Główne silniki promu kosmicznego (SSME z ang. Space Shuttle Main Engines, ozn. kodowe RS-25) – trzy silniki na paliwo ciekłe w połączeniu z rakietami wspomagającymi generują ciąg pozwalający na wyniesienie wahadłowca na orbitę. Pracują one przez 8,5 minuty po starcie do czasu odłączenia zbiornika zewnętrznego (ang. External Fuel Tank).

Główny zespół napędowy wahadłowca stanowią trzy zainstalowane w orbiterze silniki główne SSME (ang. Space Shuttle Main Engine) firmy Rocketdyne. Pracują one na wysokoenergetycznych, kriogenicznych materiałach pędnych: ciekłym tlenie i ciekłym wodorze dostarczanych ze zbiornika ET. Ciąg jednego silnika SSME wynosi 1670 kN na poziomie morza i 2100 kN w próżni. Regulacja ciągu jest możliwa w zakresie od 65 do 109% wartości znamionowej. Impuls właściwy silnika wynosi 363 s na poziomie morza i 455 s w próżni. Spalanie odbywa się w proporcji sześć części wagowych ciekłego tlenu na jedną część wagową ciekłego wodoru. Silniki SSME zbudowane zostały według wielu najnowocześniejszych technologii. Są to pierwsze w świecie silniki wykorzystujące dwustopniowy proces spalania, a także pierwsze silniki pojazdu kosmicznego przeznaczone do wielokrotnego użycia (55 startów na orbitę o skumulowanym czasie trwania 7,5 h).

Działanie silników 240px|thumb|Podstawowe elementy silnika SSME 1. Turbopompa paliwa niskiego ciśnienia, 2. Komora spalanie wstępnego w układzie paliwa, 3. Główny wtryskiwacz, 4. Przegubowe zawieszenie silnika, 5. Komora spalanie wstępnego w układzie utleniacza, 6. Główny przewód doprowadzający gorący gaz, 7. Turbopompa paliwa wysokiego ciśnienia, 8. Turbopompa paliwa niskiego ciśnienia, 9. Główna komora spalania, 10. Sterownik silnika, 11. Turbopompa utleniacza niskiego ciśnienia, 12. Dysza. thumb|240px|Schemat przepływu cieczy i gazów w silniku SSME (Opis w grafice obok) thumb|240px|Lokalizacja silników i głównych linii przesyłowych w Orbiterze. 15px Oznaczenia w tej sekcji (pisane pochyłą czcionką) odnoszą się do grafiki znajdującej się poniżej. Otwarcie zaworów zainstalowanych w orbiterze na przewodach materiałów pędnych prowadzących ze zbiornika ET rozpoczyna dopływ materiałów pędnych do silnika. Oba materiały pędne przepływają przez turbopompy niskiego ciśnienia (W1, T1), turbopompy wysokiego ciśnienia (W3, T3) i przez główne zawory (W15, T9). Po stronie ciekłego tlenu instalacja zostaje wypełniona aż do zaworów tlenu komór spalania wstępnego (T13). W takim stanie materiały pędne utrzymywane są do momentu wychłodzenia się silnika.

Podczas wykonywania zapłonu najpierw otwarty zostaje główny zawór paliwa (W15). Ciekły wodór wpływa do instalacji rur chłodzących dyszę (W8), główną komorę spalania i komory spalania wstępnego (W4, T4). Część wodoru użytego w obiegu chłodniczym po przepłynięciu wokół głównej komory spalania powraca do turbopompy niskiego ciśnienia (W1), gdzie porusza wirnik turbiny napędzającej pompę. Stąd wodór przedostaje się do podwójnych ścianek obu turbopomp wysokiego ciśnienia (W5, T5), głównego przewodu doprowadzającego gorący gaz (para wodna plus wodór) (E1) i głównego wtryskiwacza (E3) chłodząc je.

Z kolei po stronie utleniacza (ciekłego tlenu) polecenie uruchomienia silnika otwiera główny zawór ciekłego tlenu (T9). Utleniacz przepływa przez obie turbopompy (W5-W6, T5-T6) do głównego wtryskiwacza (E3) i obu komór spalania wstępnego (W4, W5). Tlen przepływający przez wysokociśnieniową pompę utleniacza (T6) jest następnie kierowany do turbopompy niskiego ciśnienia (T1), gdzie napędza turbinę poruszającą pompę.

Zapłonniki iskrowe zainstalowane w górnej części obu komór spalania wstępnego i w głównej komorze spalania zaczynają pracę silnika. Komory spalania wstępnego (W4, T4) pracują przy stosunku mas składników mieszanki ok. 1 : 1, produkując gorący gaz - wzbogaconą w wodór parę wodną. Gaz ten napędza turbiny obu turbopomp wysokiego ciśnienia (W5, T5) po czym dwoma gałęziami głównego przewodu doprowadzającego (E1) trafia do głównego wtryskiwacza (E3). We wtryskiwaczu do mieszaniny pary wodnej i wodoru doprowadzony zostaje ciekły tlen. Substancje trafiają do głównej komory spalania, a następnie do dyszy. center|thumb|652px|Przekrój silnika SSME

Instalacja ciekłego wodoru: W1 — turbopompa niskiego ciśnienia, W2 — przewód tłoczny z pompy niskiego ciśnienia do turbopompy wysokiego ciśnienia, W3 — turbopompa wysokiego ciśnienia, W4 — komora spalania wstępnego, W5 — turbina pompy wysokiego ciśnienia, W6 — sprężarka pompy wysokiego ciśnienia, W7 — przewody rurowe obiegu chłodzącego, W8 — sieć rurek chłodzących dyszę, W9 — zawór sterujący przepływem chłodziwa, W10 — przewód rurowy dostarczający paliwo do komór spalania wstępnego, W11 — rozwidlenie przewodu dostarczającego paliwo do komór spalania wstępnego służące do doprowadzania wodoru do komory spalania wstępnego w układzie utleniacza, W12 — chłodzony wodorem główny przewód doprowadzający gorący gaz, W13 — przewód rurowy tłoczny do turbopompy niskiego ciśnienia, W14 — przewód rurowy tłoczny chłodziwa z turbiny niskiego ciśnienia do głównego przewodu doprowadzającego gorący gaz, W15 — główny zawór paliwa.

Instalacja ciekłego tlenu: T1 — turbopompa niskiego ciśnienia, T2— przewód rurowy tłoczny do pompy wysokiego ciśnienia, T3 — turbopompa wysokiego ciśnienia, T4 — komora spalania wstępnego, T5 — turbina pompy wysokiego ciśnienia, T6 — sprężarka pompy wysokiego ciśnienia, T7 — przewód rurowy prowadzący tlen do napędu pompy niskiego ciśnienia, T8 — przewód rurowy tłoczny do komory spalania, T9 — zawór główny utleniacza, T10 — przewód rurowy tłoczny do wtryskiwacza, T11 — przewód rurowy doprowadzający utleniacz do turbopompy wysokiego ciśnienia, T12 — przewód rurowy doprowadzający utleniacz do komór spalania wstępnego, T13 — zawór utleniacza komory spalania wstępnego, T14 — zawór upustowy, T15 — wymiennik ciepła.

Pozostałe instalacje: E1 — główny przewód doprowadzający gorący gaz, E2 — wkładka chłodząca we wnętrzu głównego przewodu doprowadzającego gorący gaz, E3 — główny wtryskiwacz z 600 rurkami wtryskującymi, E4 — elementy wtryskiwacza komory spalania wstępnego, E5 — przegrody we wtryskiwaczu (3 szt.) E6 — podwójne zapłonniki iskrowe, E7 — przewód upustowy paliwa, E8 — przewód doprowadzający ciśnienie do zbiornika ciekłego tlenu, E9 — przegubowe zawieszenie silnika, E10 — siłownik hydrauliczny sterujący ustawieniem silnika (2 szt.), E11 — zastrzał wspierający siłownik, E12 — zewnętrzna osłona termiczna, E13 — zewnętrzne pierścienie wzmacniające, E14 — sterownik silnika, E15— elastyczne połączenie miechowe

Podzespoły układu spalania Instalacja zapłonowa Składa się z trzech zespołów zapłonników: dwóch dla obu wtryskiwaczy komór spalania wstępnego oraz jednego dla głównej komory spalania. Każdy z zespołów zapłonników składa się z miniaturowej komory spalania, dwóch iskrowych zapłonników elektrycznych i instalacji doprowadzającej materiały pędne. Zapłon w znajdujących się w silniku sześciu zapłonnikach powoduje zapoczątkowanie procesu spalania.

Komory spalania wstępnego Produkują one z ciekłego tlenu i wodoru gorący gaz - parę wodną wzbogaconą gazowym wodorem. Silnik SSME ma dwie komory spalania wstępnego, po jednej w instalacjach paliwa i utleniacza. Komora spalania wstępnego składa się z głównych przewodów doprowadzających materiały pędne, wtryskiwacza, urządzeń stabilizujących, cylindrycznej strefy spalania i zespołu zapłonnika. Przewody rurowe doprowadzają tlen i wodór do wtryskiwacza. Interesująco przedstawia się konstrukcja elementów wtryskiwacza, z których każdy składa się z dwóch koncentrycznych rurek umieszczonych jedna w drugiej - wewnętrznej doprowadzającej tlen i zewnętrznej doprowadzającej wodór. Wtryskiwacz zaopatrzono w przegrody zapewniające stabilny proces spalania. Są one chłodzone gazowym wodorem, który następnie jest spalany w komorze. w skład cylindrycznej strefy spalania chłodzonej gazowym wodorem wchodzi sztywna powłoka strukturalna i wewnętrzna, cienkościenna wkładka.

Główny wtryskiwacz Jest jednym z najbardziej złożonych elementów silnika. Składa się on z cylindrycznego tzw. stożka ciągu, przewodu doprowadzającego ciekły tlen, sześciuset elementów wtryskujących i zespołu zapłonowego. Stożek ciągu przenosi nacisk od silnika do przegubowego zawieszenia połączonego z elementami konstrukcji statku, Główny przewód doprowadzający utleniacz doprowadza tlen do sześciuset rurek wtryskujących o konstrukcji analogicznej do zastosowanej we wtryskiwaczach komór spalania wstępnego. Paliwo reagujące z tlenem stanowi wzbogacona wodorem gorąca para wodna dochodząca z turbin turbopomp wysokiego ciśnienia i gazowy wodór z układu chłodzenia głównych przewodów doprowadzających. Siedemdziesiąt jeden elementów wtryskowych tworzy przegrody dzielące wtryskiwacz na sześć części w celu tłumienia różnic ciśnienia mogących zakłócić proces spalania.

Główna komora spalania Ma kształt cylindra o podwójnych ściankach. Odebrane z wtryskiwacza zmieszane materiały pędne spalają się i w postaci gorącego gazu (pary wodnej) są przyspieszane do prędkości dźwięku, a następnie po przejściu przez przewężenie (przekrój krytyczny), do prędkości naddźwiękowej w dyszy. Do elementów składowych komory spalania należą: strukturalny „płaszcz” o dużej wytrzymałości, wkładka chłodząca, wlot i wylot wodorowej instalacji chłodzącej oraz cięgna siłowników hydraulicznych sterujących ustawieniem dyszy. Wewnętrzna wkładka chłodząca tworzy typowy kształt kanału zbieżno-rozbieżnego (dysza de Lavala), charakterystyczny dla większości silników rakietowych. Współczynnik zwężenia przekroju dyszy na odcinku od przekroju wtryskiwacza do przekroju krytycznego wynosi 2,96:1, natomiast współczynnik rozszerzenia części rozbieżnej dyszy 5:1. We wnętrzu wkładki chłodzącej wodór jest przepuszczany przez trzysta dziewięćdziesiąt kanałów chłodzących. Około jednej czwartej całego przepływu wodoru jest wykorzystywane w układzie chłodzenia komory spalania.

Dysza Jest ona przymocowana do wylotu komory spalania. Ma ona dzwonowy kształt i stanowi największy element silnika SSME: jej długość wynosi około 3 m, a średnica w najszerszym miejscu 2,4 m, Współczynnik rozprężania wynosi 77,5 :1 (na dużej wysokości). W górnej części dyszy jest umieszczony pierścieniowy, główny przewód doprowadzający chłodziwo stanowiący równocześnie połączenia z główną komorą spalania. Dostarcza on wodór do instalacji chłodzących głównej komory spalania, dyszy i obu komór spalania wstępnego. Dysza składa się z 1080 pierścieniowych segmentów tworzących żądany, dzwonowy profil. Jest ona opleciona rurkami chłodzącymi chronionymi przed uszkodzeniami od pędu rozgrzanego powietrza podczas startu i wlotu w atmosferę obręczami należącymi do wzmocnionego płaszcza dyszy.

Instalacje silnikowe Główny przewód doprowadzający gorący gaz Stanowi on połączenie turbin pomp wysokociśnieniowych z głównym wtryskiwaczem. Ma on podwójne ścianki chłodzone wodorem. oprócz tego przewód jest „kręgosłupem” strukturalnym silnika SSME unosząc jego podstawowe zespoły.Turbopompy są przymocowane do przewodów śrubami, natomiast komory spalania wstępnego zostały przyspawane.

Wymiennik ciepła Ma on kształt wężownicy i jest zainstalowany w głównym przewodzie doprowadzającym gorący gaz po stronie utleniacza. W wymienniku następuje zamiana ciekłego tlenu w gaz potrzebny do utrzymania ciśnienia w rezerwie ekspansyjnej zbiornika zewnętrznego i akumulatorze ciśnienia, tzw. instalacji pogo (bazuje na tłumiącym drgania pogo, pęcherzyku gazu uwięzionym w przewodzie doprowadzającym materiały pędne). Wymiennik ciepła pracuje dwustopniowo; najpierw w śrubowo skręconym przewodzie rurowym o długości 0,8 m następuje zmiana stanu skupienia tlenu, po czym w dwóch wężownicach o długości 7,9 m następuje jego podgrzanie do odpowiedniej temperatury.

Instalacja pneumatyczna