Материал: Основы проектирования РН Куренков
Таблица 17.4. Варианты модификации ракеты-носителя «Союз»
Тип РН |
Масса |
Основные отличия |
|
КА, т |
|||
|
|
||
|
|
|
|
«Союз» |
7,150 |
- |
|
|
|
|
|
«Союз ФГ» |
7,4 |
Малая модернизация ДУ и ПГС. |
|
|
|
Использование РБ «Фрегат». |
|
|
|
Увеличенные габариты ГО |
|
|
|
|
|
«Союз -2-1а» |
7,4 |
Модернизация используемых ДУ. |
|
(«Союз-СТ») |
|
Цифровая система управления. |
|
|
Увеличенные габариты ГО. |
||
|
|
||
|
|
Высокая точность параметров орбит выведения |
|
|
|
|
|
«Союз -2-1б» |
8,35 |
Замена двигателя третьей ступени на новый дви- |
|
|
|
гатель разработки КБХА |
|
|
|
|
|
«Онега» |
14 |
Третья ступень «кислородно-водородная» с уве- |
|
|
|
личенным диаметром ракетного блока |
|
|
|
|
Ранние проекты РН «Союз-2-2а» имели название «Ямал» [37] и «Аврора» [39]. Диаметр верхней части центрального блока А и диаметр ракетного блока И увеличены по сравнению с базовым вариантом до 3,45 м. На второй ступени РН «Союз-2-2а» предполагается устанавливать двигатель НК-33.
На рис. 17.10, а представлена РН «Союз-2-1б» («Союз-2») [101], которая является дальнейшей модернизацией РН «Союз-2-1а». Модернизация осуществляется с целью повышения грузоподъемности и расширения номенклатуры запускаемых космических аппаратов.
На рис. 17.10, б представлена двухступенчатая РКН лёгкого класса «Союз-2-1в» («Союз-1») c блоком выведения «Волга» [84]. Ракета предназначена для запуска КА массой от 1400 до 3000 кг на различные орбиты высотой до 1500 км и наклонением от 62,8 до 98,7 градусов со стартового комплекса «Союза-2», имеет стартовую массу - до 160 т, общую длину - 43.14 м, максимальный диаметр по головному обтекателю - 3.0 м, Она разрабатывалась на базе РН «Союз-2» этапа 1б, с максимальным заимствованием элементов конструкции, бортовых систем, производственно-технологической базы, технического и стартового комплексов, что позволяло существенно снизить затраты на разработку.
376
а) |
б) |
Рис. 17.10. Ракеты-носители "Союз-2-1б"[101] и «Союз-2-1в» [84]
377
Первый пуск РН «Союз 2-1в» с блоком выведения «Волга» состоялся 28 декабря 2014 года с космодрома Плесецк. Полезная нагрузка - малый КА научного назначения «АИСТ» (совместная разработка ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» СГАУ) и калибровочные капсулы.
Основные параметры ступеней ракеты приведены в табл. 17.5.
Таблица 17.5. Характеристики ракеты-носителя "Союз-2-1в" [84]
Параметры |
РБ первой ступени |
|
РБ второй |
Блок выведения |
||
|
ступени |
«Волга» |
||||
|
|
|
|
|||
Габариты: |
|
|
|
|
|
|
-длина, м |
27,37 |
|
|
6,745 |
1,025 |
|
|
|
|
|
|
|
|
-диаметр (мин./ |
2,660/2,950 |
|
|
2,660 |
3,100 |
|
макс.), м |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
Масса заправ- |
129 |
|
|
26 |
1,19…1,79 |
|
ленного РБ, т |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
Тип конструкции |
Несущие баки, каркасные отсеки |
Подвесные баки в |
||||
из алюминиевых сплавов |
силовом каркасе |
|||||
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
НК-33 маршевый + |
|
|
|
Маршевый |
|
|
РД-0110Р рулевой |
|
|
РД-0124 |
||
|
|
|
(тягой 0,3 тс) |
|||
Двигатель |
общ. тягой 178.8 тс |
|
|
тягой 30 тс |
||
|
|
+ |
||||
|
у земли и 199.81 тс |
|
|
в пустоте |
||
|
|
|
управления |
|||
|
в пустоте |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Удельный |
2962 у земли, |
|
|
3518 в пустоте |
3008 в пустоте |
|
импульс, м/с |
3200 в пустоте |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
«Горячее», пиро- |
|
|
«Холодное», |
«Холодное», |
|
Тип разделения |
замки на меж- |
|
|
пирозамки |
пирозамки |
|
|
блочной ферме |
|
|
и толкатели |
и толкатели |
|
|
|
|
|
|
|
|
Система |
Цифровая. Ко- |
|
БЦВМ. Команд- |
Инерциальная |
||
мандные приборы, |
|
|||||
управления |
преобразователи |
|
|
ные приборы |
цифровая |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
Камеры двигателя |
|
Камеры марше- |
|
||
Органы |
РД-0110Р с углом |
|
|
вого двигателя |
Неподвижные |
|
качания ± 45°, |
|
|
РД-0124, |
|||
обеспечения |
рулевые машины с |
рулевые машины |
управляющие |
|||
управляемости |
гидравлическим |
|
|
с гидравличе- |
микроЖРД |
|
|
приводом |
|
|
ским приводом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
378 |
|
|
|
|
|
|
Блок первой ступени спроектирован как аналог центрального блока «А» РКН «Союз-2», от которого сохранена геометрия верхней конической части бака окислителя. Основные изменения относительно прототипа:
увеличение заправки компонентами (диаметр нижней части блока изменен с 2050 до 2660 мм);
применение нового межбакового отсека; использование опорных кронштейнов под опорные стрелы стар-
тового комплекса вместо кронштейнов навески боковых блоков; применение нового хвостового отсека с двигателями НК-ЗЗА и
РД-0110Р. Масса РД-0110Р составляет около 425 кг, а в сборе с силовым кольцом - 850 кг.
По конструкции баков и каркасных отсеков «Союз-2-1в» близок к остальным ракетам семейства: заимствование агрегатов и конструктивных элементов достигает 80%. Оригинальное решение - передача тяги с двигателя НК-ЗЗА непосредственно на коническое днище бака горючего.
Отметим, что исходный НК-33 работал на переохлажденном, а РД-0110 - на кипящем кислороде. При проектировании блока пришлось выбрать «компромиссную» температуру окислителя на входе в насосы, обеспечивающую надежную работу ДУ.
На хвостовом отсеке блока первой ступени устанавливаются четыре кронштейна под направляющие устройства стартового сооружения. Блок второй ступени 14С54 полностью заимствуется с блока третьей ступени «Союза-2» этапа 1б и носителя «Союз-ST-B».
Для обеспечения устойчивости, управляемости и работы систем регулирования «Союза-2-1в» используется система управления, взятая с «Союза-2-1б» с доработкой программно-математического обеспечения и изменением приборного состава.
Новые разработки
Самарское ОАО РКЦ "Прогресс" в качестве собственного инициативного проекта начало разработку нового современного носителя среднего класса - так называемый "Союз-5", макет которого показан на рис. 17.11. Основная цель этой разработки - оптимизация затрат на производство и эксплуатацию РН,
379
«Союз-5» - это двухступенчатый носитель с двумя боковыми блоками, в составе топлива применяется сжиженный природный газ. Энергетические возможности «Союз-5» позволят выводить на низкие орбиты восьмитонную нагрузку. Данный проект включён в программу НИР Роскосмоса "Магистраль".
Отметим, что в ОАО РКЦ "Прогресс" также ведутся исследования по созданию носителей сверхтяжелого класса: 75-тонных и 130-тонных.
Рис. 17.11. Макет РН «Союз-5»
17.3. Ракеты-носители с российским участием
Ракеты-носители Европейского космического агентства
Особенностью этого семейства является то, что оно составлено из ракет-носителей с участием России. Для продвижения ракетыносителя «Союз» на международный космический рынок в 1996 г. было создано российско-французское акционерное общество «Старсем» с участием Роскосмоса и ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс».
На рис. 17.12 представлены ракеты этого семейства РН: «Вега», «Союз-СТ», «Ариан-5» (имеет различные модификации) и проектируемая РН «Ариан-6» (на рисунке справа).
РН «Ариан-5» способна вывести КА массой 18 тонн на низкую орбиту или массой 6800 кг на геопереходную орбиту. Стартовая масса РН – до 770 тонн, высота - до 59 м, диаметр - до 5,4 м. В состав РН
380