"Крылья Родины" 2002'╧4


Владимир МАКСИМОВСКИИ

"АНГАРА" - "БАЙКАЛ"


О разгонном ракетном модуле многоразового использования


Полноразмерный макет "Байкала"
Полноразмерный макет "Байкала"

На авиационно-космическом салоне "МАКС-2001" ГКНПЦ имени М.В.Хруничева представил полноразмерный макет российского возвращаемого ускорителя первой ступени "Байкал" для многоразовых вариантов ракет-носителей семейства "Ангара", спроектированный по его заказу в НПО "Молния". "Байкал" рассчитан на 25 запусков. В дальнейшем их число предполагается увеличить до 200.

Насколько экономически выгодной окажется достаточно дорогая создаваемая система, будет зависеть от разных факторов, и среди них много нерешенных технических задач. Многое зависит от темпов и объемов финансирования, количества заказов на запуск. Поскольку рынок носителей легкого класса переполнен, программу может поддержать только использование "Байкала" в средних и тяжелых носителях.

В течение последнего десятилетия ведущие предприятия российской авиационно-космической промышленности на конкурсной основе исследовали перспективные космические транспортные системы. В августе 1994-го в этом соревновании победил ГКНПЦ имени М.В.Хруничева, предложивший систему средств выведения под названием "Ангара".

Семейство ракет-носителей (РН) "Ангара" включает средства выведения от легкого класса с доставкой грузов на опорную орбиту высотой 200 км (наклонение 63 град.) массой 2 - 3,6 т до тяжелого -грузоподъемностью до 28 т. Ключевым проектным решением при разработке семейства этих РН стало его создание на основе единого универсального ракетного модуля (УРМ).

Модуль будет оснащаться ЖРД РД-191 (номинальная тяга у земли до 196 тс), который создается в НПО "Энергомаш" и работает на жидком кислороде и керосине. Двигатель является модификацией однокамерного ЖРД РД-170/171, успешно прошедшего первое огневое испытание в июле 2001-го.

В последнее время особое внимание уделяется многоразовому использованию составных частей РН, как пути решения экономических и экологических проблем. Многоразовый универсальный крылатый ракетный блок "Байкал" может использоваться в составе средств выведения практически любого класса.

При этом "Байкал", в свою очередь, спроектирован на основе базовых конструктивных элементов УРМ.

Ряд РН семейства "Ангара" делится на два взаимоувязанных параллельных направления: традиционные одноразовые носители легкого, среднего и тяжелого классов на основе УРМ и ракеты, аналогичные по классам, но на основе "Байкала" в качестве блока первой ступени. Эти РН создаются с максимальным использованием имеющегося технологического задела и инфраструктуры космодрома Плесецк.

Ряд одноразовых носителей состоит из РН легкого класса "Ангара-1", среднего - "Ангара-3" и тяжелых - "Ангара-5". Концепция этого ряда идентична разрабатываемым в США семейств РН одноразового применения EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle).

ГКНПЦ им.М.В.Хруничева в результате поиска внебюджетных источников финансирования подписал в 2000-м соглашение о сотрудничестве в использовании РН "Ангара" с американской корпорацией "Локхид-Мартин". Предполагается также модернизировать стартовый комплекс на космодроме "Плесецк", при этом "Локхид-Мартин" выделила на маркетинг "Ангары" 68 млн.долл.

"Байкал"
"Байкал"

Основные средства на разработку самих ракет станут поступать от контрактов на будущие запуски от компании International Launch Services - ILS (совместное предприятие американской компании "Локхид-Мартин и ГКНПЦ имени М.В.Хруничева для представления услуги по запускам РН "Протон" и "Атлас").

Концепция перехода на частично многоразовые носители семейства "Ангара" предусматривает использование УРМ в качестве одноразового элемента и как конструктивной основы - "Байкала". Так, для обеспечения многократного использования, УРМ дооснащается поворотным крылом, хвостовым оперением, воздушно-реактивной силовой установкой, шасси, автономной системой управления и другими подсистемами. В такой комплектации он представляет собой ускоритель "Байкал".

Основным партнером ГКНПЦ имени М.В.Хруничева по этому проекту является НПО "Молния". Отработка возвращаемого ускорителя будет происходить в составе РН "Ангара-1.2". Его первое летное испытание может состояться в 2004-м году.Ряд частично многоразовых РН легкого, среднего и тяжелого классов на основе "Байкала" состоит, соответственно, из носителей "Ангара-1-2М", "Ангара-М2-АЗ" и "Ангара-М4-А".

"Ангара-1.2М" предназначена для выведения на опорную орбиту грузов массой 2-3 т и разрабатывается на основе ускорителя "Байкал" и ступени с двигательной установкой блока "И". "Ангара-М2-АЗ" будет служить для доставки на опорную орбиту грузов массой до 9,3 т и до 1 т - на переходную к геостационарной орбиту, с применением кислородно-водородного разгонного блока (КВРБ). Она создается с использованием РН "Ангара-1. 2М, за счет установки на УРМ двух изделий "Байкал".

"Ангару-М4-А" намечено применять для выведения на опорную орбиту нагрузок массой до 19,5 т, а на геостационарную орбиту (с использованием КВРБ) -до 2,8 т. Этот носитель формируется на базе "Ангары-1.2М" за счет установки на УРМ четырех блоков "Байкал".

Многоразовый ускоритель "Байкал" имеет стартовую массу 130,4 т, сухую -17,8т, длину около 27 м и диаметр центральной части 2,9 м. Ступень выполнена по схеме высокоплан с поворотным крылом размахом около 17м, расположенным на фюзеляже. Узел крепления крыла находится на межбаковом отсеке, а поворот его происходит на внеатмосферном участке полета.

Управление полетом "Байкала" осуществляется с помощью ЖРД малой тяги и аэродинамических рулей, установленных на хвостовом отсеке ступени. В этом же отсеке размещен маршевый ЖРД РД-101М (многоразовый вариант РД-191), использующийся на активном участке полета РН. Головной разработчик НПО "Энергомаш" считает, что заложенные в конструкции двигателя решения с использованием новейших достижений в области технологии и материаловедения обеспечат требуемую надежность двигателя и 5-10-ти кратного его использования.

В носовой части "Байкала" предусмотрена двигательная установка с ТРД РД-33 (применяется на истребителе МиГ-29). Она служит для его посадки на аэродром, вблизи космодрома. Отдельные элементы опор шасси, системы выпуска шасси, систем торможения колес аналогичны соответствующим агрегатам самолета МиГ-23. Стойки шасси располагаются в хвостовом и носовом отсеках ускорителя. Верхняя и носовая части ступени покрыты теплозащитным слоем.

Вообще, в составе "Байкала" широко применяются заимствованные с других типов авиационно-космической техники комплектующие изделия, при необходимости доработанные под условия эксплуатации многоразового ускорителя. Помимо упомянутых, это серийные ЖРД малой тяги, аппаратура бортового комплекса управления, электрогенераторы и аккумуляторы, телеметрическая аппаратура, используемая в космической технике, парашютно-тормозная установка и многое другое.

Такой подход снижает технический риск, сроки и затраты на создание, обеспечивает высокие показатели надежности и безопасности. Тем не менее, основными проблемными вопросами многоразового использования ускорителя "Байкал" являются создание многоразового криогенного бака, многоресурсного двигателя и технологий наземного межполетного обслуживания.

В случае использования многоразовой ступени "Байкал" в составе носителя "Ангара-1.2М" при отделении первой ступени на высоте около 80 км при скорости, соответствующей числу М=5,6, разворачивается крыло и раскрывается оперение. После входа в плотные слои атмосферы запускается ТРД Р-33 и осуществляется крейсерский полет на расстояние до 400 км со скоростью около 500 км/ч. Посадка осуществляется на ВПП длиной до 2 км со скоростью 280 км/ч. По завершении послеполетного обслуживания и проверок ступень может использоваться повторно.

Все РН семейства "Ангара" будут стартовать с доработанного пускового устройства стартового комплекса ракеты "Зенит" на космодроме Плесецк. Поскольку в этих носителях используются нетоксичные пары: керосин - кислород и кислород - водород, то они будут отвечать всем требованиям современного рынка космических услуг. Кроме того, использование возвращаемого к месту старта "Байкала" не приведет к отчуждению больших территорий под поля, предназначенные для падения первых ступеней одноразовых ракет.

Семейство "Ангара"
Семейство "Ангара"

Перепечатка без ссылки на "Крылья Родины" ЗАПРЕЩЕНА!
©"Крылья Родины"



 

  Реклама:



             Rambler's Top100 Rambler's Top100