что такое разгонный блок у ракеты
Разгонный блок
См. также
Исторические РН |
---|
Монтаж разгонного блока «Бриз-М» |
Маршевый ЖРД, имеющий возможность многократного (не менее 10) включения, установлен в нише, внутри топливного бака центрального блока. ЖРД малой тяги, работающие на тех же компонентах топлива, что и маршевый двигатель, обеспечивают ориентацию и стабилизацию РБ во время автономного полета, а также поджатие топлива в баках при запусках маршевого двигателя. Установленная в приборном отсеке инерциальная система управления обеспечивает управление полетом РБ «Бриз-М» и его бортовыми системами. РБ оснащен также системой энергопитания и аппаратурой для сбора телеметрической информации и для внешнетраекторных измерений. При создании РБ «Бриз-М» большое внимание было уделено улучшению его эксплуатационных свойств. Так, в частности, заправку РБ компонентами топлива предусматривается производить в заводских условиях с последующей ампулизацией блока.
Кислородно-водородный разгонный блок |
Система управления и бортовой измерительный комплекс КВРБ создаются на базе аналогичных систем разгонного блока «Бриз-М». Электронные блоки этих систем установлены на верхнем переходнике. Переходник имеет также стыковочный элемент для установки на КВРБ космических аппаратов как российского, так и иностранного производства. Рассматриваются два варианта маршевого двигателя КВРБ: РД-0146 разработки КБХА и КВД-1М разработки КБХМ. Двигатель РД-0146 создается на базе американского двигателя RL10A-4-1 совместно КБ химавтоматики и компанией Pratt & Whitney. Изготавливаться двигатель будет в Воронеже. Маршевый двигатель имеет тягу в пустоте около 10 тс. Он крепится в карданном подвесе для управления направлением вектора тяги по тангажу и рысканию. Для управления по вращению устанавливаются два блока рулевых микродвигателей.
Возможен многократный запуск двигателя для вывода полезной нагрузки в заданную точку. Проставка двигательного отсека позволяет блоку при минимальных изменениях стыковаться с РН «Протон-М», «Ангара» и другими носителями. Заправка топливом, сжатыми газами, обеспечение температурных режимов пожаробезопасности, электрические связи осуществляются через отрывные бортовые разъемы, находящиеся на самом блоке. Число магистралей и электрических связей с РН минимально, что упрощает адаптацию РБ к различным носителям.
Головным изготовителем КВРБ будет Ракетно-космический завод (РКЗ) ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Работа над эскизным проектом ведется в тесном взаимодействии с технологическими службами завода и КБ «Салют»,так как часть необходимых технологий уже освоена опытным производством КБ «Салют» при изготовлении индийского блока 12КРБ. Баки и часть конструкции блока покрыты комбинированной теплоизоляцией, а весь блок находится под головным обтекателем. Пространство между КВРБ и обтекателем разбито диафрагмами на несколько зон для обеспечения пожаробезопасности и необходимых температурных режимов.
Разгонные блоки ракет-носителей
Важнейшей составной частью системы средств выведения являются разгонные блоки (РБ), называемые также межорбитальными буксирами. Разгонные блоки обеспечивают перемещение выводимых полезных грузов с орбиты на орбиту или направление их на отлетные и межпланетные траектории. Для этого РБ должны иметь возможность выполнять один или несколько маневров, связанных с изменением скорости полета, для чего в каждом случае предполагается включение маршевого двигателя. Между этими включениями следуют продолжительные (до нескольких часов) участки пассивного полета по переходным орбитам или траекториям. Таким образом, любой РБ должен иметь маршевый двигатель многократного включения, а также дополнительную реактивную систему или двигательную установку, обеспечивающую ориентацию и стабилизацию движения РБ с КА и создание условий для запуска маршевого двигателя. При этом управление работой его двигателей может осуществляться как от системы управления КА, так и от автономной системы управления самого РБ. В последнем случае он должен иметь специальный приборный отсек для ее размещения.
Разгонный блок «ДМ» предназначен для применения на РН «Протон-К»,»Протон-М» и «Зенит-3». В 1974 г. прошел первые летные испытания для запуска КА на геостационарную орбиту разгонный блок «Д», созданный в конце 1960-х гг. для лунной экспедиции. В последующем он был модернизирован, и с 1976 г. для запуска КА на ГСО используется его модификация — блок «ДМ».
При выведении КА на ГСО РН может работать по двух- или трехимпульсной схеме. При этом в зависимости от долготы стояния КА на ГСО меняются время нахождения РБ на промежуточных орбитах и соответственно общее время полета, которое может составлять от 7 до 21 ч. Во время полета РБ может функционировать или полностью в автономном режиме, или управляться по радио-каналам с Земли.
Двигатель разгонного блока ЖРД РД-58М многократного запуска с турбонасосной системой подачи выполнен по схеме с дожиганием окислительного газа. Работает на компонентах топлива: окислитель — жидкий кислород, горючее — керосин (РГ-1). Двигатель закреплен в карданном подвесе на внутреннем ярусе двухъярусной фермы. Такая установка двигателя позволяет производить управление по каналам тангажа и рыскания. Для управления по крену используется поворотное сопло,работающее на горячем генераторном газе. В состав ЖРД РД-58М входят также блок многократного запуска и агрегаты автоматики с пневмоуправлением. Кроме того, на РБ установлены два двигателя сис-темы обеспечения запуска, которые закреплены на нижнем днище бака горючего и предназначены для создания начальной осе-вой перегрузки. Они включаются перед запуском основного ЖРД. Для предотвращения теплового воздействия истекающей газовой струи на элементы конструкции и ЖРД используется донная защита, которая представляет собой сваренный из трубок каркас, обтянутый ЭВТИ.
Приборный отсек выполнен в виде герметичного торообразного контейнера и закреплен на внутреннем и внешнем ярусах верхней фермы. Контейнер изготовлен разъемным и содержит приборы системы управления, а также воздушно-жидкостную систему терморегулирования. Разгонный блок «ДМ» комплектуется коническим и цилиндрическим переходниками, которые связывают его с РН. При отделении РБ от третьей ступени РН конический переходник отделяется вместе со ступенью, а через некоторое время сбрасывается и ци-линдрический переходник. Масса сухого блока без сбрасываемых элементов — 2200 кг, максимальная длина — 6,26 м, максимальный диаметр — 4,1 м, масса КРТ и газов — 15 095 кг.
Разгонный блок «Фрегат» создан в НПО им. С.А. Лавочкина для использования в составе РН «Союз-2». Он допускает до 20 включений маршевого двигателя в полете и имеет запас топлива на борту до 5350 кг. ЖРД работает на компонентах топлива AT + НДМГ. Топливо размещено в четырех сферических баках. Еще две такие же сферические емкости используются в качестве приборных контейнеров. Все шесть сфер размещены вокруг маршевого двигателя, камера которого установлена в карданном подвесе. Силовая рама кардана крепится к четырем кронштейнам, каждый из которых приварен к соответствующему топливному баку. На РБ «Фрегат» имеется также двигательная установка ориентации и обеспечения запуска маршевого двигателя. Ее работа основана на каталитическом разложении гидразина, запас которого (-85 кг) размещен в двух небольших сферических баках. Наддувбаков, обеспечивающий вытеснительную подачу всех компонентов топлива, осуществляется гелием. Первый запуск РБ «Фрегат» по программе летных испытаний успешно осуществлен 9 февраля 2000 г. в составе РН «Союз».
В ГКНПЦ им. М.В. Хруничева создан разгонный блок «Бриз-М», предназначенный для замены блоков серии «Д»/»ДМ» и использования в составе РН «Протон-К» и «Протон-М». Новый разгонный блок позволит повысить массу полезной нагрузки, доставляемой на геостационарную орбиту, до 3 т. С 1999 г. РБ «Бриз-М» проходит летные испытания.
РБ «Бриз-М» состоит из центрального блока и окружающего его сбрасываемого тороидального дополнительного топливного бака. Топливный отсек цилиндрический с совмещенным днищем при переднем размещении бака окислителя. Верхнее днище бака окислителя сферическое, а нижнее имеет сложную форму и образует полусферическую нишу. Эта ниша проходит через бак горючего и образована внутренней конической обечайкой бака. Коническая обечайка приварена вверху к нижнему сферическому днищу бака окислителя, а внизу — к нижнему сферическому днищу бака горючего.
Маршевый ЖРД, имеющий возможность многократного (не менее 10) включения, установлен в нише, внутри топливного бака центрального блока. ЖРД малой тяги, работающие на тех же компонентах топлива, что и маршевый двигатель, обеспечивают ориентацию и стабилизацию РБ во время автономного полета, а также поджатие топлива в баках при запусках маршевого двигателя. Установленная в приборном отсеке инерциальная система управления обеспечивает управление полетом РБ «Бриз-М» и его бортовыми системами. РБ оснащен также системой энергопитания и аппаратурой для сбора телеметрической информации и для внешнетраекторных измерений. При создании РБ «Бриз-М» большое внимание было уделено улучшению его эксплуатационных свойств. Так, в частности, заправку РБ компонентами топлива предусматривается производить в заводских условиях с последующей ампулизацией блока.
Принципиальной особенностью конструкции РБ «Бриз-М» является использование многих систем и агрегатов от РБ «Бриз-КМ», созданного для РН «Рокот». Для повышения грузоподъемности РБ «Бриз-М» на нем применены сбрасываемые тороидальные топливные баки помимо основных на центральной части блока. Кислородно-водородный разгонный блок (КВРБ) разрабатывается в ГКНПЦ им. М.В. Хруничева для использования с РН «Протон-М», а в перспективе — с РН тяжелого класса «Ангара». Создание КВРБ потребовалось для вывода на высокие орбиты перспективных российских космических аппаратов и расширения спектра услуг на рынке коммерческих пусков. Прообразами этого блока стали нереализованный проект ГКНПЦ им. М.В. Хруничева криогенного разгонного блока «Шторм» и созданный для индийской РН GSLV кислородно-водородный блок 12КРБ.
В ходе проектирования КВРБ были также разработаны несколько его вариантов для применения в составе РН «Зенит» и Arian-5, однако эти варианты пока не нашли своих заказчиков. КВРБ выполнен по одноступенчатой схеме и состоит из верхнего переходника, бакового отсека, двигательного отсека и проставки между КВРБ и РН. Баки КВРБ — несущие, расположены последовательно: сверху — бак жидкого кислорода, снизу — бак жидкого водорода.
Система управления и бортовой измерительный комплекс КВРБ создаются на базе аналогичных систем разгонного блока «Бриз-М». Электронные блоки этих систем установлены на верхнем переходнике. Переходник имеет также стыковочный элемент для установки на КВРБ космических аппаратов как российского, так и иностранного производства. Рассматриваются два варианта маршевого двигателя КВРБ: РД-0146 разработки КБХА и КВД-1М разработки КБХМ. Двигатель РД-0146 создается на базе американского двигателя RL10A-4-1 совместно КБ химавтоматики и компанией Pratt & Whitney. Изготавливаться двигатель будет в Воронеже. Маршевый двигатель имеет тягу в пустоте около 10 тс. Он крепится в карданном подвесе для управления направлением вектора тяги по тангажу и рысканию. Для управления по вращению устанавливаются два блока рулевых микродвигателей.
Возможен многократный запуск двигателя для вывода полезной нагрузки в заданную точку. Проставка двигательного отсека позволяет блоку при минимальных изменениях стыковаться с РН «Протон-М», «Ангара» и другими носителями. Заправка топливом, сжатыми газами, обеспечение температурных режимов пожаробезопасности, электрические связи осуществляются через отрывные бортовые разъемы, находящиеся на самом блоке. Число магистралей и электрических связей с РН минимально, что упрощает адаптацию РБ к различным носителям.
Головным изготовителем КВРБ будет Ракетно-космический завод (РКЗ) ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Работа над эскизным проектом ведется в тесном взаимодействии с технологическими службами завода и КБ «Салют»,так как часть необходимых технологий уже освоена опытным производством КБ «Салют» при изготовлении индийского блока 12КРБ. Баки и часть конструкции блока покрыты комбинированной теплоизоляцией, а весь блок находится под головным обтекателем. Пространство между КВРБ и обтекателем разбито диафрагмами на несколько зон для обеспечения пожаробезопасности и необходимых температурных режимов.
Коммерческие средства дистанционного зондирования Земли из космоса только начинают свое развитие. Сельское хозяйство, региональное развитие, строительство, добывающая промышленность все шире используют данные ДЗЗ. Существующие космические средства ДЗЗ, такие как Spot, Landsat и т.п., не являются чисто коммерческими, несмотря на рыночные принципы распространения получаемой информации. Эти системы субсидируются государственными органами, так как на современном этапе их…
Национальный центр космических исследований КНЕС (CNES) ведет как гражданские, так и военные космические программы (во взаимодействии с МО). Создана военная система спутниковой связи Sirakus (1988 г.) на основе КА Telecom. С 1995 г. запускаются разведывательные КА Helios, созданные на базе КА Spot. Ведется разработка КА Helios-2 с участием других европейских стран. Продолжается эксплуатация КА ДЗЗ…
Впервые в истории ракетно-космической техники реализуется крупнейший международный проект — создание Международной космической станции. Ранее выполненные и реализуемые в настоящее время космические программы уступают проекту МКС по масштабу и объему задач, составу стран-участниц и организаций-соисполнителей, ответственности за решение вопросов надежности и безопасности в процессе создания и длительной эксплуатации МКС. Вопросам обеспечения надежности и безопасности уделялось…
Решение всей совокупности сложных конструкционных, схемотехнических и технологических задач при разработке, создании и эксплуатации космических средств невозможно без широкого развития и внедрения результатов космического материаловедения. При разработке космических средств требуются новые материалы, которые должны выдерживать нагрузки космических полетов (высокие температура и давление, вибрационные нагрузки на этапе выведения, низкие температуры космического пространства, глубокий вакуум, радиационное воздействие,…
Космодром — это оборудованная в инженерном отношении территория, на которой размещены функционально увязанные между собой сооружения и технические средства, обеспечивающие прием с заводов-изготовителей и хранение элементов ракетно-космической техники, подготовку средств выведения и космических аппаратов и их пуск. При использовании многоразовых средств выведения на космодроме могут быть созданы ремонтно-профилактические позиции для обеспечения послеполетного обслуживания этих средств….
Основу комплексов средств автоматизации (КСА) центров управления полетом КА и центров обработки информации, эксплуатируемых в НАКУ в 1990-х гг., составляли малопроизводительные вычислительные системы второго и третьего поколений, более 50 % которых многократно выработали установленный ресурс, устарел и морально и физически (ЭВМ серии СМ, М-222, ВК-2М45/46, «Эльбрус-1» и др.) Уровень автоматизации управления КА составлял 70-80%. Неудовлетворительное…
Космические средства выведения представляют собой сложные технические транспортные системы, предназначенные для доставки полезных нагрузок в космическое пространство на заданные орбиты. Все существующие космические средства выведения, а также средства, эксплуатация которых будет осуществляться в обозримой перспективе (25…30 лет), имеют в своей основе принцип реактивного движения. Первые сообщения о применении устройств, использующих этот принцип, появились в китайских…
Великобритания эксплуатирует военные КА связи Skynet, участвует в управлении КА связи НАТО. Великобритания считается крупнейшим в Европе (и вторым в мире) потребителем космической информации с разных КА многих стран и организаций. Результаты обработки данных (включая снимки с метео-КА и КА ДЗЗ), накопленные за ряд лет, могут использоваться в военных целях, например во время кризисных ситуаций….
Международное сотрудничество в области коммерческих космических программ в 1980-1990 гг. существенно расширилось. Вслед за организацией первых консорциумов Intelsat, Inmarsat последовало создание значительного числа всемирных и региональных систем и программ — Comsat, Landsat, Meteosat, Eutelsat, Panamsat, Asiasat, Iridium, GlobalStar и т.п. В 1998 г. начато создание Международной космической станции. Основные особенности этапа: значительное увеличение объема работ,…
Развитие средств выведения полезных грузов в космическое пространство (ракет-носителей) в нашей стране шло по нескольким направлениям. Первое направление, возникшее в 1957 г., связано с созданием ряда РН на базе межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) Р-7. Эта МБР была разработана в знаменитом ОКБ-1 (с 1966 г. — Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ), с 1974 г. —…
«Бриз-М»
Первый запуск комплекса “Протон-М”– “Бриз-М” состоялся 7 апреля 2001 года.
Фотографии
Тактико-технические характеристики разгонного блока “Бриз-М”
Характеристика
РБ «Бриз-М»
Разгонный блок, состоящий из центрального блока на базе РБ «Бриз-КМ» и окружающего его сбрасываемого дополнительного топливного бака тороидальной формы.
в составе РН “Протон-М”, РН “Ангара-А3” и “Ангара-А5”
• предельно малые габариты;
• возможность выведения тяжелых и крупногабаритных КА;
• возможность длительного функционирования в полете
Заправляемый запас топлива (АТ+НДМГ), т
Тип, количество и тяга в пустоте двигателей
ЖРД 14Д30 (1 шт.), 2.0 тс (маршевый),
ЖРД 11Д458 (4 шт.) по 40 кгс (двигатели коррекции),
17Д58Э (12 шт.) по 1.36 кгс (двигатели ориентации и стабилизации)
Число включений маршевого двигателя
Максимальное время автономного полета, час.
не менее 24 (по ТТЗ)
Год первого полета
«Бриз-КМ»
«Бриз-КМ» используется в качестве третьей ступени ракеты-носителя легкого класса «Рокот». Маршевый двигатель РБ «Бриз» имеет возможность многократного включения, что позволяет реализовать различные схемы выведения космических аппаратов, в том числе групповой запуск космических аппаратов на одну или несколько различных орбит.
Аппаратура разгонного блока «Бриз» способна обеспечить высокую точность выведения космических аппаратов на орбиту, необходимую ориентацию полезного груза и, при необходимости, его энергоснабжение в орбитальном полете продолжительностью до 7 часов.
Фотографии
Тактико-технические характеристики разгонного блока “Бриз-КМ”
Характеристика
РБ «Бриз-КМ»
Моноблок с коническим баковым отсеком и маршевым двигателем, расположенным в нише бака “Г”.
в составе РН “Рокот” в качестве III ступени
Возможность маневрирования в полете.
Заправляемый запас топлива (АТ+НДМГ), т
Тип, количество и тяга в пустоте двигателей
ЖРД С5.98 (1 шт.), 2.0 тс (маршевый),
ЖРД 11Д458 (4 шт.) по 40 кгс (двигатели коррекции),
17Д58Э (12 шт.) по 1.3 кгс (двигатели ориентации и стабилизации)
Число включений маршевого двигателя
Максимальное время автономного полета, час.
Год первого полета
(три успешных пуска близких прототипов в период 1990-1994 гг.)
«12 КРБ»
Кислородно-водородный разгонный блок 12КРБ разработан и изготовлен в Государственном космическом научно-производственном центре им. М.В.Хруничева по соглашению с Индийской организацией космических исследований (ИСРО) для новой индийской ракеты-носителя GSLV. 12КРБ является третьей ступенью РН GSLV.
В качестве маршевого двигателя используется жидкостной двигатель на криогенных компонентах топлива (жидкий кислород и жидкий водород), разработанный Конструкторским бюро химического машиностроения им. А.М.Исаева. Топливные баки 12КРБ изготавливаются из высокопрочных алюминиевых сплавов. Для поддержания тепловых режимов криогенных компонентов топлива во время предстартовой подготовки и в процессе полета топливные баки и элементы конструкции 12КРБ покрыты снаружи комбинированной теплоизоляцией.
Разгонный блок 12КРБ в составе ракеты GSLV обеспечивает выведение на геопереходную орбиту космических аппаратов массой до 2,5 тонн с индийского космодрома Шрихарикота-Шар.
18 апреля 2001 г. проведен первый успешный пуск индийской ракеты GSLV с криогенным разгонным блоком 12КРБ. К настоящему моменту осуществлено 4 успешных пуска разгонного блока в составе индийской ракеты-носителя GSLV.
Научно-технический задел полученный при разработке блока 12 КРБ, в настоящее время широко используется при создании кислородно-водородного разгонного блока РБ КВТК для ракеты-носителя тяжелого класса «Ангара-А5″.
Тактико-технические характеристики кислородно-водородного разгонного блока 12КРБ
12 КРБ (модернизированный)
в составе индийской РН “GSLV”
Возможно использование криогенного разгонного блока 12КРБ в качестве прототипа с проведением работ по адаптации к предполагаемым ракетам-носителям.
Заправляемый запас топлива маршевого двигателя (О 2 +Н 2 ), т
Параметры маршевого двигателя КВД 1:
— удельный импульс, с
— количество включений в полете
Год первого полета
18 апреля 2001 года
В настоящее время ФГУП ГКНПЦ им.М.В. Хруничева разрабатывает кислородно-водородный разгонный блок (РБ) КВТК, который позволит существенно расширить возможности ракеты космического назначения (РКН) тяжелого класса «Ангара-А5» по одиночному и групповому выведению космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты.
Конструктивно разгонный блок КВТК включает несущий бак горючего (жидкого водорода), подвесной бак окислителя (жидкого кислорода), межбаковый и приборный отсеки изогридной конструкции изготовленные из углепластика. КВТК устанавливается на ракете-носителе посредством нижней проставки, которая остается на ракете при его отделении.
Баки разгонного блока покрыты теплоизоляцией на основе пенопласта «Изолан» и многослойной экранно-вакумной изоляцией, что позволяет выполнять длительный (до 9 часов) полет в условиях космического пространства и осуществлять многократное (до 5 раз) включение маршевого двигателя.
Проектно-конструкторский задел и производственная кооперация, сложившаяся в процессе создания РБ КВТК, позволят разработать на его основе систему криогенных РБ и межорбитальных буксиров, имеющих высокую степень унификации конструкции, двигательной установки и бортового оборудования. За счет чего обеспечивается снижение технических рисков, сроков и стоимости, разработки российских средств выведения, используемых для запуска полезной нагрузки на высокоэнергетические орбиты и поддержание их транспортной эффективности в долгосрочной перспективе.
РД0146. РД0146Д. Ракета-носитель «Ангара-А5»
окислитель,
горючее
жидкий водород
жидкий водород
жидкий СПГ
высота
диаметр среза сопла
диаметр среза сопла с насадком
Универсальный разгонный блок (РБ) «Фрегат»
Создан в НПО им. С.А. Лавочкина и предназначен для использования в составе ракет-носителей среднего и тяжелого класса с целью выведения космических аппаратов на различные заданные орбиты.
Базовый РБ «Фрегат» положил начало целому семейству высокоэффективных разгонных блоков, которые созданы и создаются на его основе. Применение на РБ «Фрегат» дополнительных топливных ёмкостей и сбрасываемого блока баков (РБ «Фрегат-МТ» и РБ «Фрегат-СБ») позволили существенно увеличить массу заправляемого топлива и, тем самым, повысить эффективность разгонного блока.
Основой конструктивно-компоновочной схемы РБ «Фрегат» является блок баков, построенный по моноблочной несущей схеме. Он имеет торосферическую конфигурацию, состоящую из шести сваренных между собой сферических емкостей, разделенных сферическими донышками. Четыре из них являются баками окислителя и горючего, две ёмкости являются отсеками для размещения бортовых приборов и оборудования (один из них герметичен).
В одном из контейнеров (герметичном) размещается моноблок системы управления, включая аппаратуру спутниковой навигации (АСН) и вентиляторы системы обеспечения теплового режима, в другом (негерметичном) – малый приборный отсек, служебные блоки, а также шаробаллоны высокого давления МДУ и ДУ СОЗ.
РБ «Фрегат» обладает следующими особенностями:
В состав РБ «Фрегат» входят следующие системы:
Разгонный блок «Фрегат-МТ» (со средними дополнительными ёмкостями) представляет собой модернизированный ;РБ «Фрегат», и используется для запуска КА с космодрома «Куру» (Французская Гвиана). Модернизация заключается в адаптации радиотелеметрической системы РБ для работ с Европейской сетью наземных станций слежения.
На май 2016 года совершено 58 запусков РБ «Фрегат» различных модификаций и выведено более 100 космических аппаратов российского и иностранного производства.
Основные характеристики
| | |