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Text File  |  1993-02-06  |  137KB  |  2,365 lines

  1. "6_2_3_13_3_2.TXT" (7414 bytes) was created on 12-14-88
  2.  
  3. MAIN PROPULSION SYSTEM
  4.  
  5. The main propulsion system, assisted by the two solid rocket boosters
  6. during the initial phases of the ascent trajectory, provides the
  7. velocity increment from lift-off to a predetermined velocity increment
  8. before orbit insertion.  The two SRBs are jettisoned after their fuel
  9. has been expended, but the MPS continues to thrust until the
  10. predetermined velocity is achieved.  At that time, main engine cutoff
  11. is initiated.  The external tank is jettisoned, and the orbital
  12. maneuvering system is ignited to provide the final velocity increment
  13. for orbital insertion.  The magnitude of the velocity increment
  14. supplied by the OMS depends on payload weight, mission trajectory and
  15. system limitations.
  16.  
  17. Coincident with the start of the OMS thrusting maneuver (which settles
  18. the MPS propellants), the remaining liquid oxygen propellant in the
  19. orbiter feed system and space shuttle main engines is dumped through
  20. the nozzles of the three SSMEs.  At the same time, the remaining
  21. liquid hydrogen propellant in the orbiter feed system and SSMEs is
  22. dumped overboard through the hydrogen fill and drain valves for six
  23. seconds.  Then the hydrogen inboard fill and drain valve is closed,
  24. and the hydrogen recirculation valve is opened, continuing the dump.
  25. The hydrogen flows through the engine hydrogen bleed valves to the
  26. orbiter hydrogen MPS line between the inboard and outboard hydrogen
  27. fill and drain valves, and the remaining hydrogen is dumped through
  28. the outboard fill and drain valve for approximately 120 seconds.
  29.  
  30. During on-orbit operations, the flight crew vacuum inerts the MPS by
  31. opening the liquid oxygen and liquid hydrogen fill and drain valves,
  32. which allows the remaining propellants to be vented to space.
  33.  
  34. Before entry, the flight crew repressurizes the MPS propellant lines
  35. with helium to prevent contaminants from being drawn into the lines
  36. during entry and to maintain internal positive pressure.  MPS helium
  37. is also used to purge the spacecraft's aft fuselage.  The last
  38. activity involving the MPS occurs at the end of the landing rollout.
  39. At that time, the helium remaining in onboard helium storage tanks is
  40. released into the MPS to provide an inert atmosphere for safety.
  41.  
  42. The MPS consists of the following major subsystems: three SSMEs, three
  43. SSME controllers, the external tank, the orbiter MPS propellant
  44. management subsystem and helium subsystem, four ascent thrust vector
  45. control units, and six SSME hydraulic servoactuators.
  46.  
  47. The main engines are reusable, high-performance, liquid-propellant
  48. rocket engines with variable thrust.  The propellant fuel is liquid
  49. hydrogen and the oxidizer is liquid oxygen.  The propellant is carried
  50. in separate tanks in the external tank and supplied to the main
  51. engines under pressure.  Each engine can be gimbaled plus or minus
  52. 10.5 degrees in the yaw axis and plus or minus 10.5 degrees in the
  53. pitch axis for thrust vector control by hydraulically powered gimbal
  54. actuators.
  55.  
  56. The main engines can be throttled over a range of 65 to 109 percent of
  57. their rated power level in 1-percent increments.  A value of 100
  58. percent corresponds to a thrust level of 375,000 pounds at sea level
  59. and 470,000 pounds in a vacuum.  A value of 104 percent corresponds to
  60. 393,800 pounds at sea level and 488,800 pounds in a vacuum; 109
  61. percent corresponds to 417,300 pounds at sea level and 513,250 pounds
  62. in a vacuum.
  63.  
  64. At sea level, the engine throttling range is reduced due to flow
  65. separation in the nozzle, prohibiting operation of the engine at its
  66. 65-percent throttle setting, referred to as minimum power level.  All
  67. three main engines receive the same throttle command at the same time.
  68. Normally, these come automatically from the orbiter general-purpose
  69. computers through the engine controllers.  During certain contingency
  70. situations, manual control of engine throttling is possible through
  71. the speed brake/thrust controller handle.  The throttling ability
  72. reduces vehicle loads during maximum aerodynamic pressure and limits
  73. vehicle acceleration to 3 g's maximum during boost.
  74.  
  75. Each engine is designed for 7.5 hours of operation over a life span of
  76. 55 starts.  Throughout the throttling range, the ratio of the liquid
  77. oxygen-liquid hydrogen mixture is 6-to-1.  Each nozzle area ratio is
  78. 77.5-to-1.  The engines are 14 feet long and 7.5 feet in diameter at
  79. the nozzle exit.
  80.  
  81. The SSME controllers are digital, computer system, electronic packages
  82. mounted on the SSMEs.  They operate in conjunction with engine
  83. sensors, valve actuators and spark igniters to provide a
  84. self-contained system for monitoring engine control, checkout and
  85. status.  Each controller is attached to the forward end of the SSME.
  86.  
  87. Engine data and status collected by each controller are transmitted to
  88. the engine interface unit, which is mounted in the orbiter.  There is
  89. one EIU for each main engine.  The EIU transmits commands from the
  90. orbiter GPCs to the main engine controller.  When engine data and
  91. status are received by the EIU, the data are held in a buffer until
  92. the EIU receives a request for data from the computers.
  93.  
  94. Three orbiter hydraulic systems provide hydraulic pressure to position
  95. the SSME servoactuators for thrust vector control during the ascent
  96. phase of the mission in addition to performing other functions in the
  97. main propulsion system.  The three orbiter auxiliary power units
  98. provide mechanical shaft power through a gear train to drive the
  99. hydraulic pumps that provide hydraulic pressure to their respective
  100. hydraulic systems.
  101.  
  102. The ascent thrust vector control units receive commands from the
  103. orbiter GPCs and send commands to the engine gimbal actuators.  The
  104. units are electronics packages (four in all) mounted in the orbiter's
  105. aft fuselage avionics bays.  Hydraulic isolation commands are directed
  106. to engine gimbal actuators that indicate faulty servovalve position.
  107. In conjunction with this, a servovalve isolation signal is transmitted
  108. to the computers.
  109.  
  110. The SSME hydraulic servoactuators are used to gimbal the main engine.
  111. There are two actuators per engine, one for pitch motion and one for
  112. yaw motion.  They convert electrical commands received from the
  113. orbiter GPCs and position servovalves, which direct hydraulic pressure
  114. to a piston that converts the pressure into a mechanical force that is
  115. used to gimbal the SSMEs.  The hydraulic pressure status of each
  116. servovalve is transmitted to the ATVC units.
  117.  
  118. The orbiter MPS propellant management subsystem consists of the
  119. manifolds, distribution lines and valves by which the liquid
  120. propellants pass from the external tank to the main engines and the
  121. gaseous propellants pass from the main engines to the external tank.
  122. The SSMEs' gaseous propellants are used to pressurize the external
  123. tank.  All the valves in the propellant management subsystem are under
  124. direct control of the orbiter GPCs and are either electrically or
  125. pneumatically actuated.
  126.  
  127. The orbiter MPS helium subsystem consists of a series of helium supply
  128. tanks and regulators, check valves, distribution lines and control
  129. valves.  The subsystem supplies the helium used within the engine to
  130. purge the high-pressure oxidizer turbopump intermediate seal and
  131. preburner oxidizer domes and to actuate valves during emergency
  132. pneumatic shutdown.  The balance of the helium is used to actuate all
  133. the pneumatically operated valves within the propellant management
  134. subsystem and to pressurize the propellant lines before re-entry.
  135.  
  136.  
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  138.  
  139. ORBITER MAIN PROPULSION SYSTEM HELIUM SUBSYSTEM.
  140.  
  141. The MPS helium subsystem consists of seven 4.7-cubic-foot helium
  142. supply tanks; three 17.3-cubic-foot helium supply tanks; and
  143. associated regulators, check valves, distribution lines and control
  144. valves.  Four of the 4.7-cubic-foot helium supply tanks are located in
  145. the aft fuselage, and the other three are located below the payload
  146. bay liner in the midfuselage in the area originally reserved for the
  147. cryogenic storage tanks of the power reactant storage and distribution
  148. system.  The three 17.3-cubic-foot helium supply tanks are also
  149. located below the payload bay liner in the midfuselage.
  150.  
  151. The tanks are composite structures consisting of a titanium liner with
  152. a fiberglass structural overwrap.  The large tanks are 40.3 inches in
  153. diameter and have a dry weight of 272 pounds.  The smaller tanks are
  154. 26 inches in diameter and have a dry weight of 73 pounds.  The tanks
  155. are serviced before lift-off to a pressure of 4,500 psi.
  156.  
  157. Each of the larger supply tanks is plumbed to two of the smaller
  158. supply tanks (one in the midbody, the other in the aft body), forming
  159. three sets of three tanks for the engine helium pneumatic supply
  160. system.  Each set of tanks normally provides helium to only one engine
  161. and is commonly referred to as left, center, or right engine helium,
  162. depending on the engine serviced.  Each set normally provides helium
  163. to its designated engine for in-flight purges and provides pressure
  164. for actuating engine valves during emergency pneumatic shutdown.
  165.  
  166. The remaining 4.7-cubic-foot helium tank is referred to as the
  167. pneumatic helium supply tank.  It normally provides pressure to
  168. actuate all of the pneumatically operated valves in the propellant
  169. management subsystem.
  170.  
  171. There are eight helium supply tank isolation valves grouped in pairs.
  172. One pair of valves is connected to each engine helium supply tank
  173. cluster, and one pair is connected to the pneumatic supply tank.  In
  174. the engine helium supply tank system, each pair of isolation valves is
  175. connected in parallel, with each valve in the pair controlling helium
  176. flow through one leg of a dual-redundant helium supply circuit.  Each
  177. helium supply circuit contains two check valves, a filter, an
  178. isolation valve, a regulator and a relief valve.  The two isolation
  179. valves connected to the pneumatic supply tanks are also connected in
  180. parallel; however, the rest of the pneumatic supply system consists of
  181. a filter, the two isolation valves, a regulator, a relief valve and a
  182. single check valve.  Each engine helium supply isolation valve can be
  183. individually controlled by its He isolation A left , ctr , right open
  184. , GPC , close and He isolation B left , ctr , right , open , GPC,
  185. close switches on panel R2.  The two pneumatic helium supply isolation
  186. valves are controlled by a single pneumatic He isol , open, GPC, close
  187. switch on panel R2.
  188.  
  189. All of the valves in the helium subsystem (with the exception of the
  190. supply tank isolation valves) are spring loaded to one position and
  191. electrically actuated to the other position.  The supply tank
  192. isolation valves are spring loaded to the closed position and
  193. pneumatically actuated to the open position.  Valve position is
  194. controlled via electrical signals from either the onboard GPCs or
  195. manually by the flight crew.  All of the valves can be controlled
  196. automatically by the GPCs, and the flight crew can control some of the
  197. valves.
  198.  
  199. The helium source pressure of the pneumatic, left, center and right
  200. supply systems can be monitored on the helium , pneu , l (left), c
  201. (center), r (right) meters on panel F7 by positioning the tank, reg
  202. (regulator) switch below the meters to tank .  In addition, the
  203. regulated pressure of the pneumatic, left, center and right systems
  204. can be monitored on the same meters by placing the switch to reg .
  205.  
  206. Each of the four helium supply systems operates independently until
  207. after main engine cutoff.  Each engine helium supply has two
  208. interconnect (crossover) valves associated with it, and each valve in
  209. the pair of interconnect valves is connected in series with a check
  210. valve.  The check valves allow helium to flow through the interconnect
  211. valves in one direction only.  One check valve associated with one
  212. interconnect valve controls helium flow in one direction, and the
  213. other interconnect valve and its associated check valve permit helium
  214. flow in the opposite direction.  The in interconnect valve controls
  215. helium flow into the associated engine helium distribution system from
  216. the pneumatic helium supply tank.  The out interconnect valve controls
  217. helium flow out of the associated engine helium supply system to the
  218. pneumatic distribution system.
  219.  
  220. Each pair of interconnect valves is controlled by a single switch on
  221. panel R2.  Each He interconnect , left , ctr , right switch has three
  222. positions- in open/out close , GPC , and in close/out open.  With the
  223. switch in the in open/out close position, the in interconnect valve is
  224. open and the out interconnect valve is closed.  The in close/out open
  225. position does the reverse.  With the switch in GPC, the out
  226. interconnect valve opens automatically at the beginning of the liquid
  227. oxygen dump and closes automatically at the end of the liquid hydrogen
  228. dump.
  229.  
  230. In a return-to-launch-site abort, the GPC position will cause the in
  231. interconnect valve to open automatically at MECO and close
  232. automatically 20 seconds later.  If an engine was shut down before
  233. MECO, its in interconnect valve will remain closed at MECO.  At any
  234. other time, placing the switch in GPC results in both interconnect
  235. valves being closed.
  236.  
  237. An additional interconnect valve between the left engine helium supply
  238. and pneumatic helium supply would be used if the pneumatic helium
  239. supply regulator failed.  This crossover valve would be opened and the
  240. pneumatic helium supply tank isolation valves would be closed,
  241. allowing the left engine helium supply system to supply helium to the
  242. pneumatic helium supply.  The crossover helium valve is controlled by
  243. its own three-position switch on panel R2.  The pneumatics l (left)
  244. eng He xovr (crossover) switch positions are open, GPC and close.  The
  245. GPC position allows the valve to be controlled by the flight software
  246. loaded in the GPCs.
  247.  
  248. Manifold pressurization valves located downstream of the pneumatic
  249. helium pressure regulator are used to control the flow of helium to
  250. propellant manifolds during a nominal propellant dump and manifold
  251. repressurization.  There are four of these valves grouped in pairs.
  252. One pair controls helium pressure to the liquid oxygen propellant
  253. manifolds, and the other pair controls helium pressure to the liquid
  254. hydrogen propellant manifold.
  255.  
  256. The liquid hydrogen RTLS dump pressurization valves located downstream
  257. of the pneumatic helium pressure regulator are used to control the
  258. pressurization of the liquid hydrogen propellant manifolds during an
  259. RTLS liquid hydrogen dump.  There are two of these valves connected in
  260. series.  Unlike the liquid hydrogen manifold pressurization valves,
  261. the liquid hydrogen RTLS dump pressurization valves cannot be
  262. controlled by flight deck switches.  During an RTLS abort, these
  263. valves are opened and closed automatically by GPC commands.  An
  264. additional difference between the nominal and the RTLS liquid hydrogen
  265. dumps is in the routing of the helium and the place where it enters
  266. the liquid hydrogen feed line manifold.  For the nominal liquid
  267. hydrogen dump, helium passes through the liquid hydrogen manifold
  268. pressurization valves and enters the feed line manifold in the
  269. vicinity of the liquid hydrogen feed line disconnect valve.  For the
  270. liquid hydrogen RTLS dump, helium passes through the RTLS liquid
  271. hydrogen dump pressurization valves and enters the feed line manifold
  272. in the vicinity of the liquid hydrogen inboard fill and drain valve on
  273. the inboard side.  There is no RTLS liquid oxygen dump pressurization
  274. valve since the liquid oxygen manifold is not pressurized during the
  275. RTLS liquid oxygen dump.
  276.  
  277. Each engine helium supply tank has two pressure regulators operating
  278. in parallel.  Each regulator controls pressure in one leg of a
  279. dual-redundant helium supply circuit and is capable of providing all
  280. of the helium needed by the main engines.
  281.  
  282. The pressure regulator for the pneumatic helium supply system is not
  283. redundant and is set to provide outlet pressure between 715 to 770
  284. psig.  Downstream of the regulator are two more regulators: the liquid
  285. hydrogen manifold pressure regulator and the liquid oxygen manifold
  286. pressure regulator.  These regulators are used only during MPS
  287. propellant dumps and manifold pressurization.  Both regulators are set
  288. to provide outlet pressure between 20 to 25 psig.  Flow through the
  289. regulators is controlled by the appropriate set of two normally closed
  290. manifold pressurization valves.
  291.  
  292. Downstream of each pressure regulator, with the exception of the two
  293. manifold repressurization regulators, is a relief valve.  The valve
  294. protects the downstream helium distribution lines from
  295. overpressurization if the associated regulator fails fully open.  The
  296. two relief valves in each engine helium supply are set to relieve at
  297. 785 to 850 psig and reseat at 785 psig.  The relief valve in the
  298. pneumatic helium supply circuit also relieves at 785 to 850 psig and
  299. reseats at 785 psig.
  300.  
  301. There is one pneumatic control assembly on each of the three space
  302. shuttle main engines.  The PCA is essentially a manifold pressurized
  303. by one of the engine helium supply systems and contains solenoid
  304. valves to control and direct pressure to perform various essential
  305. functions.  The valves are energized by discrete on/off commands from
  306. the output electronics of the associated SSME controller.  Functions
  307. controlled by the PCA include the high-pressure oxidizer turbopump
  308. intermediate seal cavity and preburner oxidizer dome purge, pogo
  309. system postcharge and pneumatic shutdown.
  310.  
  311.  
  312. "6_2_3_13_3_4.TXT" (9563 bytes) was created on 12-12-88
  313.  
  314. Enter {V}iew, {X}MODEM, {Y}MODEM, {K}ERMIT, ? for HELP, or {M}enu [V]...
  315.  
  316.  
  317. MAIN PROPULSION SYSTEM PROPELLANT MANAGEMENT SUBSYSTEM.
  318.  
  319. Within the orbiter aft fuselage, liquid hydrogen and liquid oxygen
  320. pass through the manifolds, distribution lines and valves of the
  321. propellant management subsystem.
  322.  
  323. During prelaunch activities, this subsystem is used to control the
  324. loading of liquid oxygen and liquid hydrogen in the external tank.
  325. During SSME thrusting periods, propellants from the external tank flow
  326. into this subsystem and to the three SSMEs.  The subsystem also
  327. provides a path that allows gases tapped from the three SSMEs to flow
  328. back to the external tank through two gas umbilicals to maintain
  329. pressure in the external tank's liquid oxygen and liquid hydrogen
  330. tanks.  After MECO, this subsystem controls MPS dumps, vacuum inerting
  331. and MPS repressurization for entry.
  332.  
  333. All the valves in the MPS are either electrically or pneumatically
  334. operated.  Pneumatic valves are used where large loads are
  335. encountered, such as in the control of liquid propellant flows.
  336. Electrical valves are used for lighter loads, such as in the control
  337. of gaseous propellant flows.
  338.  
  339. The pneumatically actuated valves are divided into two types: those
  340. that require pneumatic pressure to open and close the valve (type 1)
  341. and those that are spring loaded to one position and require pneumatic
  342. pressure to move to the other position (type 2).
  343.  
  344. Each type 1 valve actuator is equipped with two electrically actuated
  345. solenoid valves.  Each solenoid valve controls helium pressure to an
  346. ''open'' or ''close'' port on the actuator.  Energizing the solenoid
  347. valve on the open port allows helium pressure to open the pneumatic
  348. valve.  Energizing the solenoid on the close port allows helium
  349. pressure to close the pneumatic valve.  Removing power from a solenoid
  350. valve removes helium pressure from the corresponding port of the
  351. pneumatic actuator and allows the helium pressure trapped in that side
  352. of the actuator to vent overboard.  Removing power from both solenoids
  353. allows the pneumatic valve to remain in the last commanded position.
  354. This type of valve is used for the liquid oxygen and liquid hydrogen
  355. feed line 17-inch umbilical disconnect valves (two), the liquid oxygen
  356. and liquid hydrogen prevalves (six), the three liquid hydrogen and
  357. liquid oxygen inboard and outboard fill and drain valves (four), and
  358. the liquid hydrogen 4-inch recirculation disconnect valves.
  359.  
  360. Each type 2 valve is a single electrically actuated solenoid valve
  361. that controls helium pressure to either an open or a close port on the
  362. actuator.  Removing power from the solenoid valve removes helium
  363. pressure from the corresponding port of the pneumatic actuator and
  364. allows helium pressure trapped in that side of the actuator to vent
  365. overboard.  Spring force takes over and drives the valve to the
  366. opposite position.  If the spring force drives the valve to the open
  367. position, the valve is referred to as a normally open valve.  If the
  368. spring force drives the valve to a closed position, the valve is
  369. referred to as a normally closed valve.  This type of valve is used
  370. for the liquid hydrogen RTLS inboard dump valve (NC), the liquid
  371. hydrogen RTLS outboard dump valve (NC), the liquid hydrogen feed line
  372. relief shutoff valve (NO), the liquid oxygen feed line relief shutoff
  373. valve (NO), the three liquid hydrogen engine recirculation valves
  374. (NC), the two liquid oxygen pogo recirculation valves (NO), the liquid
  375. hydrogen topping valve (NC), the liquid hydrogen high-point bleed
  376. valve (NC), and the liquid oxygen overboard bleed valve (NO).
  377.  
  378. The electrically actuated solenoid valves are spring loaded to one
  379. position and move to the other position when electrical power is
  380. applied.  These valves also are referred to as either normally open or
  381. normally closed, based on their position in the de-energized state.
  382. Electrically actuated solenoid valves are the gaseous hydrogen
  383. pressurization line vent valve (NC), the three gaseous hydrogen
  384. pressurization flow control valves (NO) and the three gaseous oxygen
  385. pressurization flow control valves (NO).
  386.  
  387. There are two 17-inch-diameter MPS propellant feed line manifolds in
  388. the orbiter aft fuselage, one for liquid oxygen and one for liquid
  389. hydrogen.  Each manifold has an outboard and inboard fill and drain
  390. valve in series that interface with the respective port (left) and
  391. starboard (right) T-0 umbilical.  The port T-0 umbilical is for liquid
  392. hydrogen; the starboard, for liquid oxygen.  In addition, each
  393. manifold connects the orbiter to the external tank in the lower aft
  394. fuselage through a port 17-inch liquid hydrogen disconnect valve
  395. umbilical and a starboard 17-inch liquid oxygen disconnect valve
  396. umbilical.
  397.  
  398. There are three outlets in both the liquid oxygen and liquid hydrogen
  399. 17-inch manifolds between the orbiter-external tank 17-inch umbilical
  400. disconnect valves and the inboard fill and drain valve.  The outlets
  401. in the manifolds provide liquid oxygen and liquid hydrogen to each
  402. SSME in 12-inch-diameter feed lines.
  403.  
  404. The prevalve in each of the three liquid oxygen and liquid hydrogen
  405. 12-inch feed lines to each engine isolates liquid oxygen and liquid
  406. hydrogen from each engine or permits liquid oxygen and liquid hydrogen
  407. to flow to each engine.  Each prevalve is controlled by an LH 2 or LO
  408. 2 prevalve , left , ctr , right switch on panel R4.  Each switch has
  409. open, GPC and close positions.
  410.  
  411. The 8-inch-diameter liquid hydrogen outboard and inboard fill and
  412. drain valves are also controlled by their own switches on panel R4.
  413. Each propellant fill/drain LH 2 , outbd , inbd switch has open, gnd
  414. and close positions, as does each LO2, outbd, inbd switch.
  415.  
  416. Each 17-inch liquid hydrogen and liquid oxygen manifold has a
  417. 1-inch-diameter line that is routed to a feed line relief isolation
  418. valve and feed line relief valve in the respective liquid hydrogen and
  419. liquid oxygen system.  The LO 2 and LH 2 feed line rlf (relief) isol
  420. (isolation) switches on panel R4 have open , GPC and close positions.
  421. When a feed line relief isolation valve is opened, the corresponding
  422. manifold can relieve excessive pressure overboard through its relief
  423. valve.
  424.  
  425. The liquid hydrogen feed line manifold has another outlet directed to
  426. the two liquid hydrogen RTLS dump valves in series.  Both valves are
  427. controlled by the MPS prplt dump LH 2 valve switch on panel R2, which
  428. has backup LH 2 vlv open , GPC , close positions.  When opened, these
  429. valves enable the liquid hydrogen dump during RTLS aborts or provide a
  430. backup to the normal liquid hydrogen dump after a nominal main engine
  431. cutoff.  In an RTLS abort dump, liquid hydrogen is dumped overboard
  432. through a port at the outer aft fuselage's left side between the
  433. orbital maneuvering system/reaction control system pod and the upper
  434. surface of the wing.
  435.  
  436. The MPS propellant management subsystem also contains two
  437. 2-inch-diameter manifolds, one for gaseous oxygen and one for gaseous
  438. hydrogen.  Each manifold individually permits ground support equipment
  439. servicing with helium through the respective T-0 umbilical and
  440. provides initial pressurization of the external tank's liquid oxygen
  441. and liquid hydrogen orbiter/external tank disconnect umbilicals.
  442. Self-sealing quick disconnects are provided at the T-0 umbilical and
  443. the orbiter/external tank umbilical.
  444.  
  445. Six 0.63-inch-diameter pressurization lines, three for gaseous oxygen
  446. and three for gaseous hydrogen, are used after SSME start to
  447. pressurize the external tank's liquid oxygen and liquid hydrogen
  448. tanks.
  449.  
  450. In each SSME, a small portion of liquid oxygen is diverted into the
  451. engine's oxidizer heat exchanger, and the heat generated by the
  452. engine's high-pressure oxidizer turbopump converts the liquid oxygen
  453. into gaseous oxygen and directs it through a check valve to two
  454. orifices and a flow control valve for each engine.  During SSME
  455. thrusting periods, liquid oxygen tank pressure is maintained between
  456. 20 and 22 psig by the orifices in the two lines and the action of the
  457. flow control valve from each SSME.  The flow control valve is
  458. controlled by one of three liquid oxygen pressure transducers.  When
  459. tank pressure decreases below 20 psig, the valve opens.  If the tank
  460. pressure is greater than 24 psig, it is relieved through the liquid
  461. oxygen tank's vent and relief valve.
  462.  
  463. In each SSME, gaseous hydrogen from the low-pressure fuel turbopump is
  464. directed through two check valves to two orifices and a flow control
  465. valve for each engine.  During the main engine thrusting period, the
  466. liquid hydrogen tank's pressure is maintained between 32 and 34 psia
  467. by the orifices and the action of the flow control valve from each
  468. SSME.  The flow control valve is controlled by one of three liquid
  469. hydrogen pressure transducers.  When tank pressure decreases below 32
  470. psia, the valve opens; and when tank pressure increases to 33 psia,
  471. the valve closes.  If the tank pressure is greater than 35 psia, the
  472. pressure is relieved through the liquid hydrogen tank's vent and
  473. relief valve.  If the pressure falls below 32 psia, the LH 2 ullage
  474. press switch on panel R2 is positioned from auto to open , which will
  475. cause all three flow control valves to go to full open and remain in
  476. the full-open position.
  477.  
  478. The single gaseous hydrogen manifold repressurization line connects to
  479. the hydrogen line vent valve, which is controlled by the H 2 press
  480. line vent switch on panel R4.  This valve is normally closed, and the
  481. switch is positioned to open when vacuum inerting the gaseous hydrogen
  482. pressurization lines after MECO and the liquid hydrogen dump.  The gnd
  483. position allows the launch processing system to control the valve
  484. during ground operations.
  485.  
  486. ====PRESS RETURN TO CONTINUE====
  487.  
  488.  
  489. Enter an option number, 'G' for GO TO, ? for HELP, or
  490.   press RETURN to redisplay menu... 
  491.  
  492. Enter an option number, 'G' for GO TO, ? for HELP, or
  493.   press RETURN to redisplay menu...5
  494.  
  495.  
  496. "6_2_3_13_3_5.TXT" (8130 bytes) was created on 12-12-88
  497.  
  498. Enter {V}iew, {X}MODEM, {Y}MODEM, {K}ERMIT, ? for HELP, or {M}enu [V]...
  499.  
  500.  
  501.  
  502. EXTERNAL TANK.
  503.  
  504. The external tank is attached to the orbiter at one forward and two
  505. aft attach points.  At the two aft attach points are the two external
  506. tank/orbiter umbilicals for the fluid, gas, signal and electrical
  507. power connections between the orbiter and the external tank.  Each
  508. external tank umbilical plate mates with a corresponding umbilical
  509. plate on the orbiter.  The umbilical plates help maintain alignment of
  510. the various connecting components.  The corresponding umbilical plates
  511. are bolted together; and when external tank separation is commanded,
  512. the bolts are severed by pyrotechnics.
  513.  
  514. At the forward end of each external tank propellant tank is a vent and
  515. relief valve that can be opened by GSE-supplied helium before launch
  516. for venting or by excessive tank pressure for relief.  The vent
  517. function is available only before launch; after lift-off only the
  518. relief function is operable.  The liquid oxygen tank relieves at an
  519. ullage pressure of 25 psig, while the liquid hydrogen tank relieves at
  520. an ullage pressure of 38 psi.  The flight crew has no control over the
  521. position of the vent and relief valves before launch or during ascent.
  522. Normal range of the tank ullage pressure of the liquid hydrogen tank
  523. during ascent is 32 to 39 psia.  During prelaunch activities, the
  524. liquid hydrogen tank is pressurized to 44.1 psi to meet the start
  525. requirement of the main engine LPFT.  The liquid oxygen and liquid
  526. hydrogen tanks' ullage pressures are monitored on the panel F7 eng
  527. manf LO2 and LH2 meters as well as on a cathode ray tube display.
  528.  
  529. In addition to the vent and relief valve, the liquid oxygen tank has a
  530. tumble vent valve that is opened during the external tank separation
  531. sequence.  The thrust force provided by opening the valve imparts an
  532. angular velocity to the external tank to assist in the separation
  533. maneuver and provide more positive control of the external tank's
  534. re-entry aerodynamics.
  535.  
  536. There are eight propellant depletion sensors.  Four of them sense fuel
  537. depletion and four sense oxidizer depletion.  The oxidizer depletion
  538. sensors are mounted in the external tank's liquid oxygen feed line
  539. manifold downstream of the tank.  The fuel depletion sensors are
  540. located in the liquid hydrogen tank.  During prelaunch activities, the
  541. launch processing system tests each propellant depletion sensor.  If
  542. any are found to be in a failed condition, the LPS sets a flag in the
  543. computer's SSME operational sequence, sequence logic that will
  544. instruct the computer to ignore the output of the failed sensor or
  545. sensors.  During main engine thrusting, the computer constantly
  546. computes the instantaneous mass of the vehicle, which constantly
  547. decreases due to propellant usage from the external tank.  When the
  548. computed vehicle mass matches a predetermined initialized-loaded
  549. value, the computer arms the propellant depletion sensors.  After this
  550. time, if any two of the good fuel depletion sensors (those not flagged
  551. before launch) or any two of the good oxidizer depletion sensors
  552. indicate a dry condition, the computers command main engine cutoff.
  553. This type of MECO is a backup to the nominal MECO, which is based on
  554. vehicle velocity.  The oxidizer sensors sense propellant depletion
  555. before the fuel sensors to ensure that all depletion cutoffs are
  556. fuel-rich since an oxidizer-rich cutoff can cause burning and severe
  557. erosion of engine components.  To ensure that the oxidizer sensors
  558. sense depletion first, a plus 700-pound bias is included in the amount
  559. of liquid hydrogen loaded in the external tank.  This amount is in
  560. excess of that dictated by the 6-1 ratio of oxidizer to fuel.  The
  561. position of the oxidizer propellant depletion sensors allows the
  562. maximum amount of oxidizer to be consumed in the engines and allows
  563. sufficient time to cut off the engines before the oxidizer turbopumps
  564. cavitate (run dry).
  565.  
  566. Four ullage pressure transducers are located at the top end of each
  567. propellant tank (liquid oxygen and liquid hydrogen).  One of the four
  568. is considered a spare and is normally off-line.  Before launch, GSE
  569. normally checks out the four transducers; and if one of the three
  570. active transducers is determined to be bad, it can be taken off-line
  571. and the output of the spare transducer selected.  The flight crew can
  572. also perform this operation after lift-off via the computer keyboard;
  573. however, because of the time involved from lift-off to MECO, this
  574. would probably be impractical.  The three active ullage pressure
  575. sensors provide outputs for CRT display and control of ullage pressure
  576. within their particular propellant tanks.  For CRT display, computer
  577. processing selects the middle value output of the three transducers
  578. and displays this single value.  For ullage pressure control, all
  579. three outputs are used.
  580.  
  581. The external tank/orbiter aft umbilicals have five propellant
  582. disconnects: two for the liquid oxygen tank and three for the liquid
  583. hydrogen tank.  One of the liquid oxygen propellant umbilicals carries
  584. liquid oxygen and the other carries gaseous oxygen.  The liquid
  585. hydrogen tank has two disconnects that carry liquid hydrogen and one
  586. that carries gaseous hydrogen.  The external tank liquid hydrogen
  587. recirculation disconnect is the smaller of the two disconnects that
  588. carry liquid hydrogen and is used only during the liquid hydrogen
  589. chill-down sequence before launch.
  590.  
  591. In addition, the external tank/orbiter umbilicals contain two
  592. electrical umbilicals, each made of many smaller electrical cables.
  593. These cables carry electrical power from the orbiter to the external
  594. tank and the two solid rocket boosters and bring telemetry back to the
  595. orbiter from the SRBs and external tank.  The operational
  596. instrumentation telemetry that comes back from the SRBs is
  597. conditioned, digitized and multiplexed in the SRBs themselves.  The
  598. external tank OI measurements that return to the orbiter are raw
  599. transducer outputs and must be processed within the orbiter telemetry
  600. system.
  601.  
  602. The external tank's liquid oxygen tank is serviced at the launch pad
  603. before prelaunch from ground support equipment through the starboard
  604. T-0 umbilical of the orbiter, the MPS outboard and inboard fill and
  605. drain valves, the MPS 17-inch liquid oxygen line, and the
  606. orbiter/external tank 17-inch umbilical disconnect valves.  Once the
  607. liquid oxygen is loaded and ready for main engine ignition, the liquid
  608. oxygen tank's vent and relief valve is closed, and the tank is
  609. pressurized to 21 psig by GSE-supplied helium.  During SSME thrusting,
  610. liquid oxygen flows out of the external tank through the
  611. orbiter/external tank umbilical into the orbiter MPS and to each SSME.
  612. Pressurization in the tank is maintained by gaseous oxygen tapped from
  613. the three main engines and supplied to the liquid oxygen tank through
  614. the orbiter/external tank gaseous oxygen umbilical.
  615.  
  616. The external tank's liquid hydrogen tank is serviced before launch
  617. from GSE at the launch pad similarly to the liquid oxygen tank but
  618. through the port T-0 umbilical and port orbiter/external tank
  619. umbilical.  When the liquid hydrogen is loaded and ready for main
  620. engine ignition, the liquid hydrogen tank's vent and relief valve is
  621. closed, and the tank is pressurized to 42.5 psia by GSE-supplied
  622. helium.
  623.  
  624. Approximately 45 minutes after loading starts, three electrically
  625. powered liquid hydrogen pumps in the orbiter begin to circulate the
  626. liquid hydrogen in the external tank through the three SSMEs and back
  627. to the external tank through a special recirculation umbilical.  This
  628. recirculation chills down the liquid hydrogen lines between the
  629. external tank and the high-pressure fuel turbopump in the SSMEs so
  630. that the path is free of any gaseous hydrogen bubbles and is at the
  631. proper temperature for engine start.  Recirculation ends approximately
  632. six seconds before engine start.  During engine thrusting, liquid
  633. hydrogen flows from the external tank and through the orbiter/external
  634. tank liquid hydrogen umbilical into the orbiter MPS and to the main
  635. engines.  Tank pressurization is maintained by gaseous hydrogen tapped
  636. from the three SSMEs and supplied to the liquid hydrogen tank through
  637. the orbiter/external tank gaseous hydrogen umbilical.
  638.  
  639. "6_2_3_13_3_6.TXT" (10336 bytes) was created on 12-12-88
  640.  
  641. Enter {V}iew, {X}MODEM, {Y}MODEM, {K}ERMIT, ? for HELP, or {M}enu [V]...
  642.  
  643.  
  644. SPACE SHUTTLE MAIN ENGINES.
  645.  
  646. Oxidizer from the external tank enters the orbiter at the
  647. orbiter/external tank umbilical disconnect and then the orbiter's main
  648. propulsion system liquid oxygen feed line.  There it branches out into
  649. three parallel paths, one to each engine.  In each branch, a liquid
  650. oxygen prevalve must be opened to permit flow to the low-pressure
  651. oxidizer turbopump.
  652.  
  653. The LPOT is an axial-flow pump driven by a six-stage turbine powered
  654. by liquid oxygen.  It boosts the liquid oxygen's pressure from 100
  655. psia to 422 psia.  The flow from the LPOT is supplied to the
  656. high-pressure oxidizer turbopump.  During engine operation, the
  657. pressure boost permits the HPOT to operate at high speeds without
  658. cavitating.  The LPOT operates at approximately 5,150 rpm.  The LPOT,
  659. which is approximately 18 by 18 inches, is connected to the vehicle
  660. propellant ducting and supported in a fixed position by the orbiter
  661. structure.
  662.  
  663. The HPOT consists of two single-stage centrifugal pumps (a main pump
  664. and a preburner pump) mounted on a common shaft and driven by a
  665. two-stage, hot-gas turbine.  The main pump boosts the liquid oxygen's
  666. pressure from 422 psia to 4,300 psia while operating at approximately
  667. 28,120 rpm.  The HPOT discharge flow splits into several paths, one of
  668. which is routed to drive the LPOT turbine.  Another path is routed to
  669. and through the main oxidizer valve and enters into the main
  670. combustion chamber.  Another small flow path is tapped off and sent to
  671. the oxidizer heat exchanger.  The liquid oxygen flows through an
  672. anti-flood valve that prevents it from entering the heat exchanger
  673. until sufficient heat is present to convert the liquid oxygen to gas.
  674. The heat exchanger utilizes the heat contained in the discharge gases
  675. from the HPOT turbine to convert the liquid oxygen to gas.  The gas is
  676. sent to a manifold and is then routed to the external tank to
  677. pressurize the liquid oxygen tank.  Another path enters the HPOT
  678. second-stage preburner pump to boost the liquid oxygen's pressure from
  679. 4,300 psia to 7,420 psia.  It passes through the oxidizer preburner
  680. oxidizer valve into the oxidizer preburner and through the fuel
  681. preburner oxidizer valve into the fuel preburner.  The HPOT is
  682. approximately 24 by 36 inches.  It is attached by flanges to the
  683. hot-gas manifold.
  684.  
  685. Fuel enters the orbiter at the liquid hydrogen feed line disconnect
  686. valve, then flows into the orbiter gaseous hydrogen feed line manifold
  687. and branches out into three parallel paths to each engine.  In each
  688. liquid hydrogen branch, a prevalve permits liquid hydrogen to flow to
  689. the low-pressure fuel turbopump when the prevalve is open.
  690.  
  691. The LPFT is an axial-flow pump driven by a two-stage turbine powered
  692. by gaseous hydrogen.  It boosts the pressure of the liquid hydrogen
  693. from 30 psia to 276 psia and supplies it to the high-pressure fuel
  694. turbopump.  During engine operation, the pressure boost provided by
  695. the LPFT permits the HPFT to operate at high speeds without
  696. cavitating.  The LPFT operates at approximately 16,185 rpm.  The LPFT
  697. is approximately 18 by 24 inches.  It is connected to the vehicle
  698. propellant ducting and is supported in a fixed position by the orbiter
  699. structure 180 degrees from the LPOT.
  700.  
  701. The HPFT is a three-stage centrifugal pump driven by a two-stage,
  702. hot-gas turbine.  It boosts the pressure of the liquid hydrogen from
  703. 276 psia to 6,515 psia.  The HPFT operates at approximately 35,360
  704. rpm.  The discharge flow from the turbopump is routed to and through
  705. the main valve and then splits into three flow paths.  One path is
  706. through the jacket of the main combustion chamber, where the hydrogen
  707. is used to cool the chamber walls.  It is then routed from the main
  708. combustion chamber to the LPFT, where it is used to drive the LPFT
  709. turbine.  A small portion of the flow from the LPFT is then directed
  710. to a common manifold from all three engines to form a single path to
  711. the external tank to maintain liquid hydrogen tank pressurization.
  712. The remaining hydrogen passes between the inner and outer walls to
  713. cool the hot-gas manifold and is discharged into the main combustion
  714. chamber.  The second hydrogen flow path from the main fuel valve is
  715. through the engine nozzle (to cool the nozzle).  It then joins the
  716. third flow path from the chamber coolant valve.  The combined flow is
  717. then directed to the fuel and oxidizer preburners.  The HPFT is
  718. approximately 22 by 44 inches.  It is attached by flanges to the
  719. hot-gas manifold.
  720.  
  721. The oxidizer and fuel preburners are welded to the hot-gas manifold.
  722. The fuel and oxidizer enter the preburners and are mixed so that
  723. efficient combustion can occur.  The augmented spark igniter is a
  724. small combination chamber located in the center of the injector of
  725. each preburner.  The two dual-redundant spark igniters, which are
  726. activated by the engine controller, are used during the engine start
  727. sequence to initiate combustion in each preburner.  They are turned
  728. off after approximately three seconds because the combustion process
  729. is then self-sustaining.  The preburners produce the fuel-rich hot gas
  730. that passes through the turbines to generate the power to operate the
  731. high-pressure turbopumps.  The oxidizer preburner's outflow drives a
  732. turbine that is connected to the HPOT and the oxidizer preburner pump.
  733. The fuel preburner's outflow drives a turbine that is connected to the
  734. HPFT.
  735.  
  736. The HPOT turbine and HPOT pumps are mounted on a common shaft.  Mixing
  737. of the fuel-rich hot gas in the turbine section and the liquid oxygen
  738. in the main pump could create a hazard.  To prevent this, the two
  739. sections are separated by a cavity that is continuously purged by the
  740. MPS engine helium supply during engine operation.  Two seals minimize
  741. leakage into the cavity.  One seal is located between the turbine
  742. section and the cavity, and the other is between the pump section and
  743. cavity.  Loss of helium pressure in this cavity results in an
  744. automatic engine shutdown.
  745.  
  746. The speed of the HPOT and HPFT turbines depends on the position of the
  747. corresponding oxidizer and fuel preburner oxidizer valves.  These
  748. valves are positioned by the engine controller, which uses them to
  749. throttle the flow of liquid oxygen to the preburners and, thus,
  750. control engine thrust.  The oxidizer and fuel preburner oxidizer
  751. valves increase or decrease the liquid oxygen flow, thus increasing or
  752. decreasing preburner chamber pressure, HPOT and HPFT turbine speed,
  753. and liquid oxygen and gaseous hydrogen flow into the main combustion
  754. chamber, which increases or decreases engine thrust, thus throttling
  755. the engine.  The oxidizer and fuel preburner valves operate together
  756. to throttle the engine and maintain a constant 6-1 propellant mixture
  757. ratio.
  758.  
  759. The main oxidizer valve and the main fuel valve control the flow of
  760. liquid oxygen and liquid hydrogen into the engine and are controlled
  761. by each engine controller.  When an engine is operating, the main
  762. valves are fully open.
  763.  
  764. A coolant control valve is mounted on the combustion chamber coolant
  765. bypass duct of each engine.  The engine controller regulates the
  766. amount of gaseous hydrogen allowed to bypass the nozzle coolant loop,
  767. thus controlling its temperature.  The chamber coolant valve is 100
  768. percent open before engine start.  During engine operation, it will be
  769. 100 percent open for throttle settings of 100 to 109 percent for
  770. minimum cooling.  For throttle settings between 65 to 100 percent, its
  771. position will range from 66.4 to 100 percent open for maximum cooling.
  772.  
  773. Each engine main combustion chamber receives fuel-rich hot gas from a
  774. hot-gas manifold cooling circuit.  The gaseous hydrogen and liquid
  775. oxygen enter the chamber at the injector, which mixes the propellants.
  776. A small augmented spark igniter chamber is located in the center of
  777. the injector.  The dual-redundant igniter is used during the engine
  778. start sequence to initiate combustion.  The igniters are turned off
  779. after approximately three seconds because the combustion process is
  780. self-sustaining.  The main injector and dome assembly is welded to the
  781. hot-gas manifold.  The main combustion chamber also is bolted to the
  782. hot-gas manifold.
  783.  
  784. The inner surface of each combustion chamber, as well as the inner
  785. surface of each nozzle, is cooled by gaseous hydrogen flowing through
  786. coolant passages.  The nozzle assembly is a bell-shaped extension
  787. bolted to the main combustion chamber.  The nozzle is 113 inches long,
  788. and the outside diameter of the exit is 94 inches.  A support ring
  789. welded to the forward end of the nozzle is the engine attach point to
  790. the orbiter-supplied heat shield.  Thermal protection for the nozzles
  791. is necessary because of the exposure that portions of the nozzles
  792. experience during the launch, ascent, on-orbit and entry phases of a
  793. mission.  The insulation consists of four layers of metallic batting
  794. covered with a metallic foil and screening.
  795.  
  796. The five propellant valves on each engine (oxidizer preburner
  797. oxidizer, fuel preburner oxidizer, main oxidizer, main fuel, and
  798. chamber coolant) are hydraulically actuated and controlled by
  799. electrical signals from the engine controller.  They can be fully
  800. closed by using the MPS engine helium supply system as a backup
  801. actuation system.
  802.  
  803. The low-pressure oxygen and low-pressure fuel turbopumps are mounted
  804. 180 degrees apart on the orbiter's aft fuselage thrust structure.  The
  805. lines from the low-pressure turbopumps to the high-pressure turbopumps
  806. contain flexible bellows that enable the low-pressure turbopumps to
  807. remain stationary while the rest of the engine is gimbaled for thrust
  808. vector control.  The liquid hydrogen line from the LPFT to the HPFT is
  809. insulated to prevent the formation of liquid air.
  810.  
  811. The main oxidizer valve and fuel bleed valve are used after shutdown.
  812. The main oxidizer valve is opened during a propellant dump to allow
  813. residual liquid oxygen to be dumped overboard through the engine, and
  814. the fuel bleed valve is opened to allow residual liquid hydrogen to be
  815. dumped through the liquid hydrogen fill and drain valves overboard.
  816. After the dump is completed, the valves close and remain closed for
  817. the remainder of the mission.
  818.  
  819. The gimbal bearing is bolted to the main injector and dome assembly
  820. and is the thrust interface between the engine and orbiter.  The
  821. bearing assembly is approximately 11.3 by 14 inches.
  822.  
  823. Overall, a space shuttle main engine weighs approximately 7,000
  824. pounds.
  825.  
  826.  
  827. "6_2_3_13_3_7.TXT" (2012 bytes) was created on 12-12-88
  828.  
  829. POGO SUPPRESSION SYSTEM.
  830.  
  831. A pogo suppression system prevents the transmission of low-frequency
  832. flow oscillations into the high-pressure turbopump and, ultimately,
  833. prevents main combustion chamber pressure (engine thrust) oscillation.
  834. Flow oscillations transmitted from the space shuttle vehicle are
  835. suppressed by a partially filled gas accumulator, which is attached by
  836. flanges to the high-pressure oxidizer turbopump's inlet duct.
  837.  
  838. The system consists of a 0.6-cubic-foot accumulator with an internal
  839. standpipe, helium precharge valve package, gaseous oxygen supply valve
  840. package and two recirculation isolation valves (one located on the
  841. orbiter).
  842.  
  843. During engine start, the accumulator is charged with helium 2.4
  844. seconds after the start command to provide pogo protection until the
  845. engine heat exchanger is operational and gaseous oxygen is available.
  846.  
  847. The accumulator is partially chilled by liquid oxygen during the
  848. engine chill-down operation.  It fills to the overflow standpipe line
  849. inlet level, which is sufficient to preclude gas ingestion at engine
  850. start.
  851.  
  852. During engine operation, the accumulator is charged with a continuous
  853. gaseous oxygen flow maintained at a rate governed by the engine
  854. operation point.
  855.  
  856. The liquid level in the accumulator is controlled by the overflow
  857. standpipe line in the accumulator, which is orificed to regulate the
  858. gaseous oxygen overflow over the engine's operating power level.  The
  859. system is sized to provide sufficient replenishment of gaseous oxygen
  860. at the minimum flow rate and to permit sufficient gaseous oxygen
  861. overflow at the maximum decreasing pressure transient in the
  862. low-pressure oxidizer turbopump discharge duct.  At all other
  863. conditions, excess gaseous and liquid oxygen are recirculated to the
  864. the low-pressure oxidizer turbopump inlet through the engine oxidizer
  865. bleed duct.  The pogo accumulator is charged (pressurized) at engine
  866. shutdown to provide a positive pressure at the HPOT inlet, which
  867. prevents HPOT overspeed in the zero-gravity environment.
  868.  
  869.  
  870. "6_2_3_13_3_8.TXT" (15151 bytes) was created on 12-12-88
  871.  
  872. SPACE SHUTTLE MAIN ENGINE CONTROLLERS.
  873.  
  874. The controller is an electronics package mounted on each SSME.  It
  875. contains two digital computers and the associated electronics to
  876. control all main engine components and operations.  The controller is
  877. attached to the main combustion chamber by shock-mounted fittings.
  878.  
  879. Each controller operates in conjunction with engine sensors, valves,
  880. actuators and spark igniters to provide a self-contained system for
  881. engine control, checkout and monitoring.  The controller provides
  882. engine flight readiness verification; engine start and shutdown
  883. sequencing; closed-loop thrust and propellant mixture ratio control;
  884. sensor excitation; valve actuator and spark igniter control signals;
  885. engine performance limit monitoring; onboard engine checkout, response
  886. to vehicle commands and transmission of engine status; and performance
  887. and maintenance data.
  888.  
  889. Each engine controller receives engine commands transmitted by the
  890. orbiter's general-purpose computers through its own engine interface
  891. unit.  The engine controller provides its own commands to the main
  892. engine components.  Engine data are sent to the engine controller,
  893. where they are stored in a vehicle data table in the controller's
  894. computer memory.  Data on the controller's status compiled by the
  895. engine controller's computer are also added to the vehicle data table.
  896. The vehicle data table is periodically output by the controller to the
  897. EIU for transmission to the orbiter's GPCs.
  898.  
  899. The engine interface unit is a specialized multiplexer/demultiplexer
  900. that interfaces with the GPCs and with the engine controller.  When
  901. engine commands are received by the EIU, the data are held in a buffer
  902. until the EIU receives a request for data from the GPCs.  The EIU then
  903. sends data to each GPC.  Each EIU is dedicated to one space shuttle
  904. main engine and communicates only with the engine controller that
  905. controls its SSME.  The EIUs have no interface with each other.
  906.  
  907. The controller provides responsive control of engine thrust and
  908. propellant mixture ratio throughout the digital computer in the
  909. controller, updating the instructions to the engine control elements
  910. 50 times per second (every 20 milliseconds).  Engine reliability is
  911. enhanced by a dual-redundant system that allows normal operation after
  912. the first failure and a fail-safe shutdown after a second failure.
  913. High-reliability electronic parts are used throughout the controller.
  914.  
  915. The digital computer is programmable, allowing engine control
  916. equations and constants to be modified by changing the stored program
  917. (software).  The controller is packaged in a sealed, pressurized
  918. chassis and is cooled by convection heat transfer through pin fins as
  919. part of the main chassis.  The electronics are distributed on
  920. functional modules with special thermal and vibration protection.
  921.  
  922. The controller is divided into five subsystems: input electronics,
  923. output electronics, computer interface electronics, digital computer
  924. and power supply electronics.  Each subsystem is duplicated to provide
  925. dual-redundant capability.
  926.  
  927. The input electronics receive data from all engine sensors, condition
  928. the signals and convert them to digital values for processing by the
  929. digital computer.  Engine control sensors are dual-redundant, and
  930. maintenance data sensors are non-redundant.
  931.  
  932. The output electronics convert computer digital control commands into
  933. voltages suitable for powering the engine spark igniters, the off/on
  934. valves and the engine propellant valve actuators.
  935.  
  936. The computer interface electronics control the flow of data within the
  937. controller, data input to the computer and computer output commands to
  938. the output electronics.  They also provide the controller interface
  939. with the vehicle engine electronics interface unit for receiving
  940. engine commands that are triple-redundant channels from the vehicle
  941. and for transmitting engine status and data through dual-redundant
  942. channels to the vehicle.  The computer interface electronics include
  943. the watchdog timers that determine which channel of the dual-redundant
  944. mechanization is in control.
  945.  
  946. The digital computer is an internally stored, general-purpose computer
  947. that provides the computational capability necessary for all engine
  948. control functions.  The memory has a program storage capacity of
  949. 16,384 data and instruction words (17-bit words; 16 bits for program
  950. use, one bit for parity).
  951.  
  952. The power supply electronics convert the 115-volt, three-phase,
  953. 400-hertz vehicle ac power to the individual power supply voltage
  954. levels required by the engine control system and monitor the level of
  955. power supply channel operation to ensure it is within satisfactory
  956. limits.
  957.  
  958. Each orbiter GPC, operating in a redundant set, issues engine commands
  959. to the engine interface units for transmission to their corresponding
  960. engine controllers.  Each orbiter GPC has SSME subsystem operating
  961. program applications software residing in it.  Engine commands are
  962. output over the engine's assigned flight-critical data bus (a total of
  963. four GPCs outputting over four FC data buses).  Therefore, each EIU
  964. will receive four commands.  The nominal ascent configuration has GPCs
  965. 1, 2, 3 and 4 outputting on FC data buses 5, 6, 7 and 8, respectively.
  966. Each FC data bus is connected to one multiplexer interface adapter in
  967. each EIU.
  968.  
  969. The EIU checks the received engine commands for transmission errors.
  970. If there are none, the EIU passes the validated engine commands on to
  971. the controller interface assemblies, which output the validated engine
  972. commands to the engine controller.  An engine command that does not
  973. pass validation is not sent to the controller interface assembly.
  974. Instead, it is dead-ended in the EIU's multiplexer interface adapter.
  975. Commands that come through MIAs 1 and 2 are sent to CIAs 1 and 2,
  976. respectively.  Commands that come to MIAs 3 and 4 pass through a CIA 3
  977. data-select logic.  This logic outputs the command that arrives at the
  978. logic first, from either MIA 3 or 4.  The other command is dead-ended
  979. in the CIA 3 select logic.  The selected command is output through CIA
  980. 3.  In this manner, the EIU reduces the four commands sent to the EIU
  981. to three commands output by the EIU.
  982.  
  983. The engine controller vehicle interface electronics receive the three
  984. engine commands output by its EIU, check for transmission errors
  985. (hardware validation), and send controller hardware-validated engine
  986. commands to the controller A and B electronics.  Normally, channel A
  987. electronics are in control, with channel B electronics active, but not
  988. in control.  If channel A fails, channel B will assume control.  If
  989. channel B subsequently fails, the engine controller will shut down the
  990. engine pneumatically.  If two or three commands pass voting, the
  991. engine controller will issue its own commands to accomplish the
  992. function commanded by the orbiter GPCs.  If command voting fails and
  993. two or all three commands fail, the engine controller will maintain
  994. the last command that passed voting.
  995.  
  996. The backup flight system computer, GPC 5, contains SSME hardware
  997. interface program applications software.  When the four primary GPCs
  998. (1, 2, 3 and 4) are in control, the BFS GPC does no commanding.  When
  999. GPC 5 is in control, the BFS sends commands to, and requests data
  1000. from, the EIU; and in this configuration, the four primary GPCs
  1001. neither command nor listen.  The BFS, when engaged, allows GPC 5 to
  1002. command FC buses 5, 6, 7 and 8 for main engine control through the
  1003. SSME HIP.  The SSME HIP performs the same main engine command
  1004. functions as the SSME subsystem operating program.  The command flow
  1005. through the EIUs and engine controllers is the same when the BFS is
  1006. engaged as for the four-GPC redundant set.
  1007.  
  1008. The engine controller provides all the main engine data to the GPCs.
  1009. Sensors in the engine supply pressures, temperatures, flow rates,
  1010. turbopump speeds, valve position and engine servovalve actuator
  1011. positions to the engine controller.  The engine controller assembles
  1012. these data into a vehicle data table and adds status data of its own
  1013. to the vehicle data table.  The vehicle data tables output channels A
  1014. and B to the vehicle interface electronics for transmission to the
  1015. EIUs.  The vehicle interface electronics output over both data paths.
  1016. The data paths are called primary and secondary.  The channel A
  1017. vehicle data table is normally sent over both primary and secondary
  1018. control (channel A has failed); then the vehicle interface electronics
  1019. output the channel B vehicle data table over both the primary and
  1020. secondary data paths.
  1021.  
  1022. The vehicle data table is sent by the controller to the EIU.  There
  1023. are only two data paths versus three command paths between the engine
  1024. controller and the EIU.  The data path that interfaces with CIA 1 is
  1025. called primary data.  The path that interfaces with CIA 2 is called
  1026. secondary data.  Primary and secondary data are held in buffers until
  1027. the GPCs send a data request command to the EIUs.  The GPCs request
  1028. both primary and secondary data.  Primary data is output only through
  1029. MIA 1 on each EIU.  Secondary data is output only through MIA 4 on
  1030. each EIU.
  1031.  
  1032. During prelaunch, the orbiter's computers look at both primary and
  1033. secondary data.  Loss of either primary or secondary data will result
  1034. in data path failure and either an engine ignition inhibit or a launch
  1035. pad shutdown of all three main engines.
  1036.  
  1037. At T minus zero, the orbiter GPCs request both primary and secondary
  1038. data from each EIU.  For no failures, only primary data are looked at.
  1039. If there is a loss of primary data (which can occur between the engine
  1040. controller channel A electronics and the SSME SOP), the secondary data
  1041. are looked at.
  1042.  
  1043. There are two primary written engine controller computer software
  1044. programs: the flight operational program and the test operational
  1045. program.  The flight operational program is an on-line, real-time,
  1046. process-control program that processes inputs from engine sensors;
  1047. controls the operation of the engine servovalves, actuators, solenoids
  1048. and spark igniters; accepts and processes vehicle commands; provides
  1049. and transmits data to the vehicle; and provides checkout and
  1050. monitoring capabilities.  The test operational program supports engine
  1051. testing.  Functionally, it is similar to the flight operational
  1052. program but differs with respect to implementation.  The computer
  1053. software programs are modular and are defined as computer program
  1054. components, which consist of a data base organized into tables and 15
  1055. computer program components.  During application of the computer
  1056. program components, the programs perform data processing for failure
  1057. detection and status to the vehicle.  As system operation progresses
  1058. through an operating phase, different combinations of control
  1059. functions are operative at different times.  These combinations within
  1060. a phase are defined as operating modes.
  1061.  
  1062. The checkout phase initiates active control monitoring or checkout.
  1063. The standby mode in this phase is a waiting mode of controller
  1064. operation while active control sequence operations are in process.
  1065. Monitoring functions that do not affect engine hardware status are
  1066. continually active during the mode.  Such functions include processing
  1067. of vehicle commands, status update and controller self-test.  During
  1068. checkout, data and instructions can be loaded into the engine
  1069. controller's computer memory.  This permits updating of the software
  1070. program and data as necessary to proceed with engine-firing operations
  1071. or checkout operations.  Also in this phase, component checkout,
  1072. consisting of checkout or engine leak tests, is performed on an
  1073. individual engine system component.
  1074.  
  1075. The start preparation phase consists of system purges and propellant
  1076. conditioning, which are performed in preparation for engine start.
  1077. The purge sequence 1 mode is the first purge sequence, including
  1078. oxidizer system and intermediate seal purge operation.  The purge
  1079. sequence 2 mode is the second purge sequence, including fuel system
  1080. purge operation and the continuation of purges initiated during purge
  1081. sequence 1.  The purge sequence 3 mode includes propellant
  1082. recirculation (bleed valve operation).  The purge sequence 4 mode
  1083. includes fuel system purge and the indication engine is ready to enter
  1084. the start phase.  The engine-ready mode occurs when proper engine
  1085. thermal conditions for start have been attained and other criteria for
  1086. start have been satisfied, including a continuation of the purge
  1087. sequence 4 mode.
  1088.  
  1089. The start phase covers operations involved with starting or firing the
  1090. engines, beginning with scheduled open-loop operation of propellant
  1091. valves.  The start initiation mode includes all functions before
  1092. ignition confirmed and the closing of the thrust control loop.  The
  1093. thrust buildup mode detects ignition by monitoring main combustion
  1094. chamber pressure and verifying that closed-loop thrust buildup
  1095. sequencing is in progress.
  1096.  
  1097. The main stage phase is automatically entered upon successful
  1098. completion of the start phase.  The normal control mode has initiated
  1099. mixture ratio control, and thrust control is operating normally.  In
  1100. case of a malfunction, the electrical lock mode will be activated.  In
  1101. that mode, engine propellant valves are electrically held in a fixed
  1102. configuration, and all control loop communications are suspended.
  1103. There is also the hydraulic lockup mode, in which all fail-safe valves
  1104. are deactivated to hydraulically hold the propellant valves in a fixed
  1105. configuration and all control loop functions are suspended.
  1106.  
  1107. The shutdown phase covers operations to reduce main combustion chamber
  1108. pressure and drive all valves closed to effect full engine shutdown.
  1109. Throttling to minimum power level is the portion of the shutdown in
  1110. progress at a programmed shutdown thrust reference level above the
  1111. MPL.  The valve schedule throttling mode is the stage in the shutdown
  1112. sequence at which the programmed thrust reference has decreased below
  1113. the MPL.  Propellant valves closed is the stage in the shutdown
  1114. sequence after all liquid propellant valves have been closed, the
  1115. shutdown purge has been activated, and verification sequences are in
  1116. progress.  The fail-safe pneumatic mode is when the fail-safe
  1117. pneumatic shutdown is used.
  1118.  
  1119. The post-shutdown phase represents the state of the SSME and engine
  1120. controller at the completion of engine firing.  The standby mode is a
  1121. waiting mode of controller operations whose functions are identical to
  1122. those of standby during checkout.  It is the normal mode that is
  1123. entered after completion of the shutdown phase.  The terminate
  1124. sequence mode terminates a purge sequence by a command from the
  1125. vehicle.  All propellant valves are closed, and all solenoid and
  1126. torque motor valves are de-energized.
  1127.  
  1128. Each controller utilizes ac power provided by the MPS engine power
  1129. left, ctr, right switches on panel R2.
  1130.  
  1131. Each controller has internal electrical heaters that provide
  1132. environmental temperature control and are powered by main bus power
  1133. through a remote power controller.  The RPC is controlled by the main
  1134. propulsion system engine cntrl htr left, ctr, right switches on panel
  1135. R4.  The heaters are not normally used until after main engine cutoff
  1136. and are only turned on if environmental control is required during the
  1137. mission.
  1138.  
  1139.  
  1140. "6_2_3_13_3_8.TXT" (15151 bytes) was created on 12-12-88
  1141.  
  1142. SPACE SHUTTLE MAIN ENGINE CONTROLLERS.
  1143.  
  1144. The controller is an electronics package mounted on each SSME.  It
  1145. contains two digital computers and the associated electronics to
  1146. control all main engine components and operations.  The controller is
  1147. attached to the main combustion chamber by shock-mounted fittings.
  1148.  
  1149. Each controller operates in conjunction with engine sensors, valves,
  1150. actuators and spark igniters to provide a self-contained system for
  1151. engine control, checkout and monitoring.  The controller provides
  1152. engine flight readiness verification; engine start and shutdown
  1153. sequencing; closed-loop thrust and propellant mixture ratio control;
  1154. sensor excitation; valve actuator and spark igniter control signals;
  1155. engine performance limit monitoring; onboard engine checkout, response
  1156. to vehicle commands and transmission of engine status; and performance
  1157. and maintenance data.
  1158.  
  1159. Each engine controller receives engine commands transmitted by the
  1160. orbiter's general-purpose computers through its own engine interface
  1161. unit.  The engine controller provides its own commands to the main
  1162. engine components.  Engine data are sent to the engine controller,
  1163. where they are stored in a vehicle data table in the controller's
  1164. computer memory.  Data on the controller's status compiled by the
  1165. engine controller's computer are also added to the vehicle data table.
  1166. The vehicle data table is periodically output by the controller to the
  1167. EIU for transmission to the orbiter's GPCs.
  1168.  
  1169. The engine interface unit is a specialized multiplexer/demultiplexer
  1170. that interfaces with the GPCs and with the engine controller.  When
  1171. engine commands are received by the EIU, the data are held in a buffer
  1172. until the EIU receives a request for data from the GPCs.  The EIU then
  1173. sends data to each GPC.  Each EIU is dedicated to one space shuttle
  1174. main engine and communicates only with the engine controller that
  1175. controls its SSME.  The EIUs have no interface with each other.
  1176.  
  1177. The controller provides responsive control of engine thrust and
  1178. propellant mixture ratio throughout the digital computer in the
  1179. controller, updating the instructions to the engine control elements
  1180. 50 times per second (every 20 milliseconds).  Engine reliability is
  1181. enhanced by a dual-redundant system that allows normal operation after
  1182. the first failure and a fail-safe shutdown after a second failure.
  1183. High-reliability electronic parts are used throughout the controller.
  1184.  
  1185. The digital computer is programmable, allowing engine control
  1186. equations and constants to be modified by changing the stored program
  1187. (software).  The controller is packaged in a sealed, pressurized
  1188. chassis and is cooled by convection heat transfer through pin fins as
  1189. part of the main chassis.  The electronics are distributed on
  1190. functional modules with special thermal and vibration protection.
  1191.  
  1192. The controller is divided into five subsystems: input electronics,
  1193. output electronics, computer interface electronics, digital computer
  1194. and power supply electronics.  Each subsystem is duplicated to provide
  1195. dual-redundant capability.
  1196.  
  1197. The input electronics receive data from all engine sensors, condition
  1198. the signals and convert them to digital values for processing by the
  1199. digital computer.  Engine control sensors are dual-redundant, and
  1200. maintenance data sensors are non-redundant.
  1201.  
  1202. The output electronics convert computer digital control commands into
  1203. voltages suitable for powering the engine spark igniters, the off/on
  1204. valves and the engine propellant valve actuators.
  1205.  
  1206. The computer interface electronics control the flow of data within the
  1207. controller, data input to the computer and computer output commands to
  1208. the output electronics.  They also provide the controller interface
  1209. with the vehicle engine electronics interface unit for receiving
  1210. engine commands that are triple-redundant channels from the vehicle
  1211. and for transmitting engine status and data through dual-redundant
  1212. channels to the vehicle.  The computer interface electronics include
  1213. the watchdog timers that determine which channel of the dual-redundant
  1214. mechanization is in control.
  1215.  
  1216. The digital computer is an internally stored, general-purpose computer
  1217. that provides the computational capability necessary for all engine
  1218. control functions.  The memory has a program storage capacity of
  1219. 16,384 data and instruction words (17-bit words; 16 bits for program
  1220. use, one bit for parity).
  1221.  
  1222. The power supply electronics convert the 115-volt, three-phase,
  1223. 400-hertz vehicle ac power to the individual power supply voltage
  1224. levels required by the engine control system and monitor the level of
  1225. power supply channel operation to ensure it is within satisfactory
  1226. limits.
  1227.  
  1228. Each orbiter GPC, operating in a redundant set, issues engine commands
  1229. to the engine interface units for transmission to their corresponding
  1230. engine controllers.  Each orbiter GPC has SSME subsystem operating
  1231. program applications software residing in it.  Engine commands are
  1232. output over the engine's assigned flight-critical data bus (a total of
  1233. four GPCs outputting over four FC data buses).  Therefore, each EIU
  1234. will receive four commands.  The nominal ascent configuration has GPCs
  1235. 1, 2, 3 and 4 outputting on FC data buses 5, 6, 7 and 8, respectively.
  1236. Each FC data bus is connected to one multiplexer interface adapter in
  1237. each EIU.
  1238.  
  1239. The EIU checks the received engine commands for transmission errors.
  1240. If there are none, the EIU passes the validated engine commands on to
  1241. the controller interface assemblies, which output the validated engine
  1242. commands to the engine controller.  An engine command that does not
  1243. pass validation is not sent to the controller interface assembly.
  1244. Instead, it is dead-ended in the EIU's multiplexer interface adapter.
  1245. Commands that come through MIAs 1 and 2 are sent to CIAs 1 and 2,
  1246. respectively.  Commands that come to MIAs 3 and 4 pass through a CIA 3
  1247. data-select logic.  This logic outputs the command that arrives at the
  1248. logic first, from either MIA 3 or 4.  The other command is dead-ended
  1249. in the CIA 3 select logic.  The selected command is output through CIA
  1250. 3.  In this manner, the EIU reduces the four commands sent to the EIU
  1251. to three commands output by the EIU.
  1252.  
  1253. The engine controller vehicle interface electronics receive the three
  1254. engine commands output by its EIU, check for transmission errors
  1255. (hardware validation), and send controller hardware-validated engine
  1256. commands to the controller A and B electronics.  Normally, channel A
  1257. electronics are in control, with channel B electronics active, but not
  1258. in control.  If channel A fails, channel B will assume control.  If
  1259. channel B subsequently fails, the engine controller will shut down the
  1260. engine pneumatically.  If two or three commands pass voting, the
  1261. engine controller will issue its own commands to accomplish the
  1262. function commanded by the orbiter GPCs.  If command voting fails and
  1263. two or all three commands fail, the engine controller will maintain
  1264. the last command that passed voting.
  1265.  
  1266. The backup flight system computer, GPC 5, contains SSME hardware
  1267. interface program applications software.  When the four primary GPCs
  1268. (1, 2, 3 and 4) are in control, the BFS GPC does no commanding.  When
  1269. GPC 5 is in control, the BFS sends commands to, and requests data
  1270. from, the EIU; and in this configuration, the four primary GPCs
  1271. neither command nor listen.  The BFS, when engaged, allows GPC 5 to
  1272. command FC buses 5, 6, 7 and 8 for main engine control through the
  1273. SSME HIP.  The SSME HIP performs the same main engine command
  1274. functions as the SSME subsystem operating program.  The command flow
  1275. through the EIUs and engine controllers is the same when the BFS is
  1276. engaged as for the four-GPC redundant set.
  1277.  
  1278. The engine controller provides all the main engine data to the GPCs.
  1279. Sensors in the engine supply pressures, temperatures, flow rates,
  1280. turbopump speeds, valve position and engine servovalve actuator
  1281. positions to the engine controller.  The engine controller assembles
  1282. these data into a vehicle data table and adds status data of its own
  1283. to the vehicle data table.  The vehicle data tables output channels A
  1284. and B to the vehicle interface electronics for transmission to the
  1285. EIUs.  The vehicle interface electronics output over both data paths.
  1286. The data paths are called primary and secondary.  The channel A
  1287. vehicle data table is normally sent over both primary and secondary
  1288. control (channel A has failed); then the vehicle interface electronics
  1289. output the channel B vehicle data table over both the primary and
  1290. secondary data paths.
  1291.  
  1292. The vehicle data table is sent by the controller to the EIU.  There
  1293. are only two data paths versus three command paths between the engine
  1294. controller and the EIU.  The data path that interfaces with CIA 1 is
  1295. called primary data.  The path that interfaces with CIA 2 is called
  1296. secondary data.  Primary and secondary data are held in buffers until
  1297. the GPCs send a data request command to the EIUs.  The GPCs request
  1298. both primary and secondary data.  Primary data is output only through
  1299. MIA 1 on each EIU.  Secondary data is output only through MIA 4 on
  1300. each EIU.
  1301.  
  1302. During prelaunch, the orbiter's computers look at both primary and
  1303. secondary data.  Loss of either primary or secondary data will result
  1304. in data path failure and either an engine ignition inhibit or a launch
  1305. pad shutdown of all three main engines.
  1306.  
  1307. At T minus zero, the orbiter GPCs request both primary and secondary
  1308. data from each EIU.  For no failures, only primary data are looked at.
  1309. If there is a loss of primary data (which can occur between the engine
  1310. controller channel A electronics and the SSME SOP), the secondary data
  1311. are looked at.
  1312.  
  1313. There are two primary written engine controller computer software
  1314. programs: the flight operational program and the test operational
  1315. program.  The flight operational program is an on-line, real-time,
  1316. process-control program that processes inputs from engine sensors;
  1317. controls the operation of the engine servovalves, actuators, solenoids
  1318. and spark igniters; accepts and processes vehicle commands; provides
  1319. and transmits data to the vehicle; and provides checkout and
  1320. monitoring capabilities.  The test operational program supports engine
  1321. testing.  Functionally, it is similar to the flight operational
  1322. program but differs with respect to implementation.  The computer
  1323. software programs are modular and are defined as computer program
  1324. components, which consist of a data base organized into tables and 15
  1325. computer program components.  During application of the computer
  1326. program components, the programs perform data processing for failure
  1327. detection and status to the vehicle.  As system operation progresses
  1328. through an operating phase, different combinations of control
  1329. functions are operative at different times.  These combinations within
  1330. a phase are defined as operating modes.
  1331.  
  1332. The checkout phase initiates active control monitoring or checkout.
  1333. The standby mode in this phase is a waiting mode of controller
  1334. operation while active control sequence operations are in process.
  1335. Monitoring functions that do not affect engine hardware status are
  1336. continually active during the mode.  Such functions include processing
  1337. of vehicle commands, status update and controller self-test.  During
  1338. checkout, data and instructions can be loaded into the engine
  1339. controller's computer memory.  This permits updating of the software
  1340. program and data as necessary to proceed with engine-firing operations
  1341. or checkout operations.  Also in this phase, component checkout,
  1342. consisting of checkout or engine leak tests, is performed on an
  1343. individual engine system component.
  1344.  
  1345. The start preparation phase consists of system purges and propellant
  1346. conditioning, which are performed in preparation for engine start.
  1347. The purge sequence 1 mode is the first purge sequence, including
  1348. oxidizer system and intermediate seal purge operation.  The purge
  1349. sequence 2 mode is the second purge sequence, including fuel system
  1350. purge operation and the continuation of purges initiated during purge
  1351. sequence 1.  The purge sequence 3 mode includes propellant
  1352. recirculation (bleed valve operation).  The purge sequence 4 mode
  1353. includes fuel system purge and the indication engine is ready to enter
  1354. the start phase.  The engine-ready mode occurs when proper engine
  1355. thermal conditions for start have been attained and other criteria for
  1356. start have been satisfied, including a continuation of the purge
  1357. sequence 4 mode.
  1358.  
  1359. The start phase covers operations involved with starting or firing the
  1360. engines, beginning with scheduled open-loop operation of propellant
  1361. valves.  The start initiation mode includes all functions before
  1362. ignition confirmed and the closing of the thrust control loop.  The
  1363. thrust buildup mode detects ignition by monitoring main combustion
  1364. chamber pressure and verifying that closed-loop thrust buildup
  1365. sequencing is in progress.
  1366.  
  1367. The main stage phase is automatically entered upon successful
  1368. completion of the start phase.  The normal control mode has initiated
  1369. mixture ratio control, and thrust control is operating normally.  In
  1370. case of a malfunction, the electrical lock mode will be activated.  In
  1371. that mode, engine propellant valves are electrically held in a fixed
  1372. configuration, and all control loop communications are suspended.
  1373. There is also the hydraulic lockup mode, in which all fail-safe valves
  1374. are deactivated to hydraulically hold the propellant valves in a fixed
  1375. configuration and all control loop functions are suspended.
  1376.  
  1377. The shutdown phase covers operations to reduce main combustion chamber
  1378. pressure and drive all valves closed to effect full engine shutdown.
  1379. Throttling to minimum power level is the portion of the shutdown in
  1380. progress at a programmed shutdown thrust reference level above the
  1381. MPL.  The valve schedule throttling mode is the stage in the shutdown
  1382. sequence at which the programmed thrust reference has decreased below
  1383. the MPL.  Propellant valves closed is the stage in the shutdown
  1384. sequence after all liquid propellant valves have been closed, the
  1385. shutdown purge has been activated, and verification sequences are in
  1386. progress.  The fail-safe pneumatic mode is when the fail-safe
  1387. pneumatic shutdown is used.
  1388.  
  1389. The post-shutdown phase represents the state of the SSME and engine
  1390. controller at the completion of engine firing.  The standby mode is a
  1391. waiting mode of controller operations whose functions are identical to
  1392. those of standby during checkout.  It is the normal mode that is
  1393. entered after completion of the shutdown phase.  The terminate
  1394. sequence mode terminates a purge sequence by a command from the
  1395. vehicle.  All propellant valves are closed, and all solenoid and
  1396. torque motor valves are de-energized.
  1397.  
  1398. Each controller utilizes ac power provided by the MPS engine power
  1399. left, ctr, right switches on panel R2.
  1400.  
  1401. Each controller has internal electrical heaters that provide
  1402. environmental temperature control and are powered by main bus power
  1403. through a remote power controller.  The RPC is controlled by the main
  1404. propulsion system engine cntrl htr left, ctr, right switches on panel
  1405. R4.  The heaters are not normally used until after main engine cutoff
  1406. and are only turned on if environmental control is required during the
  1407. mission.
  1408.  
  1409.  
  1410. "6_2_3_13_3_9.TXT" (6384 bytes) was created on 12-12-88
  1411.  
  1412. MALFUNCTION DETECTION.
  1413.  
  1414. There are three separate means of detecting malfunctions within the
  1415. main propulsion system: the engine controllers, the caution and
  1416. warning system and the GPCs.
  1417.  
  1418. The engine controller, through its network of sensors, has access to
  1419. numerous engine operating parameters.  A group of these parameters has
  1420. been designated critical operating parameters, and special limits
  1421. defined for these parameters are hard-wired and limit sensed within
  1422. the caution and warning system.  If a violation of any limit is
  1423. detected, the caution and warning system will illuminate the red MPS
  1424. caution and warning light on panel F7.  The light will be illuminated
  1425. by an MPS engine liquid oxygen manifold pressure above 249 psia; an
  1426. MPS engine liquid hydrogen manifold pressure below 28 psia or above 60
  1427. psia; an MPS center, left or right helium pressure below 1,150 psia;
  1428. an MPS center, left or right helium regulated pressure above 820 psia;
  1429. or an MPS left, center or right helium delta pressure/delta time above
  1430. 29 psia.  Note that the flight crew can monitor the MPS press helium
  1431. pneu, l, c, r meter on panel F7 when the switch is placed in the tank
  1432. or reg position.  The MPS press eng manf LO 2 , LH2 meter can also be
  1433. monitored on panel F7.  A number of the conditions will require crew
  1434. action.  For example, an MPS engine liquid hydrogen manifold pressure
  1435. below the minimum setting will require the flight crew to pressurize
  1436. the external liquid hydrogen tank by setting the LH2 ullage press
  1437. switch on panel R2 to open , and a low helium pressure may require the
  1438. flight crew to interconnect the pneumatic helium tank and the engine
  1439. helium tanks using the MPS He interconnect valve switches on panel R2
  1440. for the engine helium system that is affected.
  1441.  
  1442. The engine controller also has a self-test feature that allows it to
  1443. detect certain malfunctions involving its own sensors and control
  1444. devices.  For each of the three engines, a yellow main engine status
  1445. left, ctr, right light (lower half) on panel F7 will be illuminated
  1446. when the corresponding engine helium pressure is below 1,150 psia or
  1447. regulated helium pressure is above 820 psia.
  1448.  
  1449. The lower half of the main engine status left, ctr, right light on
  1450. panel F7 may also be illuminated by the SSME SOP (GPC- detected
  1451. malfunctions).  The yellow light may be illuminated due to an
  1452. electronic hold, hydraulic lockup, loss of two or more command
  1453. channels or command reject between the GPC and the SSME controller, or
  1454. loss of both data channels from the SSME controller to the GPC of the
  1455. corresponding engine.  In an electronic hold for the affected SSME,
  1456. loss of data from both pairs of the four fuel flow rate sensors and
  1457. the four chamber pressure sensors will result in the propellant valve
  1458. actuators being maintained electronically in the positions existing at
  1459. the time the second sensor failed.  (To fail both sensors in a pair,
  1460. it is only necessary to fail one sensor.) In the case of either the
  1461. hydraulic lockup or an electronic hold, all engine-throttling
  1462. capability for the affected engine is lost; thus, subsequent
  1463. throttling commands to that engine will not change the thrust level.
  1464.  
  1465. The red upper half of the main engine status left, ctr, right light on
  1466. panel F7 will be illuminated if the corresponding engine's
  1467. high-pressure oxidizer turbine's discharge temperature is above 1,760
  1468. degrees R, the main combustion chamber's pressure is below 1,000 psia,
  1469. the high-pressure oxidizer turbopump's intermediate seal purge
  1470. pressure is below 170 or above 650 psia, or the high-pressure oxidizer
  1471. turbopump's secondary seal purge pressure is below 5 or above 85 psia.
  1472. Because of the rapidity with which it is possible to exceed these
  1473. limits, the engine controller has been programmed to sense the limits
  1474. and automatically cut off the engine if the limits are exceeded.
  1475. Although a shutdown as a result of violating operating limits is
  1476. normally automatic, the flight crew can, if necessary, inhibit an
  1477. automatic shutdown through the use of the main engine limit shut dn
  1478. switch on panel C3.  The switch has three positions: enable, auto and
  1479. inhibit.  The enable position allows only the first engine that
  1480. violates operating limits to be shut down automatically.  If either of
  1481. the two remaining engines subsequently violates operating limits, it
  1482. would be inhibited from automatically shutting down.  The inhibit
  1483. position inhibits all automatic shutdowns.  The main engine shutdown
  1484. left, ctr, right push buttons on panel C3 have spring-loaded covers
  1485. (guards).  When the guard is raised and the push button is depressed,
  1486. the corresponding engine shuts down immediately.
  1487.  
  1488. The backup caution and warning processing of the orbiter GPCs can
  1489. detect certain specified out-of-limit or fault conditions of the MPS.
  1490. The backup C/W alarm light on panel F7 is illuminated, a fault message
  1491. appears on all CRT displays, and an audio alarm sounds if the MPS
  1492. engine liquid oxygen manifold pressure is zero or above 29 psia; the
  1493. MPS engine liquid hydrogen manifold pressure is below 30 or above 46
  1494. psia; the MPS left, center or right helium pressure is below 1,150
  1495. psia; or the MPS regulated left, center or right helium pressure is
  1496. below 680 or above 820 psia.  This is identical to the parameter limit
  1497. sensed by the caution and warning system; thus, the MPS red light on
  1498. panel F7 will also be illuminated.
  1499.  
  1500. The SM alert indicator on panel F7 is illuminated, a fault message
  1501. appears on all CRT displays, and an audio alarm is sounded when MPS
  1502. malfunctions/conditions are detected by the SSME SOP or special
  1503. systems-monitoring processing.  The first four conditions are detected
  1504. by the SSME SOP and are identical to those that illuminate the yellow
  1505. lower light of the respective main engine status light on panel F7 due
  1506. to electronic hold, hydraulic lockup, loss of two or more command
  1507. channels or command reject between the GPC and the SSME controller, or
  1508. loss of both data channels from the SSME controller to the orbiter
  1509. GPC.  The last four conditions are special systems-monitoring
  1510. processing and illuminate the SM alert light on panel F7, sound an
  1511. audio alarm and provide a fault message on all CRTs because of an
  1512. external tank liquid hydrogen ullage pressure below 30 psia or above
  1513. 46 psia or an external tank liquid oxygen ullage pressure of zero or
  1514. above 29 psia.  (Note that the main engine status lights on panel F7
  1515. will not be illuminated.)
  1516.  
  1517.  
  1518. "6_2_3_13_3_10.TXT" (5191 bytes) was created on 12-12-88
  1519.  
  1520. ORBITER HYDRAULIC SYSTEMS.
  1521.  
  1522. The three orbiter hydraulic systems supply hydraulic pressure to the
  1523. main propulsion system for providing thrust vector control and
  1524. actuating engine valves on each SSME.
  1525.  
  1526. The three hydraulic supply systems are distributed to the MPS TVC
  1527. valves.  These valves are controlled by hydraulics MPS/TVC 1, 2, 3
  1528. switches on panel R4.  A valve is opened by positioning its respective
  1529. switch to open.  The talkback indicator above each switch indicates op
  1530. or cl for open and close.
  1531.  
  1532. When the three MPS TVC hydraulic isolation valves are opened,
  1533. hydraulic pressure actuates the engine main fuel valve, the main
  1534. oxidizer valve, the fuel preburner oxidizer valve, the oxidizer
  1535. preburner oxidizer valve and the chamber coolant valve.  All
  1536. hydraulically actuated engine valves on an engine receive hydraulic
  1537. pressure from the same hydraulic system.  The left engine valves are
  1538. actuated by hydraulic system 2, the center engine valves are actuated
  1539. by hydraulic system 1, and the right engine valves are actuated by
  1540. hydraulic system 3.  Each engine valve actuator is controlled by
  1541. dual-redundant signals: channel A/engine servovalve 1 and channel
  1542. B/engine servovalve 2 from that engine controller electronics.  As a
  1543. backup, all of the hydraulically actuated engine valves on an engine
  1544. are supplied with helium pressure from the helium subsystem left,
  1545. center and right engine helium tank supply system.  In the event of a
  1546. hydraulic lockup in an engine, helium pressure is used to actuate the
  1547. engine's propellant valves to their fully closed position when the
  1548. engine is shut down.
  1549.  
  1550. Hydraulic lockup is a condition in which all of the propellant valves
  1551. on an engine are hydraulically locked in a fixed position.  This is a
  1552. built-in protective response of the MPS propellant valve
  1553. actuator/control circuit.  It takes effect any time low hydraulic
  1554. pressure or loss of control of one or more propellant valve actuators
  1555. renders closed-loop control of engine thrust or propellant mixture
  1556. ratio impossible.  Hydraulic lockup allows an engine to continue to
  1557. thrust in a safe manner under conditions that normally would require
  1558. that the engine be shut down; however, the affected engine will
  1559. continue to operate at approximately the throttle level in effect at
  1560. the time hydraulic lockup occurred.  Once an engine is in a hydraulic
  1561. lockup, any subsequent shutoff commands, whether nominal or premature,
  1562. will cause a pneumatic helium shutdown.  Hydraulic lockup does not
  1563. affect the capability of the engine controller to monitor critical
  1564. operating parameters or issue an automatic shutdown if an operating
  1565. limit is out of tolerance; however, the engine shutdown would be
  1566. accomplished pneumatically.
  1567.  
  1568. The three MPS thrust vector control valves must also be opened to
  1569. supply hydraulic pressure to the six main engine TVC actuators.  There
  1570. are two servoactuators per SSME: one for yaw and one for pitch.  Each
  1571. actuator is fastened to the orbiter thrust structure and to the
  1572. powerhead of one of the three SSMEs.  The two actuators per engine
  1573. provide attitude control and trajectory shaping by gimbaling the SSMEs
  1574. in conjunction with the solid rocket boosters during first-stage
  1575. ascent and without the SRBs during second-stage ascent.  Each SSME
  1576. servoactuator receives hydraulic pressure from two of the three
  1577. orbiter hydraulic systems; one system is the primary system and the
  1578. other is a standby system.  Each servoactuator has its own hydraulic
  1579. switching valve.  The switching valve receives hydraulic pressure from
  1580. two of the three orbiter hydraulic systems and provides a single
  1581. source to the actuator.  Normally, the primary hydraulic supply is
  1582. directed to the actuator; however, if the primary system were to fail
  1583. and lose hydraulic pressure, the switching valve would automatically
  1584. switch over to the standby system, and the actuator would continue to
  1585. function on the standby system.  The left engine's pitch actuator
  1586. utilizes hydraulic system 2 as the primary and hydraulic system 1 as
  1587. the standby.  The engine's yaw actuator utilizes hydraulic system 1 as
  1588. the primary and hydraulic system 2 as the standby.  The center
  1589. engine's pitch actuator utilizes hydraulic system 1 as the primary and
  1590. hydraulic system 3 as the standby, and the yaw actuator utilizes
  1591. hydraulic system 3 as the primary and hydraulic system 1 as the
  1592. standby.  The right engine's pitch actuator utilizes hydraulic system
  1593. 3 as the primary and hydraulic system 2 as the standby.  Its yaw
  1594. actuator utilizes hydraulic system 2 as the primary and hydraulic
  1595. system 3 as the standby.
  1596.  
  1597. The hydraulic systems are distributed among the actuators and engine
  1598. valves to equalize the hydraulic work load among the three systems.
  1599.  
  1600. The hydraulic MPS/TVC isol vlv sys1, sys2, sys3 switches on panel R4
  1601. are positioned to close during on-orbit operations to protect against
  1602. hydraulic leaks downstream of the isolation valves.  In addition,
  1603. there is no requirement to gimbal the main engines from the stow
  1604. position.  During on-orbit operations when the MPS TVC valves are
  1605. closed, the hydraulic pressure supply and return lines within each MPS
  1606. TVC component are interconnected to enable hydraulic fluid to
  1607. circulate for thermal conditioning.
  1608.  
  1609.  
  1610. "6_2_3_13_3_11.TXT" (5092 bytes) was created on 12-12-88
  1611.  
  1612. THRUST VECTOR CONTROL.
  1613.  
  1614. The space shuttle ascent thrust vector control portion of the flight
  1615. control system directs the thrust of the three main engines and two
  1616. solid rocket boosters to control attitude and trajectory during
  1617. lift-off and first-stage ascent and the main engines alone during
  1618. second-stage ascent.
  1619.  
  1620. Ascent thrust vector control is provided by avionics hardware packages
  1621. that supply gimbal commands and fault detection for each hydraulic
  1622. gimbal actuator.  The MPS ATVC packages are located in the three aft
  1623. avionics bays in the orbiter aft fuselage and are cooled by cold
  1624. plates and the Freon-21 system.  The associated flight aft
  1625. multiplexers/demultiplexers are also located in the aft avionics bays.
  1626.  
  1627. The MPS TVC command flow starts in the general-purpose computers, in
  1628. which the flight control system generates the TVC position commands,
  1629. and terminates at the SSME servoactuators, where the actuators gimbal
  1630. the SSMEs in response to the commands.  All the MPS TVC position
  1631. commands generated by the flight control system are issued to the MPS
  1632. TVC command subsystem operating program, which processes and disburses
  1633. them to their corresponding flight aft MDMs.  The flight aft MDMs
  1634. separate these linear discrete commands and disburse them to ATVC
  1635. channels, which generate equivalent command analog voltages for each
  1636. command issued.  These voltages are, in turn, sent to the
  1637. servoactuators, commanding the SSME hydraulic actuators to extend or
  1638. retract, thus gimbaling the main engines to which they are fastened.
  1639.  
  1640. Six MPS TVC actuators respond to the command voltages issued by four
  1641. ATVC channels.  Each ATVC channel has six MPS drivers and four SRB
  1642. drivers.  Each actuator receives four identical command voltages from
  1643. four different MPS drivers, each located in different ATVC channels.
  1644.  
  1645. Each main engine servoactuator consists of four independent, two-stage
  1646. servovalves, which receive signals from the drivers.  Each servovalve
  1647. controls one power spool in each actuator, which positions an actuator
  1648. ram and the engine to control thrust direction.
  1649.  
  1650. The four servovalves in each actuator provide a force-summed majority
  1651. voting arrangement to position the power spool.  With four identical
  1652. commands to the four servovalves, the actuator's force-sum action
  1653. prevents a single erroneous command from affecting power ram motion.
  1654. If the erroneous command persists for more than a predetermined time,
  1655. differential pressure sensing activates an isolation driver, which
  1656. energizes an isolation valve that isolates the defective servovalve
  1657. and removes hydraulic pressure, permitting the remaining channels and
  1658. servovalves to control the actuator ram spool provided the FCS channel
  1659. 1, 2, 3, 4 switch on panel C3 is in the auto position.  A second
  1660. failure would isolate the defective servovalve and remove hydraulic
  1661. pressure in the same manner as the first failure, leaving only two
  1662. channels remaining.
  1663.  
  1664. Failure monitors are provided for each channel on the CRT and backup
  1665. caution and warning light to indicate which channel has been bypassed
  1666. for the MPS and/or SRB.  If the FCS channel 1, 2, 3, or 4 switch on
  1667. panel C3 is positioned to off, that ATVC channel is isolated from its
  1668. servovalve on all MPS and SRB actuators.  The override position of the
  1669. FCS channel 1, 2, 3, 4 switch inhibits the isolation valve driver from
  1670. energizing the isolation valve for its respective channel and provides
  1671. the capability of resetting a failed or bypassed channel.
  1672.  
  1673. The ATVC 1, 2, 3, 4 power switch is located on panel O17.  The on
  1674. position enables the ATVC channel selected; off disables the channel.
  1675.  
  1676. Each actuator ram is equipped with transducers for position feedback
  1677. to the TVC system.
  1678.  
  1679. The SSME servoactuators change each main engine's thrust vector
  1680. direction as needed during the flight sequence.  The three pitch
  1681. actuators gimbal the engine up or down a maximum of 10 degrees 30
  1682. minutes from the installed null position.  The three yaw actuators
  1683. gimbal the engine left or right a maximum of 8 degrees 30 minutes from
  1684. the installed position.  The installed null position for the left and
  1685. right main engines is 10 degrees up from the X axis in a negative Z
  1686. direction and 3 degrees 30 minutes outboard from an engine centerline
  1687. parallel to the X axis.  The center engine's installed null position
  1688. is 16 degrees above the X axis for pitch and on the X axis for yaw.
  1689. When any engine is installed in the null position, the other engines
  1690. cannot collide with it.
  1691.  
  1692. The minimum gimbal rate is 10 degrees per second; the maximum rate is
  1693. 20 degrees per second.
  1694.  
  1695. There are three actuator sizes for the main engines.  The piston area
  1696. of the one upper pitch actuator is 24.8 square inches, its stroke is
  1697. 10.8 inches, it has a peak flow of 50 gallons per minute, and it
  1698. weighs 265 pounds.  The piston area of the two lower pitch actuators
  1699. is 20 square inches, their stroke is 10.8 inches, their peak flow is
  1700. 45 gallons per minute, and they weigh 245 pounds.  All three yaw
  1701. actuators have a piston area of 20 square inches, a stroke of 8.8
  1702. inches and a peak flow of 45 gallons per minute and weigh 240 pounds.
  1703.  
  1704.  
  1705. "6_2_3_13_3_12.TXT" (38943 bytes) was created on 12-12-88
  1706.  
  1707. HELIUM, OXIDIZER AND FUEL FLOW SEQUENCE.
  1708.  
  1709. At T minus five hours 15 minutes, the fast-fill portion of the liquid
  1710. oxygen and liquid hydrogen loading sequence begins under the control
  1711. of the launch processing system.
  1712.  
  1713. At T minus five hours 50 minutes, the SSME liquid hydrogen chill-down
  1714. sequence is initiated by the LPS.  It opens the liquid hydrogen
  1715. recirculation valves and starts the liquid hydrogen recirculation
  1716. pumps.  As part of the chill-down sequence, the liquid hydrogen
  1717. prevalves are closed and remain closed until T minus 9.5 seconds.
  1718.  
  1719. At T minus three hours 45 seconds, the fast fill of the liquid
  1720. hydrogen tank to 98 percent is complete, and a slow topping off
  1721. process that stabilizes to 100 percent begins.  At T minus three hours
  1722. 30 minutes, the liquid oxygen fast fill is complete.  At T minus three
  1723. hours 15 minutes, liquid hydrogen replenishment begins and liquid
  1724. oxygen replenishment begins at T minus three hours 10 minutes.
  1725.  
  1726. During prelaunch, the pneumatic helium supply provides pressure to
  1727. operate the liquid oxygen and hydrogen prevalves and outboard and
  1728. inboard fill and drain valves.  The three engine helium supply systems
  1729. are used to provide anti-icing purges.
  1730.  
  1731. When the flight crew enters the orbiter, all 10 helium supply tanks
  1732. are fully pressurized to approximately 4,400 psi.  The filling of the
  1733. helium tanks from 2,000 psi to their full pressure begins at T minus
  1734. three hours 20 minutes.  This process is gradual to prevent excessive
  1735. heat buildup in the supply tank.  Regulated helium pressure is between
  1736. 715 to 775 psi.  The helium supply tank and regulated pressures are
  1737. monitored on the MPS press, pneu, l, c, r meters on panel F7.  The MPS
  1738. press tank, reg switch positions on panel F7 select the supply or
  1739. regulated pressures to be displayed on the meters.  Engine helium and
  1740. regulated pressures are also available on the CRT display.
  1741.  
  1742. When the flight crew enters the orbiter, the eight MPS He isolation A
  1743. and B switches; the MPS pneumatics l eng to xovr and He isol switches;
  1744. and the MPS He interconnect left, ctr, right switches on panel R2 are
  1745. in the GPC position.  With the switches in these positions, the eight
  1746. helium isolation valves are open, and the left engine crossover and
  1747. the six helium interconnect valves are closed.
  1748.  
  1749. At T minus 16 minutes, one of the first actions by the flight crew is
  1750. to place the six MPS He isolation A and B switches and the MPS
  1751. pneumatics He isol switch on panel R2 in the open position.  This will
  1752. not change the position of the helium isolation valves, but it
  1753. inhibits LPS control of valve position.
  1754.  
  1755. During prelaunch, liquid oxygen from ground support equipment is
  1756. loaded through the GSE liquid oxygen T-0 umbilical and passes through
  1757. the liquid oxygen outboard fill and drain valve, the liquid oxygen
  1758. inboard fill and drain valve and the orbiter liquid oxygen feed line
  1759. manifold.  The liquid oxygen exits the orbiter at the liquid oxygen
  1760. feed line umbilical disconnect and enters the liquid oxygen tank in
  1761. the external tank.  During loading, the liquid oxygen tank's vent and
  1762. relief valves are open to prevent pressure buildup in the tank due to
  1763. liquid oxygen loading; and the main propulsion system propellant
  1764. fill/drain LO 2 outbd and inbd switches on panel R4 are in the gnd
  1765. (ground) position, which allows the LPS to control the positions of
  1766. these valves as required.  When liquid oxygen loading is complete, the
  1767. LPS will first command the liquid oxygen inboard fill and drain valve
  1768. to close.  The liquid oxygen in the line between the inboard and
  1769. outboard fill and drain valves is then allowed to drain back into the
  1770. GSE, and the LPS commands the outboard fill and drain valve to close.
  1771.  
  1772. Also during prelaunch, liquid hydrogen supplied through the GSE liquid
  1773. hydrogen T-0 umbilical passes through the liquid hydrogen outboard
  1774. fill and drain valve, the liquid hydrogen inboard fill and drain valve
  1775. and the liquid hydrogen feed line manifold.  The liquid hydrogen then
  1776. exits the orbiter at the liquid hydrogen feed line umbilical
  1777. disconnect and enters the liquid hydrogen tank in the external tank.
  1778. During loading, the liquid hydrogen tank's vent valve is left open to
  1779. prevent pressure buildup in the tank due to boiloff.  The main
  1780. propulsion system propellant fill/drain LH 2 inbd and outbd switches
  1781. on panel R4 are in the gnd position, which allows the LPS to control
  1782. the position of these valves as required.
  1783.  
  1784. At T minus four minutes, the fuel system purge begins, followed at T
  1785. minus three minutes 25 seconds by the beginning of the engine gimbal
  1786. tests.  During the tests, each gimbal actuator is operated through a
  1787. canned profile of extensions and retractions.  If all actuators
  1788. function satisfactorily, the engines are gimbaled to predefined
  1789. positions at T minus two minutes 15 seconds.  The engines remain in
  1790. these positions until engine ignition.  In the predefined start
  1791. positions, the engines are gimbaled in an outward direction (away from
  1792. one another) so that the engine start transient will not cause the
  1793. engine bells to contact one another during the start sequence.
  1794.  
  1795. At T minus two minutes 55 seconds, the LPS closes the liquid oxygen
  1796. tank vent valve, and the tank is pressurized to 21 psi with
  1797. GSE-supplied helium.  The liquid oxygen tank's pressure can be
  1798. monitored on the MPS press eng manf LO 2 meter on panel F7 as well as
  1799. on the CRT.  The 21-psi pressure corresponds to a liquid oxygen engine
  1800. manifold pressure of 105 psia.
  1801.  
  1802. At T minus one minute 57 seconds, the LPS closes the liquid hydrogen
  1803. tank's vent valve, and the tank is pressurized to 44 psia with
  1804. GSE-supplied helium.  The pressure is monitored on the MPS press eng
  1805. manf LH 2 meter on panel F7 as well as on the CRT display.  A liquid
  1806. hydrogen tank pressure of 44 psia corresponds to a liquid hydrogen
  1807. engine manifold pressure of 44.96 psia.
  1808.  
  1809. At T minus 31 seconds, the onboard redundant set launch sequence is
  1810. enabled by the LPS.  From this point on, all sequencing is performed
  1811. by the orbiter GPCs in the redundant set, based on the onboard clock
  1812. time.  The GPCs still respond, however, to hold, resume count and
  1813. recycle commands from the LPS.
  1814.  
  1815. At T minus 16 seconds, the GPCs begin to issue arming commands for the
  1816. SRB ignition pyro initiator controllers, the hold-down release PICs
  1817. and the T-0 umbilical release PICs.
  1818.  
  1819. At T minus 9.5 seconds, the engine chill-down sequence is complete,
  1820. and the GPCs command the liquid hydrogen prevalves to open (the liquid
  1821. oxygen prevalves are open during loading to permit engine chill-down).
  1822. The main propulsion system LO2 and LH2 prevalve left, ctr, right
  1823. switches on panel R4 are in the GPC position.
  1824.  
  1825. At T minus 16 seconds, helium flows out of the nine helium supply
  1826. tanks through the helium isolation valves, regulators and check valves
  1827. and enters the engine at the inlet of the pneumatic control assembly.
  1828. The PCA is a manifold containing solenoid valves that control and
  1829. direct helium pressure under the control of the engine controller to
  1830. perform various essential functions.  The valves are energized by
  1831. discrete on/off commands from the output electronics of the engine
  1832. controller.  One essential function from T minus 6.6 seconds to main
  1833. engine cutoff plus six seconds is the purging of the high-pressure
  1834. oxidizer turbopump's intermediate seal cavity.  This cavity is between
  1835. two seals, one of which contains the hot, fuel-rich gas in the
  1836. oxidizer turbine.  The other seal contains the liquid oxygen in the
  1837. oxidizer turbopump.  Leakage through one or both of the seals and
  1838. mixing of the propellants could result in a catastrophic explosion.
  1839. Continuous overload purging of this area prevents the propellants from
  1840. mixing as they are dumped overboard through drain lines.  The PCA also
  1841. functions as an emergency backup for closing the engine propellant
  1842. valves with helium pressure.  In a normal engine shutdown, the engine
  1843. propellant valves are hydraulically actuated.
  1844.  
  1845. At T minus 6.6 seconds, the GPCs issue the engine start command, and
  1846. the main fuel valve in each engine opens.  Between the opening of the
  1847. main fuel valve and MECO, liquid hydrogen flows out of the external
  1848. tank/orbiter liquid hydrogen disconnect valves into the liquid
  1849. hydrogen feed line manifold.  From this manifold, liquid hydrogen is
  1850. distributed to the engines through the three engine liquid hydrogen
  1851. feed lines.  In each line, liquid hydrogen passes through the prevalve
  1852. and enters the main engine at the inlet to the low-pressure fuel
  1853. turbopump.  In the engine, the liquid hydrogen cools various engine
  1854. components and in the process is converted to gaseous hydrogen.  The
  1855. majority of this gaseous hydrogen is burned in the engine; the smaller
  1856. portion is directed back to the external tank to maintain liquid
  1857. hydrogen tank pressure.  The flow of gaseous hydrogen back to the
  1858. external tank begins at the turbine outlet of the LPFT.  Gaseous
  1859. hydrogen tapped from this line first passes through two check valves
  1860. and then splits into two paths, each containing a flow control
  1861. orifice.  One of these paths also contains a valve normally controlled
  1862. by one of three pressure transducers located in the liquid hydrogen
  1863. tank.
  1864.  
  1865. When the GPCs issue the engine start command, the main oxidizer valve
  1866. in each engine also opens.  Between the opening of the main engine
  1867. oxidizer valve and MECO, liquid oxygen flows out of the external tank
  1868. and through the external tank/orbiter liquid oxygen umbilical
  1869. disconnect valves into the liquid oxygen feed line manifold.  From
  1870. this manifold, liquid oxygen is distributed to the engines through the
  1871. three engine liquid oxygen feed lines.  In each line, liquid oxygen
  1872. passes through the prevalve and enters the main engine at the inlet to
  1873. the low-pressure oxidizer turbopump.  In the engine, a small portion
  1874. of the liquid oxygen is diverted into the oxidizer heat exchanger.  In
  1875. the heat exchanger, heat generated by the high-pressure oxidizer
  1876. turbopump is used to convert liquid oxygen into gaseous oxygen, which
  1877. is directed back to the external tank to maintain oxidizer tank
  1878. pressure.  The flow of gaseous oxygen back to the external tank begins
  1879. at the outlet of the heat exchanger.  From this point, gaseous oxygen
  1880. passes through a check valve and then splits into two paths, each
  1881. containing a flow control orifice.  One of these paths also contains a
  1882. valve that normally is controlled by one of three pressure transducers
  1883. located in the liquid oxygen tank.  Downstream of the two flow control
  1884. orifices and the pressure control valves, the gaseous oxygen lines
  1885. empty into the orbiter gaseous oxygen pressurization manifold.  This
  1886. single line exits the orbiter at the gaseous oxygen pressurization
  1887. disconnect and passes through the orbiter/external tank gaseous oxygen
  1888. umbilical into the top of the liquid oxygen tank.
  1889.  
  1890. At T minus 6.6 seconds, if the PIC voltages are within limits and all
  1891. three engine controllers are indicating engine ready, the GPCs issue
  1892. the engine start commands to the three main engines.  If the PIC
  1893. conditions are not met in four seconds, the engine start commands are
  1894. not issued, and the GPCs proceed to a countdown hold.
  1895.  
  1896. If all three SSMEs reach 90 percent of their rated thrust by T minus
  1897. three seconds, then at T minus zero the GPCs will issue the commands
  1898. to fire the SRB ignition PICs, the hold-down release PICs and the T-0
  1899. umbilical release PICs.  Lift-off occurs almost immediately because of
  1900. the extremely rapid thrust buildup of the SRBs.  The three seconds to
  1901. T minus zero allow the vehicle base bending loads to return to minimum
  1902. by T minus zero.
  1903.  
  1904. If one or more of the three main engines do not reach 90 percent of
  1905. their rated thrust at T minus three seconds, all SSMEs are shut down,
  1906. the SRBs are not ignited, and a pad abort condition exists.
  1907.  
  1908. Beginning at T minus zero, the SSME gimbal actuators, which were
  1909. locked in their special preignition positions, are first commanded to
  1910. their null positions for SRB start and then allowed to operate as
  1911. needed for thrust vector control.
  1912.  
  1913. Between lift-off and MECO, as long as the SSMEs perform nominally, all
  1914. MPS sequencing and control functions are executed automatically by the
  1915. GPCs.  During this period, the flight crew monitors MPS performance;
  1916. backs up automatic functions, if required; and provides manual inputs
  1917. in the event of MPS malfunctions.
  1918.  
  1919. During ascent, the liquid hydrogen tank's pressure is maintained
  1920. between 33 and 35 psig by the orifices in the two lines and the action
  1921. of the flow control valve.  There are three such systems, one for each
  1922. SSME.  When the pressure in the liquid hydrogen tank reaches 35 psig,
  1923. the valve closes.  It opens when the pressure drops below 33 psig.
  1924. Tank pressure greater than 38 psia will cause the tank to relieve
  1925. through the tank vent valve.  If tank pressure falls below 33 psia,
  1926. the flight crew positions the MPS LH 2 ullage press switch on panel R2
  1927. to open .  This allows the three flow control valves to go to the
  1928. full-open position.  Normally, the MPS LH 2 ullage press switch is in
  1929. the auto position.  Downstream of the two flow control orifices and
  1930. the flow control valves, the gaseous hydrogen line empties into the
  1931. gaseous hydrogen pressurization manifold.  This single line then exits
  1932. the orbiter at the gaseous hydrogen umbilical and enters the top of
  1933. the liquid hydrogen tank.  During ascent, the liquid oxygen tank's
  1934. pressure is maintained between 20 and 22 psig by the orifices in the
  1935. two lines and the action of the flow control valve.  When the pressure
  1936. in the tank reaches 22 psig, the valve closes.  It opens when pressure
  1937. drops below 20 psig.  A pressure greater than 25 psig will cause the
  1938. tank to relieve through its vent and relief valve.
  1939.  
  1940. The SSME thrust level depends on the flight: it may be 100 percent or
  1941. 104 percent for some missions involving heavy payloads or may require
  1942. the maximum thrust setting of 109 percent for emergency situations.
  1943. The initial thrust level normally is maintained until approximately 31
  1944. seconds into the mission, when the GPCs throttle the engines to a
  1945. lower thrust to minimize structural loading while the orbiter is
  1946. passing through the region of maximum aerodynamic pressure.  This
  1947. normally occurs around 63 seconds, mission elapsed time.  At
  1948. approximately 65 seconds, the engines are once again throttled to the
  1949. appropriate higher percent and remain at that setting for a normal
  1950. mission until 3-g throttling is initiated.
  1951.  
  1952. The solid rocket boosters burn out at approximately two minutes,
  1953. mission elapsed time, and are separated from the orbiter by a GPC
  1954. command sent via the mission events controller and by the SRB
  1955. separation PICs.  The flight crew can initiate SRB separation manually
  1956. if the automatic sequence fails; however, the manual separation
  1957. sequence does not bypass the separation sequence logic circuitry.
  1958.  
  1959. Beginning at approximately seven minutes 40 seconds, mission elapsed
  1960. time, the engines are throttled back to maintain vehicle acceleration
  1961. at 3 g's or less.  Three g's is an operational limit devised to
  1962. prevent physical stresses on the flight crew.  Approximately eight
  1963. seconds before main engine cutoff, the engines are throttled back to
  1964. 65 percent.
  1965.  
  1966. Although MECO is based on the attainment of a specified velocity, the
  1967. engines can also be shut down due to the depletion of liquid oxygen or
  1968. liquid hydrogen before the specified velocity of MECO is reached.
  1969. Liquid oxygen depletion is sensed by four sensors in the liquid oxygen
  1970. feed line manifold.  Liquid hydrogen depletion is sensed by four
  1971. sensors in the bottom of the liquid hydrogen tank.  If any two of the
  1972. four sensors in either system indicate a dry condition, the GPCs will
  1973. issue a MECO command to the engine controller.
  1974.  
  1975. Once MECO has been confirmed, the GPCs execute the external tank
  1976. separation sequence.  The sequence takes approximately 18 seconds and
  1977. includes arming the external tank separation PICs, closing the liquid
  1978. oxygen and liquid hydrogen prevalves, firing the external tank tumble
  1979. system pyrotechnic, closing the liquid hydrogen and liquid oxygen feed
  1980. line 17-inch disconnect valves, gimbaling the SSMEs to the MPS
  1981. propellant dump position (full down), turning the external tank signal
  1982. conditioners' power off (deadfacing), firing the umbilical unlatch
  1983. pyrotechnics, and retracting the umbilical plates hydraulically.
  1984.  
  1985. At this point, the computers check for external tank separation
  1986. inhibits.  If the vehicle's pitch, roll and yaw rates are not less
  1987. than 0.2 degree per second, automatic external tank separation is
  1988. inhibited.  If these conditions are met, the GPCs issue the commands
  1989. to the external tank separation pyrotechnics.  In crew-initiated
  1990. external tank separation or return-to-launch-site aborts, the inhibits
  1991. are overriden.
  1992.  
  1993. At separation, the orbiter begins a reaction control system minus Z
  1994. translation separation maneuver to move it away from the external
  1995. tank.  This maneuver takes approximately 13 seconds and results in a
  1996. negative Z-delta component of approximately 11 feet per second.
  1997.  
  1998. After MECO occurs (whether because the specified velocity is attained
  1999. or the liquid oxygen or liquid hydrogen is depleted) and before
  2000. external tank separation, the GPCs isolate the orbiter liquid hydrogen
  2001. feed line from the external tank by closing the two liquid hydrogen
  2002. 17-inch disconnect valves (one on each side of the separation
  2003. interface) and the two liquid oxygen 17-inch disconnect valves (one on
  2004. each side of the separation interface).  At orbiter/external tank
  2005. separation, the gaseous oxygen and gaseous hydrogen feed lines are
  2006. sealed at the umbilicals by the self-sealing quick disconnects.
  2007.  
  2008. The MPS pneumatic control assembly on each main engine provides an
  2009. emergency backup method of closing the engine propellant valves
  2010. pneumatically using helium pressure.  The normal engine shutdown of
  2011. the engine propellant valves is by hydraulic actuation.
  2012.  
  2013. At MECO, the GPCs open the liquid oxygen feed line relief isolation
  2014. valve, allowing any pressure buildup generated by oxidizer trapped in
  2015. the orbiter liquid oxygen feed line manifold to be vented overboard
  2016. through the relief valve provided the main propulsion system feedline
  2017. rlf isol LH2 switch on panel R4 is in the GPC position.  The GPCs also
  2018. open the liquid hydrogen feed line relief isolation valve, and any
  2019. pressure buildup from fuel trapped in the orbiter liquid hydrogen feed
  2020. line manifold is vented overboard through the relief valve provided
  2021. the main propulsion system feedline rlf isol LH 2 switch on panel R4
  2022. is in the GPC position.
  2023.  
  2024. At MECO, the pneumatic control assembly for each engine performs a
  2025. 16-second purge of the engine preburner oxidizer domes and a
  2026. two-second postcharge of the pogo accumulator.  This purge ensures
  2027. that no residual propellant remains in these areas to cause an unsafe
  2028. condition and prevents a water hammer effect in the liquid oxygen
  2029. manifolds of the main engines.  This helium usage and the purge of the
  2030. high-pressure oxidizer turbopump's intermediate seal cavity can be
  2031. observed on the MPS helium l, c, r meters on panel F7 and are also
  2032. available on the CRT.
  2033.  
  2034. Ten seconds after main engine cutoff, the RTLS liquid hydrogen dump
  2035. valves are opened for 30 seconds to ensure that the liquid hydrogen
  2036. manifold pressure does not result in operation of the liquid hydrogen
  2037. feed line relief valve.
  2038.  
  2039. After the completion of the 16-second purge, the GPCs interconnect the
  2040. pneumatic helium and engine helium supply system by opening the three
  2041. out interconnect valves provided the MPS He interconnect left, center,
  2042. right switches on panel R2 are in the GPC position.  This connects all
  2043. 10 helium supply tanks to the common manifold and ensures sufficient
  2044. helium is available to perform the liquid oxygen and liquid hydrogen
  2045. propellant dumps, which are required after external tank separation.
  2046.  
  2047. After external tank separation, approximately 1,700 pounds of
  2048. propellant is still trapped in the SSMEs and an additional 3,700
  2049. pounds of propellant remains trapped in the orbiter's MPS feed lines.
  2050. This 5,400 pounds of propellant represents an overall
  2051. center-of-gravity shift for the orbiter of approximately 7 inches.
  2052. Non-nominal center-of-gravity locations can create major guidance
  2053. problems during re-entry.  The residual liquid oxygen, by far the
  2054. heavier of the two propellants, poses the greatest impact on
  2055. center-of-gravity travel.  The greatest hazard from the trapped liquid
  2056. hydrogen occurs during re-entry, when any liquid or gaseous hydrogen
  2057. remaining in the propellant lines may combine with atmospheric oxygen
  2058. to form a potentially explosive mixture.  In addition, if the trapped
  2059. propellants are not dumped overboard, they will sporadically outgas
  2060. through the orbiter liquid oxygen and liquid hydrogen feed line relief
  2061. valves, causing vehicle accelerations of such a low level that they
  2062. cannot be sensed by onboard guidance, yet represent a significant
  2063. source of navigation error when applied over an entire mission.
  2064. Outgassing propellants are also a potential source of contamination of
  2065. scientific experiments contained in the payload bay.
  2066.  
  2067. Approximately 18 seconds after MECO occurs, the external tank
  2068. separates from the orbiter.  Approximately 102 seconds later, at MECO
  2069. plus two minutes, the first thrusting period of the orbital
  2070. maneuvering system begins.  Coincident with the start of the OMS-1
  2071. thrusting, the GPCs automatically initiate the liquid oxygen dump
  2072. provided the MPS prplt dump sequence LO2 switch on panel R2 is in the
  2073. GPC position.  The computers command the two liquid oxygen manifold
  2074. repressurization valves to open (the main propulsion system manf press
  2075. LO 2 switch on panel R4 must be in the GPC position), command each
  2076. engine controller to open its SSME main oxidizer valve, and command
  2077. the three liquid oxygen prevalves to open (the main propulsion system
  2078. LO 2 prevalves left, ctr, right switch must be in the GPC position).
  2079. The liquid oxygen trapped in the feed line manifolds is expelled under
  2080. pressure from the helium subsystem through the nozzles of the SSMEs.
  2081. If the main propulsion system manf press LO2 switch on panel R4 is
  2082. left in the GPC position, the pressurized liquid oxygen dump continues
  2083. for 90 seconds.  At the end of this period, the GPCs automatically
  2084. terminate the dump by closing the two liquid oxygen manifold
  2085. repressurization valves, wait 30 seconds and then command the engine
  2086. controllers to close their SSME main oxidizer valve.  The three liquid
  2087. oxygen prevalves remain open.
  2088.  
  2089. If necessary, the crew can perform the liquid oxygen dump manually
  2090. utilizing the start and stop positions of the MPS prplt dump sequence
  2091. LO 2 switch on panel R2.  When the liquid oxygen dump is initiated
  2092. manually, all valve opening and closing sequences are still automatic.
  2093. Positioning the MPS prplt dump sequence LO 2 switch to start causes
  2094. the GPCs to immediately begin commanding all of the required valves to
  2095. open automatically and in the proper sequence.  The liquid oxygen dump
  2096. will continue as long as the switch is in the start position, but the
  2097. pressurized portion with the two liquid oxygen manifold
  2098. repressurization valves open is still limited to 90 seconds.  Placing
  2099. the switch in the stop position causes the GPCs to begin commanding
  2100. all of the required valves to close automatically and in the proper
  2101. sequence.  The earliest a manual liquid oxygen dump can be performed
  2102. is MECO plus 20 seconds since the SSMEs require a cool-down of at
  2103. least 20 seconds after MECO.
  2104.  
  2105. The GPC software's MPS dump sequence automatically initiates the
  2106. liquid oxygen dump at one time only-the beginning of the OMS-1
  2107. thrusting period.  If the MPS prplt dump sequence LO 2 switch on panel
  2108. R2 is not in the GPC position at that time, the liquid oxygen dump
  2109. must be initiated manually.  In addition, once the liquid oxygen dump
  2110. has been initiated and the MPS prplt dump sequence LO 2 switch is
  2111. placed in the stop position, the GPCs no longer monitor any of the
  2112. positions of this switch.  For this reason, the liquid oxygen dump
  2113. cannot be reinitiated, manually or automatically.
  2114.  
  2115. Simultaneously with the liquid oxygen dump, the GPCs automatically
  2116. initiate the MPS liquid hydrogen dump provided the MPS prplt dump
  2117. sequence LH2 switch on panel R2 is in the GPC position.  The GPCs
  2118. command each engine controller to command a 10-second helium purge of
  2119. its SSME's fuel lines downstream of the main engine fuel valves,
  2120. command the liquid hydrogen manifold repressurization valve to open
  2121. provided the main propulsion system manf press LH 2 switch on panel R4
  2122. is in the GPC position, and command the two liquid hydrogen fill and
  2123. drain valves (inboard and outboard) to open.
  2124.  
  2125. The liquid hydrogen trapped in the orbiter feed line manifold is
  2126. expelled overboard under pressure from the helium subsystem through
  2127. the liquid hydrogen fill and drain valves for six seconds.  Then the
  2128. inboard fill and drain valve is closed; the three liquid hydrogen
  2129. prevalves are opened; and liquid hydrogen flows through the engine
  2130. bleed valves into the orbiter MPS, through the topping valve, between
  2131. the inboard and outboard fill and drain valves, and overboard through
  2132. the outboard fill and drain valve for approximately 88 seconds.  The
  2133. GPCs automatically terminate the dump by closing the two liquid
  2134. hydrogen manifold repressurization valves and 30 seconds later closing
  2135. the liquid hydrogen topping and outboard fill and drain valves.
  2136.  
  2137. If necessary, the flight crew can perform the liquid hydrogen dump
  2138. manually utilizing the start and stop positions of the MPS prplt dump
  2139. sequence LH 2 switch on panel R2.  When the liquid hydrogen dump is
  2140. initiated manually, all valve opening and closing sequences are still
  2141. automatic.  Placing the MPS prplt dump sequence switch in the start
  2142. position causes the GPCs immediately to begin commanding all the
  2143. required valves to open automatically and in the proper sequence.  The
  2144. liquid hydrogen dump continues as long as the switch is in the start
  2145. position, but the pressurized portion of the dump with the two liquid
  2146. hydrogen manifold repressurization valves open is still limited to 88
  2147. seconds.  Placing the switch in the stop position causes the GPCs to
  2148. begin commanding all of the required valves to close automatically and
  2149. in the proper sequence.
  2150.  
  2151. At the end of the liquid oxygen and liquid hydrogen dumps, the GPCs
  2152. close the helium out interconnect valves and all of the supply tank
  2153. isolation valves provided the MPS He isolation left ctr, right A and
  2154. B; pneumatic He isol; and He interconnect left, ctr, right switches on
  2155. panel R2 are in the GPC position.  After the dumps are complete, the
  2156. space shuttle main engines are gimbaled to their entry positions with
  2157. the engine nozzles moved inward (toward one another) to reduce
  2158. aerodynamic heating.
  2159.  
  2160. Approximately 19 minutes into the mission and after the MPS liquid
  2161. oxygen and liquid hydrogen dumps, the flight crew initiates the
  2162. procedure for vacuum inerting the orbiter's liquid oxygen and liquid
  2163. hydrogen lines.  Vacuum inerting allows any traces of liquid oxygen or
  2164. liquid hydrogen remaining after the propellant dumps to be vented into
  2165. space.
  2166.  
  2167. The liquid oxygen vacuum inerting is accomplished by opening the
  2168. liquid oxygen inboard and the outboard fill and drain valves.  They
  2169. are opened by placing the main propulsion system propellant fill/drain
  2170. LO 2 outbd, inbd switch on panel R4 to the open position.
  2171.  
  2172. For liquid hydrogen vacuum inerting, the liquid hydrogen inboard and
  2173. outboard fill and drain valves are opened by placing the main
  2174. propulsion system propellant fill/drain LH 2 outbd, inbd switch on
  2175. panel R4 to open.  The external tank gaseous hydrogen pressurization
  2176. manifold also is vacuum inerted by opening the hydrogen pressurization
  2177. line vent valve by placing the main propulsion system H 2 line vent
  2178. switch on panel R4 to open.
  2179.  
  2180. Helium for actuating the valves is provided by the two pneumatic
  2181. helium isolation valves by placing the MPS pneumatic He isol switch on
  2182. panel R2 to open.  These isolation valves are closed by the GPCs at
  2183. the end of the MPS liquid hydrogen dump.  If additional helium is
  2184. required to open and close the fill and drain valves, it can be
  2185. obtained by opening the helium out interconnect valves by placing the
  2186. MPS He interconnect left, ctr, right switches on panel R2 in the in
  2187. close/out open position.  These valves also are closed by the GPCs at
  2188. the end of the MPS liquid hydrogen dump.
  2189.  
  2190. The liquid oxygen and liquid hydrogen lines are inerted
  2191. simultaneously.  Approximately 30 minutes is allowed for vacuum
  2192. inerting.  At the end of the 30 minutes, the flight crew closes the
  2193. liquid oxygen outboard fill and drain valve by placing the main
  2194. propulsion system propellant fill/drain LO2 switch on panel R4 to
  2195. close .  The inboard fill and drain valve is left open.  To conserve
  2196. electrical power after the completion of the liquid oxygen vacuum
  2197. inerting sequence, the main propulsion system propellant fill/drain LO
  2198. 2 outbd, inbd switch on panel R4 is placed in the gnd position.  This
  2199. position removes power from the opening and closing solenoids of the
  2200. corresponding valves; and because they are pneumatically actuated, the
  2201. valves remain in their last commanded position.  At the end of the
  2202. same 30-minute period, the liquid hydrogen outboard fill and drain
  2203. valve and the hydrogen pressurization line vent valve are closed by
  2204. positioning the main propulsion system propellant fill/drain LH2 outbd
  2205. switch and the main propulsion system H 2 press line vent switch on
  2206. panel R4 to close .  The liquid hydrogen inboard fill and drain valve
  2207. is left open.  The main propulsion system propellant fill/drain LH 2
  2208. inbd, outbd and H 2 press line vent switches on panel R4 are
  2209. positioned to gnd to conserve power.  The hydrogen pressurization vent
  2210. line valve is electrically activated; however, it is normally closed
  2211. (spring loaded to the closed position), and removing power from the
  2212. valve solenoid leaves the valve closed.
  2213.  
  2214. After vacuum inerting, the helium isolation valves and interconnect
  2215. valves (if they were used) are closed by placing the MPS He isolation
  2216. pneumatics He isol switch on panel R2 to close and the He interconnect
  2217. left, ctr, right switches on panel R2 to GPC .  This ensures that the
  2218. helium supply tanks are isolated from any leakage in the downstream
  2219. lines during orbital operations.
  2220.  
  2221. The electrical power to each engine controller and engine interface
  2222. unit is turned off by positioning the MPS engine power left, ctr,
  2223. right switches on panel R2 to off ; and the engine controller heaters
  2224. are turned on by positioning the main propulsion system engine cntlr
  2225. htr, left, ctr, right switches on panel R4 to auto .
  2226.  
  2227. During the early portion of the entry time line, the propellant feed
  2228. line manifolds and the external tank pressurization lines are
  2229. repressurized with helium from the helium subsystem.  This prevents
  2230. atmospheric contamination from being drawn into the manifolds and feed
  2231. lines during entry.  Removing contamination from the manifolds or feed
  2232. lines can be a long and costly process since it involves disassembly
  2233. of the affected part.  Manifold repressurization is an automatic
  2234. sequence performed by the GPCs.
  2235.  
  2236. After the orbital maneuvering system engines have been fired for
  2237. deorbit and the orbiter begins to sense the presence of atmosphere,
  2238. the GPCs start another vacuum inerting sequence.  The liquid oxygen
  2239. and liquid hydrogen prevalves that were left open at the end of the
  2240. liquid oxygen and liquid hydrogen dump sequences remained open during
  2241. the entire mission.  Similarly, the liquid oxygen and liquid hydrogen
  2242. inboard fill and drain valves that were left open at the end of the
  2243. manual vacuum inerting sequence remained open during the entire
  2244. mission.  As re-entry begins, the left engine's helium isolation valve
  2245. B and the pneumatic helium isolation valves are opened providing the
  2246. MPS He isolation left B and the MPS pneumatic He isol switches on
  2247. panel R2 are in the GPC position; the left engine's pneumatic
  2248. crossover valve and in interconnect valve are opened; and the center
  2249. and right engines' out interconnect valves are opened providing the
  2250. MPS pneumatics l eng He xovr and MPS He interconnect left, ctr and
  2251. right switches on panel R2 are in the GPC position.  Also, the MPS
  2252. liquid hydrogen topping valve, outboard fill and drain valves, and
  2253. inboard and outboard RTLS drain valves are opened providing the
  2254. propellant fill/drain LO 2 and LH2 outbd and inbd switches are in the
  2255. gnd position.  As orbiter re-entry continues, its velocity decreases.
  2256. When the velocity drops below 20,000 feet per second, the liquid
  2257. oxygen outboard fill and drain valve opens.
  2258.  
  2259. This vacuum inerting continues until the orbiter's velocity drops
  2260. below 4,500 feet per second (between 110,000 and 130,000 feet altitude
  2261. depending on the re-entry trajectory).  Then the MPS liquid oxygen and
  2262. liquid hydrogen outboard fill and drain valves, the liquid hydrogen
  2263. inboard and outboard RTLS drain valves, and the liquid oxygen
  2264. prevalves are closed; the MPS liquid oxygen and liquid hydrogen
  2265. manifold repressurization valves and the MPS helium blowdown supply
  2266. valves are opened; and a 650-second timer is started.  This provides a
  2267. positive pressure in the liquid oxygen and liquid hydrogen manifolds
  2268. and in the aft fuselage and the OMS/RCS pods and prevents
  2269. contamination.  The 650-second timer runs out approximately one minute
  2270. after touchdown.  After the timer expires, the purge of the aft
  2271. fuselage and OMS/RCS pods is terminated when the MPS helium supply
  2272. blowdown valves are closed.  The manifold repressurization continues
  2273. until the ground crews install the throat plugs in the main engine
  2274. nozzles.
  2275.  
  2276. If MECO is preceded by an RTLS abort, the subsequent MPS liquid oxygen
  2277. dump will begin 10 seconds after the external tank separation command
  2278. is issued, and the liquid hydrogen dump will begin simultaneously.
  2279. The liquid oxygen and liquid hydrogen dumps are initiated and
  2280. terminated automatically by the GPCs regardless of the positions of
  2281. the MPS prplt dump sequence LO2 and LH2 switches on panel R2.
  2282.  
  2283. During an RTLS abort, liquid oxygen initially is dumped through the
  2284. SSMEs and 30 seconds later via the liquid oxygen fill and drain
  2285. valves.  This dump is performed without helium pressurization and
  2286. relies on the self-boiling of the trapped liquid.
  2287.  
  2288. In the RTLS liquid oxygen dump, the GPCs terminate the dump whenever
  2289. the orbiter's velocity drops below 3,800 feet per second.  The liquid
  2290. oxygen is dumped through the nozzles of the main engines; however,
  2291. each engine is gimbaled to the entry position rather than the normal
  2292. dump position.  The liquid oxygen feed line manifold is not
  2293. pressurized in this mode, and the two liquid oxygen manifold
  2294. repressurization valves remain closed throughout the entire dump.  The
  2295. liquid oxygen system is repres surized when the 3,800-feet-per-second
  2296. velocity is attained, and repressurization continues as in a nominal
  2297. entry.  The main propulsion system prevalves LO2, left, ctr, right
  2298. switches on panel R4 are in the GPC position, and the GPCs command the
  2299. engine controllers to open each engine main oxidizer valve for the
  2300. dump.
  2301.  
  2302. In the RTLS mode, the liquid hydrogen dump is initiated and terminated
  2303. automatically by the GPCs simultaneously with the liquid oxygen dump
  2304. regardless of the position of the MPS prplt dump sequence LH 2 switch
  2305. on panel R2.  The two RTLS dump valves and the two RTLS manifold
  2306. repressurization valves are opened, and the liquid hydrogen trapped in
  2307. the feed line manifold is expelled under pressure from the helium
  2308. subsystem for 80 seconds through a special opening on the port side of
  2309. the orbiter between the wing and the OMS/RCS pod.  After 80 seconds,
  2310. the liquid hydrogen fill and drain valves are opened, resulting in
  2311. vacuum inerting of residual liquid hydrogen through bulk boiling.  The
  2312. GPCs terminate the liquid hydrogen dump and vacuum inerting
  2313. automatically when the orbiter reaches the 3,800-feet-per-second
  2314. velocity.  At that time, the inboard and outboard RTLS dump valves,
  2315. the inboard and outboard fill and drain valves, and the two RTLS
  2316. manifold repressurization valves are closed.  The liquid hydrogen
  2317. system is repressurized after an RTLS liquid hydrogen dump, and
  2318. repressurization continues as in a nominal entry.
  2319.  
  2320. CONTRACTORS.  The Rocketdyne Division of Rockwell International,
  2321. Canoga Park, Calif., is the prime contractor for the space shuttle
  2322. main engines.  Other contractors include Aeroflex Laboratories,
  2323. Plainview, N.Y.  (MPS vibration mounts); Airite Division, Sargent
  2324. Industries, El Segundo, Calif.  (MPS surge pressure receiver); Ametek
  2325. Calmec, Pico Rivera, Calif.  (1.5-inch and 2-inch liquid oxygen and
  2326. liquid hydrogen shutoff valve, 4-inch liquid hydrogen disconnect and
  2327. 2-inch gaseous hydrogen/gaseous oxygen disconnect); Ametek Straza, El
  2328. Cajon, Calif.  (8-inch liquid hydrogen/liquid oxygen fill and drain,
  2329. 2- and 4-inch liquid hydrogen recirculation lines, high-point bleed
  2330. line manifold and gimbal joint); Arrowhead Products, division of
  2331. Federal Mogul, Los Alamitos, Calif.  (12- to 17-inch-diameter liquid
  2332. oxygen and liquid hydrogen feed lines and flexible purge gas
  2333. connector); Astech, Santa Ana, Calif.  (MPS heat shield); Brunswick,
  2334. Lincoln, Neb.  (17.3- and 4.7-cubic-foot capacity helium tanks);
  2335. Brunswick-Circle Seal, Anaheim, Calif.  (helium check valves, gaseous
  2336. oxygen and gaseous hydrogen 1-inch helium pressurization line,
  2337. 0.375-inch liquid hydrogen relief valve and engine isolation check
  2338. valves); Brunswick-Wintec, El Segundo, Calif.  (helium filter); Coast
  2339. Metal Craft, Compton, Calif.  (metal flex hose); Conrac Corp., West
  2340. Caldwell, N.J.  (engine interface unit); Consolidated Controls, El
  2341. Segundo, Calif.  (oxygen pressure primary flow control valve and
  2342. hydraulic valve, hydrogen/oxygen pressurant flow control valves,
  2343. 20-psi helium regulator, 850-psi helium relief valve and 750-psi
  2344. helium regulator); Fairchild Stratos, Manhattan Beach, Calif.
  2345. (12-inch prevalves, 1.5-inch liquid oxygen disconnect, 8-inch liquid
  2346. oxygen and liquid hydrogen fill and drain valves, and gaseous nitrogen
  2347. and gaseous hydrogen disconnects); Gulton Industries, Costa Mesa,
  2348. Calif.  (pogo pressure transducer); K-West, Westminister, Calif.
  2349. (liquid oxygen and liquid hydrogen external tank ullage pressure
  2350. signal conditioner, MPS differential pressure transducer and
  2351. electronics propellant head pressure); Megatek, Van Nuys, Calif.  (MPS
  2352. line flange cryo seals); Moog Inc., East Aurora, N.Y.  (main engine
  2353. gimbal actuators); Parker Hannifin Corp., Irvine, Calif.  (1-inch
  2354. relief isolation valves, pogo check valves, 17-inch liquid hydrogen
  2355. and liquid oxygen disconnects, 8-inch liquid oxygen and liquid
  2356. hydrogen disconnects, and liquid oxygen and liquid hydrogen relief
  2357. valves); Simmonds Precision Instruments, Vergennes, Vt.  (liquid
  2358. oxygen and liquid hydrogen point sensors and electronics); Sterer
  2359. Engineering, Los Angeles, Calif.  (main engine hydraulic solenoid
  2360. shutoff valve); Whittaker Corp., North Hollywood, Calif.
  2361. (750-/250-psi helium regulator); Wright Components Inc.  Clifton
  2362. Springs, N.J.  (two-way pneumatic solenoid valve, three-way helium
  2363. solenoid valve and hydraulic latching solenoid valve).
  2364.  
  2365.