下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
航天飞机的其他两个部件为外储箱和助推器。有了它们的协助，轨道器才能成功地升空，成为我们眼中看到的航天飞机。
图2.5 与航天飞机分离的外储箱
外储箱的作用就是为航天飞机的主发动机储存入轨前所用的全部推进剂。外储箱装在航天飞机的下方，夹在两台固体火箭助推器的中间。它是航天飞机系统上唯一不可回收的部件。全长47m，直径8.64m，净质量33t，是一个十分庞大的尖头圆柱体，由铝合金制成。外储箱由三个主要结构组成：液氧箱、中间层和液氢箱，如图2.5和图2.6所示。
图2.6 外储箱透视图
液氧箱位于外储箱顶部，成卵形，这可以降低气动阻力和气体热力学受热。卵形箱的上部由一个可活动的平底盖和一个头锥体组成。头锥体由一个可活动圆锥组装而成，用于推进和电气系统的气动减阻。头锥体前端很大一部分还充作避雷针。
中间层是连接液氢箱和液氧箱的结构，其主要功能是分配从助推器传来的推力负荷，并在箱间转移负荷。两个助推器连接点对应分布在中间层两侧，一条横梁贯穿中间层，与连接部件紧紧相连。当助推器工作时，横梁在高应力负荷下会发生弯曲，并将负荷传导给连接配件。助推器连接点旁边是一个主环形框架，连接配件的负荷转移到环形框上，再通过切向负荷形式转移到中间层壁。两块位于中间层的推力板将集中起来的助推器轴向推力传导到液氧液氢箱和旁边的中间层内壁板，内壁板则由六块纵梁加劲板组成。中间层也充作运行仪器的保护间。
70英尺（21m）长，直径17英寸（432mm）的液氧输送管穿过中间层并从液氢箱右侧通过，两条直径5英寸（127mm）的重加压管在其两侧，一条向液氢箱输送氢气，一条向液氧箱输送氧气，提供余液压力。液氢箱位于外储箱底部，由四个圆柱曲面、一个前端圆头和一个底端圆头组成，圆柱曲面由五个主环形框架连接为整体。环形框架起到接受和分散负荷的作用。前端圆头承受来自中间层的负荷并连接液氢箱与中间层。底端圆头承受轨道器以及尾端助推器连接点输出的负荷。偏下方的三个环形框架承受轨道器推力负荷以及液氧输送管支撑负荷。主环形框架的负荷都由圆柱壁板分散。
两台固体火箭助推器是航天飞机系统的第三个部件，它平行地安装在外储箱的两侧，航天飞机的下方。两台固体火箭助推器的结构完全相同，由固体火箭发动机、支撑桁架、推力向量控制系统、分离装置、回收系统、电器与仪表六个分系统组成，可以重复使用20次。发射前，整个航天飞机重量由两个助推器支撑。
图2.7 被回收运回的助推器
每个助推器的核心部分是发动机，是迄今已飞行的最大的固体火箭发动机，而且首次设计成为可重复使用的装置。发动机由11段焊接成4个装药段，装药段在制造厂就地浇注推进剂。分段式设计便于装配、维修和运输。分段装在火车平板车上特制的集运箱内，从制造厂运到发射场。在发射场把各段总装成一台完整的发动机。
发动机尾段里的排气喷管在航天飞机飞行期间实施推力方向控制，依靠助推器的液压作推力方向控制系统，最大可摆动6.65°，用轨道器的制导和控制计算机进行控制。
燃烧结束时，两台固体助推器用爆炸装置与外储箱分离，同时用8个分离发动机飞离航天飞机机体，其中4个安置在前头锥内，另4个安置在尾裙里。
图2.8 航天飞机固体助推器结构示意图
固体推助器回收系统用于控制助推器分离后的最终下落速度和姿态，放置在每台助推器前部头罩内的分离系统包括降落伞和定位装置。推力方向控制系统（TVC）、支撑桁架、电器系统飞行20次，回收系统飞行10次，分离系统一般不重复使用。在发射场，两台助推器立在发射台上进行总装，助推器总装后，外储箱挂装在助推器上，轨道器和有效载荷最后挂装在外储箱上，使航天飞机准备进行检测和飞行。图2.7和图2.8分别为助推器的外形和结构图。
显然，航天飞机作为一种可重复使用的空间运输工具，是十分庞杂的。它可以大幅度地降低空间活动的费用，提高工作性能，扩大活动范围，还能安全地将科学家和工程技术人员送入轨道，从而使各个科技领域中第一流的科技人员能直接参加空间实验和观测，这一切都有赖于航天飞机各个分系统可靠有效的工作。