Добро пожаловать на сайт космонавтики
РН Энергия.
 |
Двухступенчатая РН "Энергия" выполнена по пакетной схеме с параллельным расположением ступеней и боковым расположением полезного груза, в которой четыре боковых ракетных блока I ступени (блоки А) располагаются вокруг центрального ракетного блока II ступени (блока Ц). РН устанавливается на стартово-стыковочный блок (блок Я), предназначенный для ее стыковки с пусковой установкой (ПУ) стартового комплекса и обеспечения силовых, пневмогидравлических и электрических связей РН с ПУ и комплексом наземного оборудования при подготовке к пуску. Стартово-стыковочный блок служит опорным силовым элементом при сборке и транспортировке РН. После пуска ракеты стартово-стыковочный блок остается на пусковом устройстве и может использоваться повторно. Основные характеристики РН "Энергия" Двигательная
установка РН "Энергия" состоит из четырех четырехкамерных кислородно-керосиновых
двигателей РД-170 (по одному на каждом из четырех блоков I ступени
ракеты) и четырех однокамерных кислородно-водородных двигателей РД-0120
на центральном блоке II ступени, а также пневмогидросхемы, обеспечивающей
их функционирование. Двигатели РД-170, специально разработанные для
РН "Энергия", обладают рекордными параметрами и не имеют аналогов
за рубежом.
|
|
|
2400
|
Система автономного
управления РН "Энергия" на базе бортового цифрового вычислительного
комплекса обеспечивает высокую точность выведения полезного груза
в заданную область и широкие возможности РН по выходу из нештатных
ситуаций, в том числе и при отказе одного из двигателей РН. Высокая
степень автоматизации позволила учесть возможность многих нештатных
ситуаций - выход из них заранее заложен в программы. Иными словами
пятьсот нештатных ситуаций превратились в штатно-заложенные. В самых
сложных нештатных ситуациях автоматика приводит ракету в безопасное
состояние, и она останется в нем, пока не будет принято необходимое
решение. |
| в том числе масса ОК (полезного груза) | 105 |
|
| Вид топлива | ||
| -блок Ц | кислород-водород |
|
| -блок А | кислород-керосин |
|
| Габаритные размеры РН, м | ||
| -высота | 60 |
|
| -ширина | 18 |
|
| Габаритные размеры блока Ц, м | ||
| -длина | 58,1 |
|
| -диаметр | 7,7 |
|
| Габаритные размеры блока А, м | ||
| -длина | 38,3 |
|
| -диаметр | 3,9 |
|
При наличии в составе полезного груза элементов, сбрасываемых на активном участке полета, система управления формирует команду на их сброс, исходя из условия обеспечения падения отделяемых элементов в заданном районе. Отделение боковых ракетных блоков от центрального при израсходовании компонентов топлива в одном из блоков происходит по команде системы управления с помощью ракетных двигателей на твердом топливе. |
||
 |
Система
пожаро- и взрывопредупреждения предназначена для повышения безопасности
работ на стартовой позиции и предупреждения взрыва РН в полете при аварийных
утечках водорода и кислорода из центрального блока. |
||||
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Первый пуск ракеты-носителя был проведен с УКСС 15 мая 1987 года в 21 ч 30 мин по московскому времени. Вместо орбитального корабля "Буран" в качестве полезной нагрузки был использован макет космического аппарата "Скиф-ДМ". Пуск прошел успешно. Изменение всех параметров движения ракеты по времени полностью соответствовало данным предварительного моделирования.
Первый успешный пуск ракеты "Энергия" подтвердил, что создана универсальная
РН "Энергия" сверхтяжелого класса, не имеющая по своим возможностям аналогов
в мировом ракетостроении.
Второй пуск РН "Энергия", на этот раз с ОК "Буран" намечался на 29 октября
1988 года. Подготовка к запуску проходила успешно, метеоусловия были благоприятными,
скорость ветра не превышала 1 м/с. Все команды по циклограмме предстартовой
подготовки исполнялись нормально, оставалось отвести от ОК "Буран" переходный
стыковочный блок, но за 51 с до запуска двигательных установок РН "Энергия"
автоматизированная система подготовки пуска выдала команду "Автоматическое
прекращение пуска". Государственная комиссия приняла решение отложить
старт и слить низкокипящие компоненты топлива из ОК и РН. Анализ показал,
что отбой запуска произошел из-за несвоевременного отвода платы системы
азимутального наведения (прицеливания) РН и, следовательно, задержки с
отводом фермы, на которой она располагалась. После устранения всех замечаний
и докладов о готовности к повторному запуску было принято решение о проведении
повторной предстартовой подготовки и запуске 15 ноября 1988 года в 6 часов
утра московского времени.
Перенос пуска совпал с резким изменением погодных условий: 15 ноября 1988
года они были на грани установленных ограничений на пуск - порывы ветра
достигали 20 м/с, что превышало установленные ограничения. Пуск прошел
без замечаний. Все системы в полете работали нормально. Корабль был выведен
на орбиту с максимальной высотой 263 км и минимальной высотой 251 км.
Общее время полета ОК "Буран" составило 206 мин. Проделав все предпосадочные
маневры, он вышел точно на посадочную полосу, приземлился, пробежал 1620
м и остановился посреди посадочной полосы. Боковое отклонение составило
всего 3 м, а продольное - 10 м при скорости встречного ветра 17 м/с.
Впервые в мировой практике была проведена полностью автоматическая посадка
космического аппарата такого класса.
|
|
|
Ракета-носитель "Энергия" (зарубежное обозначение SL-17) выполнена по двухступенчатой схеме "пакет" с продольной компоновкой четырех блоков первой ступени вокруг центрального блока второй ступени и асимметричным расположением полезного груза. Стартовая масса ракеты может достигать 2400 тонн. Она позволяет выводить на околоземные орбиты полезную нагрузку более 100 тонн как в виде многоразового орбитального корабля, так и в виде самостоятельных крупногабаритных космических аппаратов.
В качестве третьей ступени могут использоваться и специальные разгонные ракетные блоки со своей системой управления, несущие полезную нагрузку. По такой схеме могут решаться задачи, связанные с выводом космических аппаратов на геостационарную орбиту, на траектории полета к Луне и планетам. Массы объектов, выводимых на стационарную орбиту, составят около 18 тонн, а разгоняемых по траектории полета к Луне - 32 тонны, Марсу и Венере - до 28 тонн.
Каждый блок первой ступени снабжен четырехкамерным
жидкостным ракетным двигателем (ЖРД), работающим на жидком кислороде и
углеводородном горючем. Тяга двигателя первой ступени составляет 740 тонн
у поверхности Земли и 806 - в пустоте.
Вторая ступень работает на кислородно-водородном топливе (окислитель -
жидкий кислород -186°С, горючее - жидкий водород -255°С) и имеет четыре
однокамерных ЖРД с тягой каждого 148 тонн у поверхности Земли и 200 -
в пустоте.
Запуск двигателей первой и второй ступеней осуществляется почти одновременно
перед стартом. Суммарная тяга в начале полета - около 3600 тонн. Принятая
схема позволяет уйти от проблемы запуска двигателей в невесомости и дополнительно
повышает надежность выведения.
Блоки первой ступени после выработки топлива отделяются
попарно от ракеты, затем разделяются и приземляются в заданном районе.
Они могут оснащаться средствами возвращения и посадки, которые размещаются
в специальных отсеках. Существуют проекты оснащения блоков первой ступени
складываемыми крыльями и системами автоматической посадки, что должно
позволить им совершать управляемый планирующий спуск и посадку на посадочную
полосу космодрома. После проведения диагностических, профилактических
и ремонтно-восстановительных работ возможно их повторное использование.
Центральный блок - вторая ступень - отделяется после набора суборбитальной
скорости и приводняется в заданном районе акватории Тихого океана. Такая
схема выведения позволяет исключить засорение околоземного пространства
отработанными крупногабаритными фрагментами ракет-носителей и снизить
потребные энергозатраты выведения. Доразгон до орбитальной скорости выполняют
двигательные установки полезного груза, орбитального корабля или разгонного
блока, тем самым выполняющие функции третьей ступени.
|
Этапы выведения полезной нагрузки на
орбиту ИСЗ
|
||
 |
 |
 |
|
Старт |
Этап работы ЖРД второй ступени |
Довыведение на опорную орбиту ИСЗ |
Сборка ракеты в пакет, ее транспортировка на специальном агрегате-установщике из монтажно-испытательного корпуса на стартовую позицию, обеспечение силовых, пневмогидравлических и электрических связей с пусковым устройством ведутся с использованием переходного стартово-стыковочного блока (ступень "Я"), который после пуска ракеты остается на стартовом комплексе и может использоваться повторно.
Важной принципиальной особенностью ракеты-носителя "Энергия" является построение ее на базе блока второй ступени и унифицированных модулей первой ступени. Это придает системе гибкость и позволяет на последующих этапах создать ряд перспективных носителей тяжелого и сверхтяжелого классов в зависимости от числа модулей в их составе. В частности, проработан вариант тяжелого носителя "Энергия-М" грузоподъемностью до 30 тонн на низкой околоземной орбите, состоящий из двух блоков первой ступени и блока второй ступени. Перспективный вариант (РН "Вулкан") с восемью унифицированными блоками первой ступени может стать самым грузоподъемным сверхтяжелым носителем, способным выводить на низкую околоземную орбиту полезный груз массой более 200 (!) тонн.
Для управления движением ракеты на участке выведения маршевые двигатели снабжены прецизионной (точность - до 1 процента от диапазона перемещений) электрогидравлической системой рулевых приводов. Они развивают суммарное усилие до 50 тонн в каждой плоскости качания маршевых двигателей первой ступени и более 30 тонн - на второй ступени ракеты.
Благодаря прнятым мерам повышения надежности и обеспечения живучести (резервирование основных жизненно-важных систем и агрегатов, включая маршевые двигатели, рулевые приводы, турбогенераторные источники электропитания, пиротехнические средства, разработка комплекса автономного управления с поэлементным и схемным резервированием, установка специальных средств аварийной защиты, обеспечивающих диагностику состояния маршевых двигателей обеих ступеней и своевременное отключение аварийного агрегата при отклонениях в его работе, применение эффективных систем предупреждения пожара и взрыва) при возникновении нештатной ситуации ракета может продолжать управляемый полет даже с одним выключенным маршевым двигателем первой или второй ступени. В нештатных ситуациях при запуске пилотируемого орбитального корабля конструктивные меры, заложенные в ракете, позволяют либо обеспечить выведение корабля на ниэкую "одновитковую" траекторию полета по орбите искусственного спутника Земли с последующей посадкой на один из аэродромов, либо осуществить маневр возврата на активном участке выведения с посадкой корабля на полосу, расположенную вблизи стартового комплекса.
Основные геометрические размерности универсальной транспортной космической системы "Энергия-Буран" в сравнении с МТКК "Space Shuttle" (справа)
 |
 |
Внешнее сравнение УТКС "Энергия-Буран"
и МТКК "Space Shuttle"
Сравнительные с человеком размеры универсальной
транспортной космической системы "Энергия-Буран"
Основные характеристики ракеты-носителя "Энергия":
Параметр |
Значение или характеристика |
Общий вид
|
|
|
Стартовая масса, т
|
2419 |
|
|
|
в том числе масса ПН
|
105 |
||
|
Суммарная мощность,
л.с.
|
170000000 |
||
|
Вид топлива:
|
|||
|
1 ступень (блок А)
|
кислород-керосин |
||
|
2 ступень (блок Ц)
|
кислород-водород |
||
|
Габаритные размеры,
м:
|
|||
|
высота
|
60 |
||
|
ширина
|
18 |
||
|
Общая тяга двигателей,
тс:
|
|||
|
у Земли
|
3582 |
||
|
в вакууме
|
~ 4000 |
При создании РН, построенной по схеме, существенно отличающейся от ранее реализованных, пришлось столкнуться с множеством сложных научно-технических и организационных проблем. Среди проблем, решенных в процессе создания МКС "Энергия - Буран" были:
- разработка схемы РН, на базе которой возможно построение целого ряда РН не только разной грузоподъемности, но и различного типа выводимых на орбиту грузов, в том числе многоразовых орбитальных кораблей;
- создание крупногабаритного с высокой степенью массового совершенства кислородно-водородного блока II ступени (блока Ц), позволяющего его использование в качестве базового при разработке перспективных ракетно-космических комплексов;
- освоение технологии работ с переохлажденным жидким водородом и средств обеспечения безопасности при его крупномасштабном применении, а также использование переохлажденного жидкого кислорода и охлажденного керосина;
- нейтрализация выбросов непрореагировавшего водорода в процессе запуска двигателей II ступени;
- разработка и внедрение новых конструкционных материалов, обладающих повышенными физико-механическими свойствами, новых теплоизоляционных и теплозащитных покрытий, обеспечивающих необходимые тепловые режимы в экстремальных температурных условиях, а также антистатических покрытий с заданными характеристиками проводимости;
- упрочнение алюминиевого сплава при криогенных температурах и создание стенда криогенно-статических испытаний;
- освоение технологии изготовления крупногабаритных вафельных конструкций, топливных баков большого диаметра с внедрением электронно-лучевой сварки, обеспечение чистоты топливных емкостей и неразрушающего контроля качества приклеивания теплоизоляции и теплозащиты;
- определение акустических характеристик без проведения огневых технологических испытаний;
- обеспечение прочности крупногабаритных конструкций РН в условиях существенного перепада температур в процессе стоянки и заправки;
- решение вопросов транспортировки крупногабаритных элементов конструкций РН самолетом-транспортировщиком 3М-Т;
- создание универсального комплекса стенд-старт, обеспечивающего экспериментальную огневую отработку и пуск РН, экспериментальной базы для отработки универсальных РН и их составных частей и разработки экспериментальных установок;
- создание производственной базы на полигоне с оборудованием технического комплекса и автоматизированной системы управления подготовкой и пуском.
Одной из серьезных проблем, которая была
успешно решена, являлась проблема электромагнитной совместимости всех
радиосистем (бортовых и наземных), работавших на участке выведения. Всего
на этом участке было задействовано 419 радиоэлектронных средств.
Опыт создания
РН такого класса может быть с большим экономическим эффектом использован
в других хозяйственных отраслях. В 1989 году НПО "Энергия" совместно со
смежными организациями разработало каталог "Научно-технические достижения
по системе "Энергия - Буран" - народному хозяйству", в котором приведены
около 600 предложений, реализация которых могла бы дать экономический
эффект около 6 млрд. руб. (в ценах 1989 года).
Создание РН "Энергия" открывало перспективу на целый ряд глобальных проектов,
представляющих огромную международную значимость. В НПО "Энергия" в период
1987-1993 годы были проведены проектные проработки по космическим комплексам,
базирующимся на РН "Энергия", для решения задач:
- восстановления озонового слоя Земли;
- удаления радиоактивных отходов Земли за пределы Солнечной системы;
- освещения приполярных городов;
- создания крупногабаритных космических отражателей для ретрансляции энергии;
- создания солнечного паруса для межпланетных полетов;
- использования ресурсов Луны;
- создания системы экологического контроля и обеспечения стратегической стабильности;
- создания единой международной глобальной информационной системы;
- удаления космического "мусора" с околоземных орбит;
- изучения Галактики с помощью больших космических радиотелескопов.
Однако общий спад и развал российской промышленности
самым непосредственным образом отразился на проекте "Энергия - Буран".
В 1992 году Российское космическое агентство приняло решение о прекращении
работ и консервации созданного задела. К этому времени был полностью собран
второй экземпляр орбитального корабля и завершалась сборка третьего корабля
с улучшенными техническими характеристиками.
Учитывая многоразовость использования
комплекса, было уделено значительное внимание средствам подготовки комплекса
к пуску на объектах полигона. Для выполнения программы "Энергия - Буран"
было принято решение создать универсальный комплекс стенд-старт (УКСС),
дооборудовать и переоборудовать стартовый комплекс (СК), созданный ранее
по программе Н1-Л3, создать посадочный комплекс (ПК) ОК, а также предусмотреть
запасные аэродромы на территории страны на случай незапланированной посадки
ОК.
Кроме этого, для обеспечения доставки и сборки комплекса "Энергия - Буран"
были разработаны, изготовлены и смонтированы подъемно-транспортные устройства,
реконструированы и построены новые транспортные магистрали.
Кто из нас в детстве не мечтал стать космонавтом...
© 2009 Земля-Космос
