معززات، يتم إشعال جميع محركات GEM 40 على الأرض. في صاروخ دلتا 2 ذي التسعة معززات، تم إشعال ستة منها على الأرض؛ أما الثلاثة المتبقية فقد تم إشعالها في الجو بعد احتراق المعززات الستة الأولى. [ 15 ]  

الإخفاقات

في الخامس من أغسطس عام ١٩٩٥، فشل صاروخ GEM 40 في الانفصال عن صاروخ دلتا ٢ ٧٩٢٥ الذي كان يحمل القمر الصناعي Koreasat 1. أدت الكتلة الزائدة للصاروخ إلى وصول القمر الصناعي إلى مدار أدنى من المدار المُخطط له. تمكن القمر الصناعي من تصحيح هذا الخطأ باستخدام الوقود الموجود على متنه. [ ١٦ ]

في 17 يناير 1997، انفجر صاروخ دلتا 2 (دلتا 241) نتيجة عطل كارثي في ​​محرك GEM 40. وقد أدى هذا العطل إلى تفعيل خاصية التدمير الذاتي للصاروخ بعد 13 ثانية من الإطلاق. وخلص تحقيق أجرته القوات الجوية إلى أن غلاف المحرك كان متضررًا قبل الإطلاق، مما تسبب في انشقاقه بعد وقت قصير من الإطلاق. [ 16 ]

GEM 40VN

تم تطوير محرك GEM 40VN، وهو نسخة موجهة الدفع من محرك GEM 40، لبرنامج الدفاع الصاروخي الأرضي متوسط ​​المدى (GMD) المضاد للصواريخ الباليستية . [ 17 ] يستخدم نفس التكوين الأساسي لمحرك GEM 40، مع مجموعة فوهات معدلة توفر تحكمًا في توجيه الدفع يصل إلى ±6 درجات. يمكن تهيئة المحرك للتطبيقات الخطية أو الجانبية، كما تتوفر فوهة ممتدة للإشعال الهوائي. تم اعتماد نسخة منه للاستخدام في تكوينات مركبة التعزيز/مركبة التعزيز بلس (BV/BV+) لبرنامج اعتراض GMD. [ 1 ] تحول البرنامج لاحقًا إلى صاروخ يعتمد على صاروخ أوريون 50 .

جوهرة 46

كان محرك GEM 46 محركًا صاروخيًا يعمل بالوقود الصلب ، قطره 1150 مم (45.1 بوصة)، طُوِّر في الأصل لصاروخ دلتا 3 بواسطة شركة أليانت تك سيستمز . تضمن هذا المحرك الصلب نظام التحكم في اتجاه الدفع (TVC) لتوجيه المركبة. بعد توقف إنتاج دلتا 3، استُخدمت محركات GEM 46 (بدون نظام TVC) [ 15 ] في دلتا 2 لإنتاج دلتا 2 الثقيلة، التي كان إطلاقها مقتصرًا على منصة إطلاق مُعدَّلة في قاعدة كيب كانافيرال الجوية ، SLC-17B . [ 18 ] استخدم كل من دلتا 3 ودلتا 2 الثقيلة تسعة محركات GEM 46، ستة منها تعمل على الأرض وثلاثة تعمل في مكان آخر. [ 19 ] 

الإخفاقات

في 27 أغسطس/آب 1998، نفد السائل الهيدروليكي المستخدم للتحكم في فوهة توجيه الدفع من معززات GEM 46 على متن صاروخ دلتا 3 الأول، الذي كان يحمل القمر الصناعي غالاكسي 10. ويعود ذلك إلى مشاكل في توجيه باقي أجزاء الصاروخ، مما أجبر محركات الصاروخ الصلبة على إجراء تعديلات سريعة للتعويض، فاستهلكت مخزون السائل الهيدروليكي قبل احتراقه بالكامل. ثم علقت الفوهات في وضع أدى إلى انقلاب الصاروخ، مما فعّل خاصية التدمير الذاتي بعد 70 ثانية من الاشتعال. [ 20 ] [ 21 ]

جيم 60

يظهر محرك صاروخي صلب من طراز GEM 60 موضوعًا بشكل أفقي على مقطورة في SLC-37B في كيب كانافيرال.
يتم تجهيز جهاز GEM 60 لدمجه في محرك دلتا 4

كان محرك GEM 60 محركًا صلبًا بقطر 60 بوصة (1500 مم) يُستخدم في عائلة مركبات الإطلاق دلتا 4 ، مع أو بدون نظام التحكم في توجيه الدفع. [ 15 ] طُوّر هذا المحرك لبرنامج EELV ، وكانت أول رحلة له في 20 نوفمبر 2002، حيث ساهم في إطلاق دلتا 4 لأول مرة. [ 22 ] بُنيت صواريخ دلتا 4 متوسطة+ بمحركين أو أربعة محركات GEM 60. [ 23 ] سمح الأداء المُحسّن لمحركات الصواريخ الصلبة لطرازات دلتا 4 متوسطة+ باستيعاب مرحلة ثانية أكبر. أُخرج المحرك من الخدمة في عام 2019 بعد آخر إطلاق لصاروخ دلتا 4 متوسط. [ 24 ] على مدار عمره، أُطلقت 64 صاروخًا معززًا من طراز GEM 60، ولم تُسجّل أي أعطال. [ 24 ] 

جوهرة 63

كان محرك GEM 63 محركًا صلبًا بقطر 1610 مم (63.2 بوصة) يُستخدم في صاروخ أطلس 5. طُوّر هذا المحرك من قِبل شركة أوربيتال إيه تي كيه كبديل مباشر لمحرك AJ-60A الصاروخي الصلب الذي بنته شركة إيروجيت روكيتداين . كانت أبعاده مشابهة لأبعاد محرك AJ-60A. حلّقت مركبة أطلس 5 لأول مرة مزودة بمحرك GEM 63 في مهمة NROL-101 عام 2020. [ 25 ] ووفقًا لشركة يو إل إيه، قدّم محرك GEM 63 أداءً أعلى بنصف تكلفة محرك AJ-60A تقريبًا. [ 26 ] أُخرج المحرك من الخدمة عام 2026 بعد إطلاق آخر مركبة أطلس 5 حاملة للأقمار الصناعية. على مدار عمره، تم إطلاق 77 صاروخًا مزودًا بمحرك GEM 63 دون أي أعطال. 

مقارنة الإصدارات

البيانات من كتالوج نورثروب غرومان [ 1 ]

اسمطلبطولالقطركتلةقوة الدفعالنبضة النوعيةمدة الاحتراق ( ثانية )الرحلة الأولىالرحلة الأخيرة
إجماليمادة دافعة
جيم  40دلتا 211 متر (435 بوصة)  1.03 متر (40.4 بوصة)  12,962 كجم (28,577 رطل)  11,770 كجم (25,940 رطل)  643.8 كيلو نيوتن (144,740 رطل قوة )  274 ثانية (2.69 كم/ث)  63.326 نوفمبر 199015 سبتمبر 2018
GEM  40 (مضاء بالهواء )11 متر (449.1 بوصة)  13,101 كجم (28,883 رطل)  665.7 كيلو نيوتن (149,660 رطل قوة )  283.4 ثانية (2.779 كم/ث)  63.3
GEM  40VNمعترض أرضي11 متر (425.1 بوصة)  13,102 كجم (28,886 رطل)  478.74 كيلو نيوتن (107,625 رطل قوة )  265.3 ثانية (2.602 كم/ثانية)  64.6
جوهرة  46دلتا 2 الثقيلة ، دلتا 312.59 متر (495.8 بوصة)  1.15 متر (45.1 بوصة)  18,860 كجم (41,590 رطل)  16,860 كجم (37,180 رطل)  611 كيلو نيوتن (137,300 رطل قوة )  277.8 ثانية (2.724 كم/ثانية)  75.926 أغسطس 199810 سبتمبر 2011
GEM  46 (مضاء بالهواء )12.92 متر (508.6 بوصة)  19,069 كجم (42,039 رطل)  920 كيلو نيوتن (206000 رطل قوة )  284 ثانية (2.79 كم/ث)  75.9
GEM  46 (قابل للتحويل إلى متجه)دلتا 312.48 متر (491.5 بوصة)  19,140 كجم (42,196 رطل)  875 كيلو نيوتن (196,600 رطل قوة )  279.8 ثانية (2.744 كم/ثانية)  76.923 أغسطس 2000
جيم  60دلتا  4  م+13.2 متر (518 بوصة)  1.5 متر (60 بوصة)  33,183 كجم (73,156 رطل)  29,698 كجم (65,472 رطل)  1248.9 كيلو نيوتن (280767 رطل قوة )  275 ثانية (2.7 كم/ث)  90.820 نوفمبر 200222 أغسطس 2019
GEM  60 (قابل للتحويل إلى متجه)33,650 كجم (74,185 رطل)  1235.9 كيلو نيوتن (277852 رطل قوة )  274 ثانية (2.69 كم/ث)  
جوهرة  63أطلس 520.1 متر (792 بوصة)  1.62 متر (63.7 بوصة)  49,342 كجم (108,781 رطل)  44,087 كجم (97,195 رطل)  1,649.6 كيلو نيوتن (370,835 رطل قوة )  279.06 ثانية (2.737 كم/ثانية)  97.613 نوفمبر 20202 يوليو 2026
GEM  63XLقنطور فولكان22 متر (865.3 بوصة)  53,030 كجم (116,920 رطل)  47,853 كجم (105,497 رطل)  2,061 كيلو نيوتن (463,249 رطل قوة )  280.3 ثانية (2.749 كم/ث)  87.38 يناير 2024غير متوفر

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 كتالوج منتجات الدفع (ملف PDF) . نورثروب غرومان . الصفحات 29-39 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أكتوبر 2024 . 
  2. ↑ "تحديثات GEM 63" . نورثروب غرومان . مؤرشف من الأصل في 9 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 7 مايو 2022 .
  3. ↑ "إطلاق صاروخ فولكان لأول مرة - أذكى كل يوم 297" . أذكى كل يوم . يوتيوب . تم الاطلاع عليه في 5 مايو 2024 .
  4. ↑ فوست، جيف (13 يوليو 2023). "تعديلات سنتور تؤجل أول إطلاق لصاروخ فولكان إلى الربع الأخير من العام" . سبيس نيوز . تم الاطلاع عليه في 2 أغسطس 2023 .
  5. ↑ "تأجيل إطلاق صاروخ فولكان التابع لشركة ULA إلى عام 2022" . أسبوع الطيران . 22 يونيو 2022. مؤرشف من الأصل في 9 مايو 2022.
  6. ↑ كلارك، ستيفن (22 سبتمبر 2015). "شركة أوربيتال إيه تي كي تتفوق على شركة إيروجيت" . مؤرشف من الأصل في 9 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 23 سبتمبر 2015 .
  7. ↑ "فولكان" . www.ulalaunch.com . مؤرشف من الأصل في 9 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 7 مايو 2022 .
  8. ↑ نورثروب غرومان [@northropgrumman] (21 نوفمبر 2019). "بدأنا بلف أول محرك GEM 63XLT!" ( تغريدة ) . تم الاطلاع عليها في 9 مايو 2022 - عبر تويتر .
  9. ↑ فوست، جيف (4 أكتوبر 2024). "فولكان تُكمل رحلتها الثانية رغم وجود خلل في معززات الصواريخ الصلبة" . سبيس نيوز . تم الاطلاع عليه في 4 سبتمبر 2025 .
  10. ↑ فوست، جيف (12 مارس 2025). "عيب في التصنيع يُعزى إليه خلل في محرك الصاروخ الصلب فولكان" .
  11. ↑ كلارك، ستيفن (12 فبراير 2026). "صاروخ فولكان التابع لشركة ULA يعاني من مشكلة أخرى في معززاته في طريقه إلى المدار" . آرس تكنيكا . تم الاطلاع عليه في 17 أبريل 2026 .
  12. 1 2 فلاهاكيس، نيك؛ فان دورن، داريل (يوليو 1989)، "محركات الإيبوكسي الجرافيتي (GEM) لمركبة الإطلاق دلتا 2" ، المؤتمر المشترك الخامس والعشرون للدفع ، المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية، doi : 10.2514/6.1989-2313 ، تم استرجاعه في 7 مايو 2022
  13. ↑ ماكدويل، جوناثان (7 مايو 2022). "سجل الإطلاق" . تقرير جوناثان الفضائي . مؤرشف من الأصل في 7 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 7 مايو 2022 .
  14. ↑ "مركبة الإطلاق: محركات الصواريخ الصلبة" . مختبر الدفع النفاث . مؤرشف من الأصل في 9 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 24 يوليو 2014 .
  15. 1 2 3 "كتالوج منتجات ATK" (ملف PDF) . ATK . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 30 يوليو 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2014 .
  16. 1 2 كايل، إد (2 ديسمبر 2012). "سنوات دلتا 2 المثمرة" . تقرير إطلاق الفضاء . مؤرشف من الأصل في 21 مارس 2022. تم الاسترجاع في 24 يوليو 2014 .
  17. ↑ "قدرات نورثروب غرومان GEM" . نورثروب غرومان . مؤرشف من الأصل في 3 فبراير 2019.
  18. ↑ غراهام، ويليام (2 يوليو 2014). "نجاح مركبة ULA Delta II في إطلاق المركبة OCO-2 إلى المدار" . NASASpaceflight.com . مؤرشف من الأصل في 9 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 22 يوليو 2014 .
  19. ↑ "كتالوج منتجات الدفع سلسلة محركات GEM بصيغة PDF" (PDF) .
  20. ↑ "بوينغ تحدد سبب عطل طائرة دلتا 3، وتتوقع عودة سريعة إلى الطيران" . ميديا ​​روم . تم الاطلاع عليه في 7 مايو 2022 .
  21. ↑ فيرنيس، تيم (1 سبتمبر 1998). "انفجار طائرة بوينغ دلتا 3 في رحلتها التجريبية الأولى" . فلايت غلوبال . مؤرشف من الأصل في 7 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 7 مايو 2022 .
  22. ↑ راي، جاستن (20 نوفمبر 2002). "سبيس فلايت ناو | تقرير إطلاق دلتا | إطلاق صاروخ دلتا 4 من بوينغ بنجاح" . spaceflightnow.com . مؤرشف من الأصل في 9 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 7 مايو 2022 .
  23. ↑ "دلتا 4 متوسطة+ (4,2)" . رحلات الفضاء 101. تم الاسترجاع في 24 يوليو 2014 .
  24. 1 2 سيجل، جيم (25 أغسطس 2019). "رحلة دلتا 4 المتوسطة تُنهي مسيرة 17 عامًا بنجاح تام" . سبيس فلايت إنسايدر . مؤرشف من الأصل في 9 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 9 مايو 2022 .
  25. ↑ "NROL-101" . www.nro.gov . مؤرشف من الأصل في 9 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 9 مايو 2022 .
  26. ↑ توري برونو [@torybruno] (3 أبريل 2018). "أداء أعلى. تكلفة تقارب نصف التكلفة" ( تغريدة ) – عبر تويتر .