Основы проектирования РН Куренков

Таблица 17.6. Результаты оценок грузоподъемности модернизируемой РН «Русь-М»

с использованием твердотопливных ускорителей

*ТТУ – твердотопливный ускоритель **УРБ – унифицированный ракетный блок

***ВРБ – водородный ракетный блок

391

17.6. Использование возвращаемых ракетных блоков

На рис. 17.16 представлены характеристики и показана схема приземления ракетного блока «А» РН «Энергия» [47]. Отметим, что в первых пусках РН спасение блоков не предусматривалось.

Рис. 17.16. Проект возвращаемого ракетного блока «А» РН «Энергия» [47]

На рис. 17.17 представлен проект РН «Ангара А1-В» легкого класса. При старте РН крылья разгонного блока «Байкал» сложены. После выработки топлива и отделения от РН у разгонного блока раскладываются крылья, включаются воздушно-реактивные двигатели и выдвигаются шасси. Посадка осуществляется в автоматическом режиме на специальный аэродром по самолетной схеме.

392

Рис. 17.17. Проект РН «Ангара» легкого класса

свозвращаемым ракетным блоком «Байкал» [39]

вкачестве первой ступени

Имеются проекты РН семейства «Ангара» («Ангара А1-В», «Ангара А3-В», «Ангара А5-В», «Ангара А4-В») с использованием на первой ступени одного, двух и четырёх возвращаемых ракетных блоков «Байкал» [39]. Характеристики РН приведены в табл. 17.7

393

Таблица 17.7. Характеристики РН «Ангара-В» с МРУ «Байкал»

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.

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. 17.16).

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

На рис. 17.18 показаны спасаемые ракетные блоки с вертикальной схемой посадки, разрабатываемые компании SpaseX (США).

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

Проекты вариантов частично многоразовых ракетнокосмических систем, разработанные РКК «Энергия» (а), КБ «Салют» (б), НПОмаш (в), ЦНИИмаш (г), показаны на рис. 17.19 [39].

Некоторые характеристики данных разработок представлены в табл. 17.8 [39]. В этой таблице введены следующие сокращения: ВРУ - возвращаемый ракетный ускоритель; БВ - блок выведения.

394

Рис. 17.18. Возвращаемые ракетные блоки РН Фалкон

Рис. 17.19. Варианты частично многоразовых ракетно-космических систем

395

На всех ракетных блоках используется топливо «жидкий кислород - жидкий водород». В варианте (а) РКК «Энергия» используется перелив топлива. В остальных вариантах перелива топлива не предусмотрено. 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.

Таблица 17.8. Многоразовые ракетно-космические системы [39]

Контрольные вопросы

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

2.Расскажите о проектах семейства РН «Ангара».

3.Расскажите о проектах семейства китайских РН «Великий по- ход-5».

4.Расскажите о проектах семейства РН «Фалкон» и SLS (США) Назовите особенности ракет этих семейств.

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

6.Расскажите о ракете-носителе «Союз-2-1в».

7.Расскажите о семействе ракет Европейского космического агентства и об особенностях этого семейства.

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

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

10.Расскажите о схемах возвращения ракетных блоков. Приведите примеры отечественных разработок и проектов.

11.Расскажите о схемах возвращения ракетных блоков зарубежных разработок.

12.Назовите преимущества и недостатки использования возвращаемых ракетных блоков.

13.Приведите схемы вариантов частично возвращаемых ракет- но-космических систем. Приведите некоторые схемы и характеристики таких систем.

397

18. СОГЛАСОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ, КОСМОДРОМА И СТАРТОВОГО КОМПЛЕКСА

18.1. Ограничения по габаритам в связи с расположением космодромов и транспортировкой ракетных блоков

Если космодром находится на побережье океана, моря или даже крупной реки, то ограничений, как правило, нет. Напомним, что транспортировка ракетных блоков РН "Сатурн-V" от заводаизготовителя к космодрому осуществлялась на барже, оборудованной специальными подъёмно транспортными механизмами (рис. 18.1, слева).

Рис. 18.1. Транспортировка ракетных блоков и РН Сатурн-V

398

Если транспортировка ракетных блоков осуществляется железнодорожным транспортом, то вводятся ограничения, связанные с габаритными размерами вагонов: длина до 20 м и ширина до 4,1 м. Причем если диаметр ракетного блока не более 3,8 м, то транспортировка железнодорожным транспортом возможна без остановки встречного движения, а при диаметре 4.1 м - с остановкой.

Если транспортировка блоков РН осуществляется воздушным транспортом, то вводятся ограничения, связанные с грузоподъемностью и габаритами самолета-транспортировщика или вертолета-транспортировщика. Например, при транспортировке ракетных блоков внутри фюзеляжа самолета Ан-124 («Руслан») следует учитывать, что грузоподъемность составляет 120 т, длина грузовой кабины - 41,5 м, ширина - 6,4 м, высота – 4.4 м.

При транспортировке ракетных блоков над фюзеляжем самолета вводятся дополнительные требования, связанные с прочностью самолета, а также с аэродинамическими характеристиками системы «самолет - перевозимая конструкция». Примером воздушной транспортировки может служить транспортировка баков РН "Энергия" на самолете 3-МТ (рис. 18.2). Отметим, что баки перевозились в надутом состоянии и для системы "самолет - бак" проводились специальные аэродинамические и прочностные расчёты.

Рис. 18.2. Самолёт 3-МТ с баком горючего РН "Энергия"

На рис. 18.3 показан процесс разгрузки одного из баков РН «Энергия» с самолёта 3-МТ на аэродроме «Юбилейный»" (Байконур).

399

Рис. 18.3. Разгрузка бака окислителя РН "Энергия"

Собранная РН "Энергия" с «Бураном» от МИК к СК доставлялась на подъёмно-транспортном устройстве (рис. 18.4), которое передвигалось по двум железнодорожным колеям.

Рис. 18.4. Транспортировка РКН «Энергия» на стартовый комплекс

400