Мощность двигателя ракеты носителя

Ракета-носитель «Союз-2.1а»: технические характеристики

Российская ракета-носитель (РН) «Союз-2.1а» — трехступенчатая ракета среднего класса, являющаяся модифицированным вариантом (этап модернизации — 1а) ракеты-носителя «Союза-У», успешно эксплуатируемой с 1973 года. Предназначена для обеспечения запусков космических аппаратов военного, народнохозяйственного и социального назначения.

РН «Союз-2.1а» в сочетании с разгонным блоком «Фрегат» или блоком выведения «Волга» позволяет выводить космические аппараты на всевозможные типы орбит: низкие, средние, высокоэллиптические, солнечно-синхронные, геопереходные и геостационарные.

Разрабатывалась в соответствии с постановлением правительства РФ от 1992 года, а также в соответствии с требованиями тактико-технического задания, утвержденного в 1995 году командующим Военно-космическими силами РФ и генеральным директором Российского авиационно-космического агентства, и была призвана заменить все типы РН на базе ракеты Р-7А, выпускавшиеся прежде. Создавалась с опорой только на промышленную базу России.

Головным разработчиком и изготовителем является Ракетно-космический центр «Прогресс» (Самара).

При разработке РН «Союз-2-1а» особое внимание было уделено обеспечению максимальной преемственности с прототипом, однако некоторые корпусные элементы всех ступеней были усилены без изменения принципиальной конструктивной схемы. По-иному были размещены приборы и кабельная сеть системы управления на боковых и центральном блоке. Блок третьей ступени сохранил габариты прототипа, однако для оптимизации массы заправляемых компонентов топлива изменена конфигурация баков, а также по-новому размещены элементы систем телеизмерений и внешнетраекторных измерений.

Центральным направлением модернизации ракеты стало создание принципиально иной цифровой системы управления, которая разработана на основе современных принципов управления и новой отечественной элементной базы. В качестве главного звена системы управления РН «Союз-2-1а» используется быстродействующая бортовая цифровая вычислительная машина с большим объемом оперативной памяти.

Кроме новой цифровой системы управления, обеспечивающей высокоточное выведение полезных нагрузок, на РН «Союз-2.1а» были установлены двигатели с усовершенствованными форсуночными головками на первой и второй ступенях, внедрена новая система телеизмерений. Это позволило повысить точность выведения, устойчивость и управляемость ракеты-носителя, а также использовать сборочно-защитный блок с головным обтекателем диаметром 4,11 метра и длиной 11,43 метра, что дало увеличение зоны размещения полезного груза. В результате масса выводимого полезного груза РН «Союз-2.1а» на низкую орбиту высотой 200 километров по сравнению с ракетой-носителем «Союз» увеличилась на 250-300 килограмм.

Ракета-носитель «Союз-2-1а» состоит из трех ступеней и выполнена по схеме с параллельным отделением боковых ракетных блоков в конце работы первой ступени и поперечным отделением ракетного блока второй ступени по окончании его работы. На первом этапе полета работают двигатели четырех боковых и центрального блоков, на втором, после отделения боковых блоков, только двигатель центрального блока.

Двигатели боковых блоков работают в течение 118 секунд после старта, после чего отключаются. После этого боковые блоки отделяются от центрального блока и сбрасываются.

Вторая ступень (центральный блок) состоит из хвостового отсека, в котором установлен двигатель однократного включения. Номинальное время работы двигателя центрального блока составляет 280-290 секунд.

Запуск двигателей центрального и боковых блоков производится на Земле, что даёт возможность контролировать их работу в переходном режиме и при возникновении неисправностей во время пуска отменять пуск ракеты. Это обеспечивает повышение безопасности эксплуатации.

Третья ступень, состоящая из переходного отсека, бака горючего, бака окислителя, хвостового отсека и двигателя, установлена на центральном блоке и соединена с ним с помощью ферменной конструкции.

Маршевый двигатель третьей ступени включается примерно за две секунды до отключения центрального блока. Газы, истекающие из сопел двигателя третьей ступени, непосредственно отделяют ступень от центрального блока. После отключения двигателя и отделения космического аппарата или разгонного блока с космическим аппаратом, третья ступень выполняет маневр увода путем открытия дренажного клапана в баке горючего.

На первой и второй ступенях установлены жидкостные ракетные двигатели РД-107А и РД-108А разработки НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко, на третьей — четырехкамерный РД-0110 Конструкторского бюро химавтоматики.

В качестве компонентов ракетного топлива маршевых двигательных установок РН используются экологически чистый окислитель — жидкий кислород и слаботоксичное углеводородное горючее Т-1 (керосин).

Технические характеристики:

Максимальная длина — 46,3 м

Стартовая масса — 311,7 т

Масса РН (без головной части) — 303,2 т

Масса конструкции РН (без головной части) — 24,4 т

Масса компонентов топлива — 278,8 т

Масса выводимой полезной нагрузки:

на низкую околоземную орбиту (Н = 200 км) — 7480 кг,

на солнечно-синхронную орбиту (Н = 820 км) — 4350 кг,

на геопереходную орбиту (4 V = 1500 м/с) — 2780 кг,

на геостационарную орбиту (Н = 36000 км) — 1300 кг

Летные испытания ракеты-носителя «Союз-2-1а» были успешно начаты 8 ноября 2004 года пуском с космодрома Плесецк, а 19 октября 2006 года осуществлен первый коммерческий пуск ракеты-носителя с европейским метеорологическим космическим аппаратом «Метоп». После этого проходили летные испытания ракеты-носителя. Было проведено несколько пусков с космодромов «Плесецк», «Байконур» и с Гвианского космического центра в Куру.

В конце августа 2015 года специалисты РКЦ завершили испытания ракеты-носителя, а в начале сентября она была отправлена на космодром «Восточный».

Читайте также:  Заземление на корпус двигателя

В конце декабря 2015 года Госкомиссия приняла решение об окончании летных испытаний ракеты-носителя «Союз-2.1а» и передачи ее в штатную эксплуатацию Минобороны и Роскосмосу.

Для запуска с космодрома «Восточный» РН «Союз-2.1а» была доработана и модернизирована. В модернизированной версии ракеты предусмотрены специальные отводы паров жидкого кислорода за пределы мобильной башни обслуживания, которая используется на стартовом комплексе «Восточного», проведена модернизация бортовой вычислительной машины, которая стала более современной, производительной и менее габаритной.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

Источник

«Самый мощный в мире»: какими характеристиками будет обладать новый российский ракетный двигатель РД-171МВ

НПО «Энергомаш» приступило к производству опытных образцов жидкостных ракетных двигателей РД-171МВ, которые в компании называют «самыми мощными в мире». Соответствующая информация размещена на сайте госзакупок.

В опубликованном на портале техническом задании указывается, что «Энергомаш» производит закупку сортового проката литейных сталей и сплавов «для комплектации РД-171МВ в рамках опытно-конструкторской работы «Феникс». На закупку планируется потратить около 19,5 млн рублей.

«Фениксом» называют опытно-конструкторские работы, цель которых — разработка нового семейства российской ракеты-носителя среднего класса для замены ракет «Зенит».

«Прорывной проект»

Разработка РД-171МВ началась в 2017 году. Проект предусматривает создание двигателя для первой ступени проектируемой РКК «Энергия» ракеты-носителя среднего класса «Союз-5» (также известна как «Иртыш»). Помимо этого, он будет устанавливаться на сверхтяжёлой ракете «Енисей».

«РД-171МВ — самый мощный из жидкостных двигателей. Он оснащён четырьмя камерами сгорания и работает на паре кислород-керосин», — рассказал в беседе с RT научный руководитель Института космической политики Иван Моисеев.

В качестве основы для создания нового двигателя был взят советский РД-171М, который, в свою очередь, был модификацией двигателя РД-170, признанного самым мощным в истории. Его мощность составляла 230 тыс. лошадиных сил.

«Принципиальное отличие этой модели от предыдущей в том, что она сможет выводить тяжёлую нагрузку на достаточно высокие орбиты с большей мощностью. Важно отметить, что сверхмощные двигатели позволяют выводить грузы весом 20—30 тонн на орбиты», — заявил военный эксперт Михаил Тимошенко в разговоре RT.

Как отмечают в компании «Энергомаш», при создании РД-171МВ используются технологические и конструктивные решения, отработанные при эксплуатации двигателей РД-180 и РД-191.

«Мы внедряем в новую разработку в первую очередь систему регулирования, которая хорошо себя показала на двигателе РД-191, — полностью российской сборки, изготавливается у нас — и проводим дополнительные мероприятия по защите от возгорания внутренних полостей двигателя», — заявил главный конструктор НПО «Энергомаш» Пётр Лёвочкин.

Масса РД-171МВ составляет 10,3 тонны, тяга — более 800 тонн. Мощность аппарата при этом оценивается в 246 тыс. лошадиных сил, что является мировым рекордом и выводит двигатель на первое место в мире по данному показателю.

«Двигатель РД-171МВ действительно будет самым мощным в мире, — заявил генеральный директор НПО «Энергомаш» Игорь Арбузов. — Создание подобного рода конструкций — это локомотив не только конструкторской мысли, но ещё и технологический локомотив».

При работе двигателя тепловая мощность, выделяемая камерой сгорания, составляет 27 млн киловатт, что можно сравнить с мощностью крупной гидроэлектростанции. Ещё одно любопытное сравнение, о котором конструкторы рассказали общественности: турбонаддувочный агрегат двигателя развивает мощность в 180 тыс. киловатт — столько же, сколько и три атомные силовые установки крупнейших ледоколов, вместе взятые.

Для реализации проекта по созданию РД-171МВ «Энергомаш» провёл модернизацию своих производственных мощностей. Руководство предприятия отмечает, что РД-171МВ станет первым его двигателем, при создании которого в качестве подлинников конструкторской документации используются компьютерные 3D-модели, а не привычные бумажные чертежи. Это позволило сократить сроки разработки, оптимизировать процесс изготовления и снизить издержки.

«Для ускорения новых разработок мы вводим трёхмерное моделирование. Для снижения стоимости и повышения конкурентоспособности наших двигателей мы внедряем самые современные технологии, композитные материалы, новое оборудование, идёт техническое перевооружение предприятия», — рассказал Лёвочкин.

В феврале 2019 года о сборке первого образца двигателя сообщил глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин. Тогда он отметил, что по мощности этому двигателю нет равных. На вторую половину декабря 2019 года запланированы огневые испытания РД-171МВ. Предполагается, что первый аппарат будет поставлен заказчику в 2021 году.

Первый двигатель РД-171МВ для новейшей ракеты среднего класса Союз-5 «Иртыш» собран на подмосковном «НПО Энергомаш» и готовится к огневым испытаниям. По мощности ему нет равных в мире pic.twitter.com/YN5KrBn0iy

Военный историк Юрий Кнутов отметил, что данный тип двигателя является более экологически чистым, чем предыдущие модели, потому что он работает на паре кислород-керосин.

«Важно отметить, что эти двигатели более экологичные, потому что там используется в качестве окислителя кислород и топливо не такое ядовитое, как гептил, которое используется в старых ракетах. Переход на новые технологии — это реальный прорыв. На мой взгляд, он позитивно скажется на развитии всей космонавтики», — заявил Кнутов в интервью RT.

По его словам, создание РД-171МВ можно назвать прорывным для российской космической отрасли.

«Этот проект можно назвать прорывным, поскольку до этого у нас была одна сверхтяжёлая ракета «Энергия», которая создавалась всем Советским Союзом. Часть её технологий осталась в бывших советских республиках, поэтому многие элементы новой сверхтяжёлой ракеты приходится создавать заново», — сказал эксперт.

Читайте также:  Масло двигателя ваз 2121

Кнутов также подчеркнул, что обладание таким двигателем позволит России сохранить лидирующие позиции в двигателестроении.

«Сегодня самые полноценные двигатели делает только Россия, на втором месте идут США, а все остальные страны сильно отстают», — заявил он.

«Ни у одной страны нет подобных разработок»

По мнению академика Российской академии космонавтики Александра Железнякова, новый двигатель, как и его предшественник РД-171М, будет успешно конкурировать с зарубежными аналогами.

«Он успешно конкурирует уже более 30 лет и дальше будет конкурировать, потому что на данный момент продолжает оставаться самым мощным жидкостным ракетным двигателем в мире. Кроме того, ни у одной страны нет подобных разработок», — рассказал эксперт в интервью RT.

По его словам, продвижение этого двигателя на международном рынке связано с вопросами геополитики.

«Кроме Китая, вряд ли кто-то заинтересуется, поскольку это зависит от геополитической обстановки», — пояснил он.

Схожую точку зрения выразил и военный эксперт Михаил Тимошенко.

«Этот двигатель сможет конкурировать с иностранными разработками. США вряд ли будут заинтересованы в его покупке, потому что у них есть двигатель для тяжёлых ракет. Но интерес могут проявить Евросоюз и Китай, если, конечно, они захотят выводить на орбиту что-то тяжёлое», — сказал он RT.

В свою очередь, Моисеев заявил, что двигатель вряд ли пойдёт на экспорт, поскольку такие аппараты создаются под конкретные ракеты. Пока за рубежом нет ракет, совместимых с РД-171МВ.

«Для его покупки предполагаемый покупатель должен иметь соответствующую ракету. Им заинтересуются тогда, когда кто-то начнёт разрабатывать ракету, под которую он подойдёт, но пока таких ракет не разрабатывают и в планах ни у кого нет», — сказал эксперт.

Новый «Союз»

Активная фаза разработки ракеты среднего класса «Союз-5» началась в 2016 году. Планируется, что её будут использовать как для пилотируемых миссий, так и для коммерческих пусков. Старты будут осуществляться с космодромов Байконур и Восточный.

Для этих целей на Байконуре проводятся работы по модернизации стартового комплекса в рамках российско-казахстанского проекта «Байтерек».

«Союз-5» — ракета среднего класса, которую создали на замену ракете-носителю «Зенит». Производство «Зенита» прекратили в связи с ухудшением российско-украинских отношений», — пояснил Моисеев.

На второй ступени «Союза-5» будут использоваться два двигателя РД-0124МС — модернизированные двигатели от третьей ступени ракеты «Союз-2.1Б».

В 2018 году были завершены эскизные работы, после чего «Роскосмос» заключил госконтракт с РКК «Энергия» на сумму 61,2 млрд рублей на создание и испытание ракеты «Союз-5».

В рамках лётных испытаний, запланированных на 2022—2025 годы, с космодрома Байконур будут выполнены четыре запуска «Союза-5». Согласно планам, в 2023 году будет осуществлён пуск с новым российским пилотируемым кораблём «Федерация». Аппарат будет работать в беспилотном режиме. Годом позже должен быть произведён и пилотируемый запуск.

Производиться «Союз-5» будет в РКЦ «Прогресс».

Источник

Ракета Протон

Галерея РН Протон

Разработчик ГКНПЦ им. Хруничева
Статус Эксплуатируется
Первый полет 1965
Произведено пусков 409 (2015)

УР-500 Протон – советская/российская ракета-носитель тяжелого класса, разработанная в ОКБ-52 Челомея (ныне ГКНПЦ им. Хруничева) в 1960-хх годах.

История ракет Протон

В начале 1960-хх годов космическая гонка между СССР и США достигла апогея. Исследования космического пространства и появление огромного количества новых технологий и методик делало еще недавно разработанные ракеты морально устаревшими. Уже к началу 1960-хх руководство СССР приняло решение о создании нового поколения ракет, способных выводит в космос как большую полезную нагрузку, так и тяжелые сверхмощные ядерные заряды.

В конкурсе участвовали основные конструкторские школы: ОКБ Королева предложило ракету Н-1, ОКБ Янгеля тяжелую ракету Р-56, а ОКБ №52 под руководством Челомея предложило семейство ракет под наименованием УР – Универсальная Ракета. Челомей планировал создать сразу 4 унифицированные ракеты: легкую МБР УР-100, среднюю МБР УР-200, тяжелый носитель УР-500 и сверхтяжелый носитель УР-700.

По итогу конкурса было решено отказаться от варианта легкой ракеты. ОКБ №52 получило заказ на среднюю МБР и тяжелый носитель. Заказ на сверхтяжелый носитель получил Королев со-своей Н-1.

Изначально, УР-500 предполагал «пакетную» схему, составленную из четырех параллельно соединенных ракет УР-200, с третьей ступенью, так же созданной на базе УР-200. Со-временем от такой схемы отказались в пользу тандемной, хотя верхние ступени все же были созданы из УР-200.

Для УР-500 были адаптированы двигатели РД-253, разработанные в КБ Глушко. В свое время этот двигатель был отвергнут Королевым в проекте Н-1 из-за применяемого в нем токсичного топлива. Было решено применить эту технологию с УР-500, хотя токсичность топлива до сих пор является главной претензией к ракетам Протон.

Над проектом надвисла серьезная опасность закрытия после отставки поддерживавшего его Хрущева. Проект УР-200 был закрыт, как дублировавший уже действующие проект МБР Р-9. Однако, после длительного противостояния политиков и инженеров УР-500 было решено сохранить в гражданской версии.

Первый пуск двухступенчатой версии УР-500 совершил в 1965 году с грузом массой в 8,4 тонны. Всего, за 1965-1966 годы было осуществлено 4 запуска, доставивших в космос спутники Протон. Изначально ракету планировали назвать Геркулес, но из-за того, что первые 2 года УР-500 доставляла в космос спутники Протон, то и ее саму стали так называть.

Читайте также:  Меняю двигатель газ 402

Тогда же началась разработка тяжелой версии Протон-К – уже трехступенчатой для возможности полетов к Луне. Эта ракета взлетела в 1967 году с прототипом будущего корабля для облета Луны.

Тем не менее, Лунная программа СССР не увенчалась успехом: из 11 запусков Протона-К и лунным кораблем полностью успешным признали только 1, а всего из 21 запуска Протона-К успешными признали лишь 6. Вкупе с неудачными запусками ракет Н-1 и тем фактом, что в 1969 году Аполлон-11 достиг Луны, в СССР программа была свернута.

Из-за высокой аварийности и большого количества доработок Протон-К была принят на вооружение только к 1978 году после 61 осуществленного пуска.

Протон-К использовалась для запуска различных научных, военных и гражданских космических аппаратов. Ракета использовалась для выведения полезной нагрузки на низкие орбиты, четырёхступенчатый — для выведения космических аппаратов на высокие. В зависимости от модификации ракета была способна вывести до 21 т полезной нагрузки на орбиту высотой 200 км и до 2,6 т на геостационарную орбиту.

В первом десятилетии XXI века ракета Протон-К сменилась модернизированной версией Протон-М, которая успешно эксплуатируется в России.

Конструкция ракет Протон

УР-200

Базовая УР-500 была двухступенчатой ракетой, у которой первая ступень – более мощная, была разработана специально, а вторая ступень унаследована от УР-200. Ракета могла вывести до 8,4 тонн груза на низкую орбиту.

Первая ступень семиблочная: один центральный, окруженный шестью боковыми блоками. Центральный блок включает хвостовой отсек, переходный отсек и бак окислителя, двигателей нет. Боковые блоки содержат хвостовые отсеки с двигателями РД-253, топливных баков и передних отсеков.

Вторая ступень состоит из переходного, топливного и хвостового отсеков. Оснащается тремя двигателями РД-0210 и одним РД-0211 (может обеспечивать наддув топливных баков).

Протон-К

Появление модификации Протон-К потребовало внести ряд изменений во вторую ступень базовой ракеты для обеспечения возможности добавления третьей и четвертой ступени. Это позволило увеличить массу полезной нагрузки и работать на более высоких орбитах.

Мощность двигателей первой ступени была увеличена на 7,7% (обновленные двигатели получили индекс РД-275).

Во второй ступени были увеличены топливные баки и изменилась конструкция переходного отсека между первой и второй ступенями.

Третья ступень – новая для УР-500 – состоит из приборного, топливного и хвостового отсеков. Ее разработали на базе второй ступени, но укоротили и установили 1 двигатель РД-0212 + небольшой рулевой двигатель РД-0214.

Протон-М

К 2012 году основной ракетой России стала обновленная модификация Протон-М. Она создана на базе модификации «К», но в нее был внесен ряд изменений, в первую очередь, в систему управления. Благодаря этому ракета эффективнее сжигает топливо, отработанные ступени возвращаются на Землю более точно, получает возможность маневрировать в космосе, а так же позволяет устанавливать более габаритные грузы. Так же двигатели РД-275 были заменены на РД-276, что увеличило на 650 кг массу забрасываемого на ГПО груза.

Все ступени используют топливо, составленное из несимметричного диметилгидразина (НДМГ или гептил) и тетраоксида азота. Это топливо позволило упростить двигатели, но считается крайне токсичным.

Разгонные блоки

Для окончательного выведения груза на орбиту и маневрирования в космосе используются разгонные блоки ДМ и Бриз-М.

Блок ДМ (изначально Блок Д) создавался в ОКБ-1 Королева. После модернизации до версии ДМ блок мог работать в космосе до 9 часов с тремя возможными запусками. Сейчас на его базе создаются новые модификации.

Блок Бриз-М предназначен для ракет Протон-М и Ангара и является универсальной и наиболее активно применяющейся системой. Блок позволяет увеличить массу нагрузки до 3,5 тонн на ГСО. Впервые был запущен в 2001 году.

Видео запуска ракеты-носителя Протон-М

Эксплуатация ракет Протон

Разработка ракеты-носителя явилась одной из основных программ в советской космонавтике. Несмотря на череду неудач в первые годы своего существования, наряду с «семёркой» (РН Восток, РН Союз и др.), Ракета Протон стала одной из наиболее используемых ракет-носителей в советской и позже в российской космонавтике. Со временем первоначальные ошибки конструкции были отработаны, и в настоящее время «Протон» является одним из самых надёжных носителей из когда-либо созданных.

Ракета Протон изготавливается на ГКНПЦ им. Хруничева. Собранные элементы ракет доставляются на космодромы по железной дороге. Окончательная сборка ракеты и подготовка к пуску осуществляется на космодроме на площадке 92А-50.

Пуски осуществляются с космодрома Байконур. Из четырех пусковых прощадок, построенных для ракеты в советский период эксплуатируются три: площадки 81Л, 81П и 200Л.

Специально для продвижения коммерческих пусков была учреждена международная компания International Launch Services (ILS). На 2011 год под эгидой ILS было проведено 72 пуска.

Начиная с 1965 года РН Протон в трех своих модификациях запускалась 409 раз (2015 год) из которых 27 пусков были неудачными и 20 частично неудачными.

Планируется, что к 2020 годам ракета уступит место новой, более совершенной и экологичной ракете Ангара.

Конструкция модификаций ракет Протон

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector