17.5. Использование возвращаемых ракетных блоков

Использование возвращаемых ракетных блоков первых ступеней ракет-носителей с посадкой на аэродром позволяет минимизировать отчуждаемые территории, предназначенные для падения ракетных блоков, и проводить запуски с широким спектром азимутов.

Схема возвращения и повторного использования РБ реализована в системе Спейс Шаттл. Спасаются твердотопливные ускорители, которые опускаются на парашюте в океан.

На рис. 17.7 представлены характеристики и показана схема приземления ракетного блока «А» РН «Энергия» [47]. Отметим, что в первых пусках РН спасение блоков не предусматривалось.

Рис. 17.7. Проект возвращаемого ракетного блока «А» РН «Энергия» [47]

Возвращение ракетных блоков имеет свои технические недостатки. Одним из них является снижение грузоподъемности РН вследствие затрат массы на реализацию системы возвращения и посадки (см. данные по массе на рис. 17.7).

На рис. 17.8 представлен проект возвращаемого ракетного блока «Байкал», который предполагалось использовать в качестве первой ступени РН «Ангара» легкого класса [39].

Рис. 17.8. Проект возвращаемого ракетного блока «Байкал» [39] (в качестве первой ступени РН «Ангара» легкого класса)

При старте РН крылья разгонного блока «Байкал» сложены. После отделения от второй ступени РН раскладываются крылья, включаются воздушно-реактивные двигатели и выдвигаются шасси возвращаемого разгонного блока. Посадка осуществляется в автоматическом режиме на специальный аэродром по самолетной схеме.

РН с возвращаемыми ракетными блоками называют еще «частично многоразовые ракетно-космические системы». Причем могут возвращаться не только первые ступени ракет-носителей, боковые ускорители, но и многоразовые космические самолеты.

Проекты вариантов частично многоразовых ракетно-космических систем, разработанные РКК «Энергия» (а), КБ «Салют» (б), НПОмаш (в), ЦНИИмаш (г), показаны на рис. 17.9 [39].

а) б) в) г)

Рис. 17.9. Варианты частично многоразовых ракетно-космических систем

Некоторые характеристики данных разработок представлены в табл. 17.4 [39].

В этой таблице введены следующие сокращения: ВРУ - возвращаемый ракетный ускоритель; БВ - блок выведения.

На всех ракетных блоках используется топливо «жидкий кислород - жидкий водород». В варианте (а) РКК «Энергия» используется перелив топлива. В остальных вариантах перелив топлива не используется. В вариантах (а) и (в) на возвращаемых ракетных ускорителях устанавливаются по два турбореактивных двигателя АЛ31, которые используются для возврата их на аэродром и посадки.

По данным работы [31] возвращаемые ракетные блоки пока экономически неэффективны. Для практической реализации повторного запуска возвращаемых РБ необходимо создать единую службу, ответственную за поиск, погрузку, транспортировку РБ, составление дефектной ведомости, разработку проекта ремонта возвратившихся блоков. Руководители такой службы должны брать на себя ответственность за заключение о пригодности блоков к дальнейшему использованию.

Табл. 17.4. Многоразовые ракетно-космические системы [39]

Разработчик	Вариант (а) РКК «Энергия»	Вариант (б) КБ «Салют»	Вариант (в) НПОмаш	Вариант (г) ЦНИИмаш
Год разработки	1996	1997	1995	1995
Стартовая масса, т	674	750	570	548
Масса полезного груза Н=200 км, i=51°, т	26	24,1	25	25
Стартовая перегрузка	1,31	1,22	1,37	1,47
Число М при разделен.	8,5	3,24		4,2
Относительная масса полезной нагрузки, %	3,85	3,2	4,38	4,5
Базовые диаметры блоков ВРУ/БВ, м	7,7/5,0 и 3,9	6,3/3,9	6,0/5,6	7/5,4
Габариты РН длина  размах крыла, м	43 30	63,9  24,8	46,2  27,0	60  22,7
Количество двигателей ВРУ/БВ	5/1	4/2	4/3	5/2
Тип двигателей ВРУ/БВ	РД-0120 /РЛ-0120	РА-0120 /РД-0120	РД-0120/РД-0120+А56	новые разработки
Тяга одного двигателя ВРУ (Рземн/Рпуст) kН	1472/1900	1565/1858	1476/1900	1154/1456
Масса маршевого топлива на ВРУ/БВ, т	408,6/105,6	216,8/421,2	320/115	189,1/256

Контрольные вопросы

1. В чём преимущество серии РН различной грузоподъемности на основе унификации ракетных блоков? Приведите примеры.

2. Расскажите об этапах модернизации ракет-носителей на базе РН «Союз». Приведите некоторые характеристики.

3. Приведите этапы методики приближенной оценки грузоподъемности РН, составленных из существующих ракетных блоков.

4. Приведите методику оптимизации массы модернизируемых ракетных блоков в составе существующих РН.

5. Расскажите о схемах возвращения ракетных блоков. Приведите примеры. Назовите преимущества и недостатки.