Ракета-носитель "Тор-Бернер"

В качестве исполнительных элементов системы применялись четыре двигателя тягой по 10 кг, работавших на перекиси водорода. Запас топлива для этих ЖРД хранился в двух баках вместительностью по 4 кг. С помощью этих двигателей производился увод блока от ракеты, осуществлялась стабилизация изделия по каналам тангажа и рыскания на активном участке полета, а также корректировалась скорость ступени перед отделением полезного груза. Управление ступени по крену при работе маршевого РДТТ, а также пространственная ориентация при пассивном полете обеспечивались реактивными соплами, работавшим на сжатом азоте. При высоте 1,73 м и диаметре 1,65 м разгонный блок «Бер-нер-2» имел массу 807 кг (после отделения полезного груза его масса составляла 143 кг). При монтаже на ракете ступень вместе JKA закрывалась обтекателем из фенольного полимера. Носок обтекателя, который имел высоту 3,35 м, покрывался абляционной теплозащитой. Разгонный блок «Бернер-2» эксплуатировался в 1966— 1972 гг. Большая часть из 12 запусков, осуществленных в составе ракет «Тор», была связана с выведением спутников DMSP-4A и DMSP-5A. Дважды ступень применялась на РН «Атлас». В конце 1960-х годов ВВС приступили к созданию усовершенствованных спутников модели DMSP-5B массой около 160 кг. Для обеспечения их запуска компании «Boeing» был передан заказ на разработку соответствующего разгонного блока. В целях сокращения затрат и технического риска компания приняла решение оснастить блок «Бернер-2» дополнительным РДТТ, перенеся на эту вторую ступень большинство служебных систем практически в неизменном виде. Двухступенчатый разгонный блок, названный «Бернер-2А», не только обеспечил требуемую грузоподъемность, но и существенно повысил точность формирования рабочих орбит. В качестве второй ступени на блоке «Бернер-2А» стал применяться двигатель ТЕ-М-442-1 фирмы «Thiokol». Данный РДТТ с титановым корпусом диаметром 66,3 см имел массу 261 кг, из которых 238 кг приходилось на топливный заряд. В течение работы продолжительностью 18 с изделие развивало тягу в 4 т. Обе ступени размещались в шестигранных отсеках с обечайкой, выполненной из алюминиевого сплава; вся конструкция крепилась на трехопорной силовой раме. Общая высота блока «Бернер-2А» составила 1,91м, диаметр— 1,57м, а стартовая масса— 1,13т; после отделения полезного груза верхняя ступень имела массу 115 кг. В связи с увеличением массы (Йюка потребовалось несколько доработать систему стабилизации — теперь стали применяться че-„ тыре ЖРД тягой по 25 кг, а запас топлива для них был увеличен вдвое. Несколько увеличенная длина разгонного блока потребовала удлинения и головного обтекателя (на 25 см). Разгонный блок «Бернер-2А» использовался в 1971— 1976гг. только в составе ракет «Тор».

<<<Назад Страница 102 Далее>>>

<<<Назад Страница 103 Далее>>>

Разгонные блоки «Бернер» И IUS (Часть 2) При всей своей несопоставимой значимости проекты «Бер-нер-2А» и IUS имеют много общего как по изначальной концепции, так и по практическому применению в последнем освоенных технологий первого. В соответствии с исходным замыслом разгонный блок с названием «Interim Upper Stage» («Верхняя ступень промежуточного этапа») рассматривался в качестве подготовительного этапа перед созданием многоразового межорбитального буксира «Space Tug», предназначенного для транспортировки грузов, в том числе и пилотируемых аппаратов, на и со стационарной орбиты, а в перспективе по трассе «околоземная орбита— Луна». В сочетании с МТКС «Спейс Шаттл» такой буксир позволил бы существенно увеличить долю многоразовых аппаратов в орбитальной инфраструктуре и, соответственно, снизить затраты на реализацию национальной космической программы. Предварительные исследования показали возможность создания на базе имевшихся ступеней типа «Центавр» (наиболее предпочтительной для NASA), «Транстейдж» или «Аджена» буксира «Space Tug», который позволил бы доставлять на стационарную орбиту (пока в автоматическом режиме) спутники массой 3,62 т, а возвращать оттуда на низкую орбиту грузы массой 1,81 т. Однако высокая стоимость и продолжительность работ удерживали правительство и законодателей от утверждения проекта. При этом в значительной мере учитывались интересы военного ведомства, для которого фактор времени играл важную роль, поскольку сразу же после начала штатной эксплуатации МТКС «Спейс Шаттл» ВВС должны были приступить к развертыванию ряда орбитальных систем военного назначения. В связи с этим в 1975 г. ВВС выступили с предложением создания обычного разгонного блока без реализации возможностей многоразового применения и обратной транспортировки грузов с высоких орбит. Исходя из требований по надежности в составе верхней ступени было предложено использовать РДТТ. В 1976 г. после проведения конкурса разработчиком двухступенчатого твердотопливного разгонного блока стала компания «Boeing». Год спустя, когда проект «Space Tug» был окончательно закрыт и идея промежуточной схемы буксира потеряла всякий смысл, проектируемый блок получил название «Inertial Upper Stage» (IUS— «Инерциальная верхняя ступень»). Проект IUS предполагал создание целого семейства разгонных блоков на базе двух типовых РДТТ, условно называвшихся «большим» и «малым». Первый двигатель с массой топлива 9,71 т должен развивать тягу 19,32 т, тогда как второй РДТТ при массе заряда 2,72 т рассчитывался на тягу 7,9 т. Согласно установленным ВВС требованиям, основной вариант блока IUS, укомплектованный большим и малым РДТТ, должен был выводить на стационарную орбиту спутники массой 2,27 т. В такие показатели укладывалось около 90% объектов, запланированных для выведения МТКС «Спейс Шаттл». Кроме того, разработчику необходимо было обеспечить совместимость блока с ракетой «Титан-34Б», разрабатывавшейся в качестве запасного для МТКС средства выведения военных грузов. В то же время для программ NASA по изучению дальнего космоса проектировались еще две модификации блока. Одна из них, использующая два больших РДТТ, предназначалась Для запуска марсианских аппаратов массой 4,54 т; вторая, состоящая из двух больших и одного малого двигателя, должна была обеспечить выведение на траекторию полета к внешним планетам КА массой 1,36 т. Однако, как это часто бывает, планы не всегда удается реализовать в полном объеме. Беспрецедентные требования по надежности — 98% (с таким показателем еще не проектировалась ни одна верхняя ступень) — вызвали настолько серьезные технические проблемы и перерасход средств, что в конце 1970-х годов ВВС уже хотели закрыть проект IUS. Хотя это решение не было принято, но ряд высокоприоритетных аппаратов, например навигационные спутники «Навстар» системы GPS, стали проектироваться уже под другой разгонный блок. В 1981 г. от использования ступени IUS для выведения нескольких своих аппаратов отказалось и NASA. Кроме вышеназванных причин назывались высокая сложность системы управления и недостаточная прочность топливного заряда при низких температурах. NASA сочло экономически оправданным модернизировать ступень «Центавр» для ее использования в составе МТКС, чем закупать блоки IUS по стоимости 172 млн долл. (в ценах 1981 г.), на порядок превысившей первоначально оговоренные расценки. Тем не менее компании «Boeing» удалось завершить разработку основной модели блока IUS и в 1982 г. состоялся его первый полет в составе ракеты «Титан-34Б». Входе полета ступень успешно вывела на стационарную орбиту два военных спутника связи DSCS (позднее в такой конфигурации РН использовалась только однажды). Год спустя при втором запуске блока IUS, уже с борта МТКС, из-за отказа системы управления вектором тяги РДТТ второй ступени спутник связи TDRS оказался на нерасчетной орбите. Несмотря на возобновление эксплуатации блока IUS в 1985 г., перспективы его дальнейшего применения оценивались весьма ограниченными, поскольку стоимость программы к тому времени достигла 1,7 млрд долл. Как и NASA, ВВС начали постепенно склоняться к варианту применения ступени «Центавр». Однако последовавший за катастрофой «Челленд-жера» запрет на комплектацию полезных грузов МТКС «Спейс Шаттл» криогенными ступенями обеспечил работу блоку IUS на долгие годы.

<<<Назад Страница 103 Далее>>>

<<<Назад Страница 104 Далее>>>

Разгонные блоки «Бернер» И IUS (Часть 3) Разгонный блок IUS длиной 5,17 м и диаметром 2,9 м имеет массу 14,76 т (при использовании на РН этот показатель несколько ниже — 13,1т). Бортовое оборудование ступени состоит из пяти основных систем: наведения, траекторных измерений и телеметрии, обработки информации, управления вектором тяги и электроснабжения. Все системы имеют двойное резервирование.

^{Компоновка разгонного блока IUS: 1 — плоскость отделения полезного груза, 2 — РДТТ второй ступени, 3 — выдвижной сопловой насадок, 4 — привод поворота сопла, 5 — сопло, 6 — РДТТ первой ступени, 7 — переходник, 8 — элементы системы управления, 9 —- приборный отсек}

Бесплатформенная инерциальная система наведения включает в себя пять интегрирующих гироскопов и пять акселерометров, информация от которых обрабатывается двумя БЦВМ. Кроме того, для ориентации применяется звездный навигатор. Для обеспечения стабилизации ступень оснащается шестью модулями с двумя гидразинными двигателями тягой по 13,6 кг в каждом. В функции этих ЖРД входят управление изделием по крену при работе маршевых РДТТ, пространственная стабилизация на пассивных участках полета, коррекция скорости перед отделением полезного груза, выполнение маневра увода ступени от выведенного КА и сход со стационарной орбиты во избежание ее засорения. Бортовой запас гидразина хранится в баках объемом по 54,5 кг. Конструкция ступени допускает установку одного, двух (штатный вариант) и трех таких емкостей с вытеснительной подачей компонента. Большая часть электронного оборудования и служебных систем блока IUS размещается в приборном отсеке ESS (Equipment Support System), закрепленном на двигателе SRM-2 второй ступени. Отсек, изготовленный из алюминиевого сплава, выполняет также функцию несущей конструкции — он смонтирован на переходнике первой ступени, передающем нагрузку от тяги РДТТ SRM-1 первой ступени. Маршевые двигатели блока IUS были разработаны фирмой «Chemical Systems Division» (CSD), являющейся подразделением корпорации «United Technologies». Оба РДТТ, давшие начало семейству «Орбас», проектировались на одной элементной базе: корпуса изготовляются из волоконно-эпоксидного материала «Кевлар», масса топлива может варьироваться в пределах 100—50%, качающиеся сопла, допускающие отклонения до 4° на первой ступени и до 7° на второй, трехмерные углерод-углеродные вставки в критическом сечении. Особенностью РДТТ второй ступени является выдвижной сопловой насадок, также выполненный из композиционного материала. Хотя при ряде задач двигатель может использоваться и без оного. Основные характеристики двигателей «Орбас-21» (SRM-1) и «Орбас-6» (SRM-2) представлены в таблице 3.1.

Сборка блока IUS на м. Канаверал осуществляется в одном из залов корпуса SMAB, предназначенного для обслуживания ТТУ ракеты «Титан-4» (вкл. 38). Для монтажа КА, принадлежащих NASA, ступень доставляется в корпус обслуживания грузов VPF (Vertical Processing Facility). После чего в контейнере весь полезный груз доставляется на стартовую площадку МТКС. При использовании блока IUS в составе ракеты «Титан-4» работы с ним выполняются как с элементом РН, и установка полезного груза проводится уже на стартовой площадке. Ракета «Титан-4-IUS», эксплуатирующаяся с 1989 г., применяется в основном для выведения стационарных спутников предупреждения о ракетном нападении DSP. В составе МТКС «Спейс Шя^гтл» ступень IUS используется для развертывания ретрансляционных спутников TDRS, а также для запусков исследовательских аппаратов NASA. Из последних следует выделить межпланетную станцию «Улисс», выведенную в космос в октябре 1990 г. Созданный в рамках международной программы аппарат предназначался для изучения околосолнечного пространства с полярной гелиоцентрической орбиты. Для формирования столь высокоэнергетической орбиты блок IUS был дополнительно оснащен твердотопливной ступенью PAM-S (таким образом, в этом проекте удалось отчасти реализовать вариант трехступенчатого разгонного блока). После развертывания из отсека полезного груза корабля МТКС эта силовая установка сообщила аппарату массой 371 кг рекордную скорость 15,4 км/с. В отсеке полезного груза МТКС блок IUS с космическим аппаратом размещается в горизонтальном положении в кольцевой поворотной люльке. Отделение сборки производится после ее подъема до наклона в 58°. Работа бортовой системы стабилизации начинается спустя 10 мин после отделения (в Т+10 мин), которые необходимы для отвода орбитальной корабля на расстояние не менее 60 м. В дальнейшем полет блока IUS включает следующие этапы; Т+34 мин — уточнение положения блока по звездному датчику; Т+47 мин 10 с — ориентация блока перед запуском первой ступени; Т+59 мин 48 с — включение маршевого РДТТ первой ступени (в этот момент орбитальный корабль должен находиться на расстоянии не менее 18 км); Т+62 мин 22 с — прекращение работы РДТТ первой ступени (при максимальном топливном заряде), коррекция положения блока двигателями системы стабилизации; Т+66 мин 39 с — ориентация блока для пассивного участка полета; Т+370 мин 55 с — активация системы электропитания второй ступени; Т+371 мин 12 с — отделение первой ступени;  Т+371 мин 19 с — развертывание соплового насадка РДТТ второй ступени; Т+371 мин 47 с — ориентация блока перед запуском второй ступени; Т+373 мин 47 с — включение маршевого РДТТ второй ступени; Т+375 мин 30 с — прекращение работы РДТТ второй ступени; Т+379 мин 14 с — коррекция положения блока двигателями системы стабилизации; Т+389 мйн 14 с —- отделение полезного груза; Т+394 мин 56 с — маневр ухода второй ступени.

<<<Назад Страница 104 Далее>>>

<<<Назад Страница 105 Далее>>>

Ракеты семейства «Тор» С покупкой в 1996 г. компании «McDonnell Douglas» корпорация «Boeing» приобрела права на одно из старейших семейств транспортных космических систем — ракеты «Дельта», запуски которых производятся с 1960 г. Своему рождению это семейство обязано NASA, но, как и некоторые другие РН, оно создавалось на базе боевой системы «Тор» (Thor). В данном разделе представлено краткое описание основных типов ракет, использовавших на первых ступенях эту баллистическую ракету. Семейству же «Дельта» посвящен следующий раздел. К разработке баллистической ракеты средней дальности (БРСД) «Тор» ВВС приступили в 1955 г. одновременно с проектами «Атлас» и «Титан». При реализации этих программ в целях сокращения времени и затрат был предусмотрен взаимный обмен освоенными технологиями, отдельными конструктивными элементами и т.п. Так, например, силовая установка ракеты «Тор», работавшая на жидком кислороде и керосине, комплектовалась одним стартовым двигателем с МБР «Атлас», практически одинаковые на этих ракетах были системы наведения, некоторые типы головных частей. Подобная организация работ по проекту и значительный опыт головного разработчика — компании «Douglas Aircraft» (с 1967 г. — «McDonnell Douglas») позволили сразу же изготовить ракету в эксплуатационном варианте. В результате уже в октябре 1956 г., через десять месяцев после подписания контракта на разработку, первая БРСД с фирменным обозначением DM-18 (Douglas Missile) была передана заказчику, а ее первый (неудачный) старт состоялся в январе 1957 г. Поскольку одноступенчатая ракета «Тор» предназначалась для развертывания на территории Великобритании, то среди требований, предъявлявшихся к самой системе и наземному оборудованию общей массой до 200 т, было условие транспортировки грузовыми самолетами. В результате стоимость разработки наземного комплекса БРСД составила примерно две три от всех затрат на программу. Первые ракеты «Тор» SM-75 системы оружия WS-315A были приняты на вооружение летом 1958 г. В общей сложности до 1963 г. в составе Королевских ВВС Великобритании числилось четыре эскадрильи с 60 боевыми ракетами. Имевшиеся в каждой эскадрилье 15 ракет распределялись по пяти стартовым позициям, каждая из которых обслуживалась пусковой командой из четырех человек. На позиции БРСД «Тор» высотой 19,8 м хранилась в мобильном ангаре на транспортере-установщике. При подготовке к запуску, на которую отводилось 15 мин, ангар откатывался по рельсовым направляющим, и ракета устанавливалась в вертикальное положение. Сразу же после завершения заправки изделия производилось включение маршевого ЖРД. При стартовой массе 50 т система забрасывала типовой боезаряд на расстояние 2700—3000 км.