1.1 Разгонный блок

Одним из важнейших составной частью системы средств выведения ракеты-носителя (РН) 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 разгонного блока с космической аппаратуры (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.

Существует, семейство разгонных блоков Д -- семейство разгонных блоков (верхних ступеней), происходящих от разгонного Блока «Д» (рисунок 1) -- пятой ступени космического ракетного комплекса Н1-Л3, предназначенного для полёта на Луну советских космонавтов. Используют в качестве топлива пару жидкий кислород -- керосин, при этом допускается заправка синтином без переделки конструкции.

Рис. 1. Блок «Д»

Но требования, предъявлявшиеся к блоку «Д» в составе лунного комплекса, не вполне соответствовали тому, что было нужно для АМС и спутников связи. В результате была предпринята модификация, направленная на повышение грузоподъёмности и снижения стоимости блока Д. Модифицированный разгонный блок, названный ДМ(11С86) (Рисунок 2 а, б), имел время активного существования всего 9 часов, и количество запусков двигателя было ограничено тремя. Это позволило избавиться от теплоизоляции на баке кислорода, и части блоков системы обеспечения запуска СОЗ.

В связи с различными требованиями, предъявляемыми разнообразными полезными нагрузками, были разработаны и другие модификации -- ДМ-2(11С861), ДМ-03(11С861-03). Для работы в составе комплекса Зенит-3SL была разработана модификация ДМ-SL. Кроме керосина, блок ДМ может использовать в качестве горючего синтетический углеводород синтин, что увеличивает удельный импульс его двигателя с 358 до 361 единицы.

В программе «Морской старт» используется блок ДМ-SL (а в программе «Наземный старт» используется ДМ-SLБ).

Разгонный блок «ДМ» (11С86).

Разгонный блок "ДМ" предназначен для применения на РН "Протон-К", "Протон-М" и "Зенит-3"и может быть предложен на ракету космического назначения (РКН) «Ангара А5». При выведении КА на геостационарную орбиту РН может работать по двух - или трехимпульсной схеме. При этом в зависимости от заданной долготы стояния спутника на геостационарной орбите меняется время нахождения блока на промежуточных орбитах и соответственно общее время полета, которое может составлять от 7 до 21 часа. Во время полета разгонный блок может функционировать или полностью в автономном режиме, или управляться по радиоканалам с Земли.

Блок «ДМ» разработан и производится научно-производственным объединением (НПО) "Энергия». Эксплуатируется с РН «Протон» с 1974 года, а его прототип -- блок »Д» - с 1967 года.

Блок «ДМ» существует в двух модификациях: с аппаратурой командно-измерительного комплекса, размещаемой в приборном отсеке, и без нее, когда для решения задач управления и измерения используется аппаратура космического аппарата.

а б

Рис.2. а - конструктивно-компоновочная схема разгонного блока «ДМ»;

б - блок «ДМ» в МИКе космодрома на испытаниях

Блок «ДМ» состоит из:

* маршевого двигателя;

* двух двигательных установок стабилизации и ориентации;

* сферического бака окислителя;

* тороидального бака горючего;

* приборного отсека;

* аппаратуры командно-измерительного комплекса;

* отделяемых в полете нижнего и среднего переходников.

Модернизация разгонного блока ДМ-03 и ДМ-SL.

Целью модернизации разгонного блока ДМ-03 (11С861-03) является:

повышение его энергетических характеристик для выведения перспективных космических аппаратов (КА) на высокие орбиты.

Использование в РБ 11С861-03 решений, внедряемых на разгонном блоке типа ДМ-SL, позволит:

существенно сократить объём наземной экспериментальной обработки элементов конструкции блока;

увеличить серийность производства различных составных частей РБ с соответствующим удешевлением их производства;

повысить надёжность разгонных блоков за счёт опережающей лётной отработки их элементов в составе разгонного блока ДМ-SL и последующего совершенства на основе результатов параллельной эксплуатации РБ данного класса.

РБ 11С861-03 - современная модификация разгонных блоков типа ДМ, предназначенная для использования совместно с ракетами-носителями среднего и тяжёлого классов.

Цель новой модификации - это увеличение массы полезного груза, доставляемого на геостационарную и геопереходную орбиты. А также расширение функциональных возможностей по реализации программы полёта.

РБ 11С861-03 создан на основе технического и производственного заделов и опыта работ по РБ типа ДМ. Особенностью данной модификации является максимальная преемственность с другими модификациями РБ типа ДМ по конструкции, агрегатам, бортовым системам, что в сочетании с увеличенным запасом топлива и использованием современной, обеспечивающей повышенную точность.

Система управления позволяет решать широкий спектр задач Федеральной космической программы России при сохранении достигнутого уровня надёжности, подтверждённой статистикой более чем в 300 успешных пусков.

При модернизации РБ 11С861-03 должны быть реализованы следующие мероприятия:

* снижение конечной массы блока до 2350 кг;

* применение раздвижного соплового насадка на маршевом двигателе (МД) типа 11Д58М с целью увеличения удельного импульса до 357 единиц;

* замена герметичного приборного контейнера и фермы его крепления на ферму приборную с целью снижения массы конструкции на 150 кг.

После реализации всех перечисленных мероприятий по совершенствованию РБ масса полезного груза, выводимого на геостационарную орбиту (ГСО) с использованием РН «Протон-М», должна составлять величину не менее 3400 кг.

На рисунке 3 и 4 представлена модернизация РБ ДМ-SL и ДМ-03 (11С861-03).

Рис. 3. Этапы модернизации разгонного блока ДМ-SL

Примечание. СУ РБ -- система управления разгонного блока;

БЦВМ -- бортовая цифровая вычислительная машина;

РН -- ракета-носитель;

МД -- маршевый двигатель;

СБИ -- система бортовых измерений;

АФУ КРС -- антенно-фидерное устройство космической радиосвязи.

Рис. 4. Этапы модернизации разгонного блока ДМ-03 (11С861-03)

При наземных испытаниях Разгонного блока (РБ) используется контрольно-проверочная аппаратура пневмоиспытаний (КПА ПИ).

Контрольно-проверочная аппаратура пневмоиспытаний КН 11С861-03-242.5000-0 предназначена для проведения пневмоиспытаний пневмогидравлических систем разгонных блоков ДМ-03 (11С861-03) и ДМ-SL на контрольно-испытательной станции (КИС) завода экспериментального машиностроения (ЗЭМ).