Справочные данные. Двигательная установка ма-5а (rs-56)

<<<Назад Страница 85 Далее>>>

<<<Назад Страница 86 Далее>>>

Ракеты «Атлас-Центавр» (Часть 4) Увеличение массы стационарных спутников связи вынудило фирму «General Dynamics» продолжать модернизацию своих транспортных систем. Уже в 1992 г. началась эксплуатация новой модели семейства «Атлас-2А» грузоподъемностью 3 т на переходной орбите. Данная РН отличалась модернизированной силовой установкой ступени «Центавр», укомплектованной двигателями RL-10A-4 тягой по 9,4 т и с удельным импульсом 448,9 с. Улучшение энергетических характеристик ЖРД было достигнуто за счет применения соплового насадка из ниобия, который после развертывания доводил степень расширения сопла до 84:1. Ас 1995г. в составе ступени «Центавр» стали применяться усовершенствованные двигатели RL-10A-4-1 тягой 10,1 т (вкл. 6). В 1993 г. состоялся первый запуск самой мощной модели семейства— ракеты «Атлас-2А8», обеспечивающей доставку на переходную орбиту спутников массой 3,7 т. Основным отличием этой РН от модели «Атлас-2А» стало наличие четырех стартовых ускорителей «Кастор-4А» тягой по 44,2 т каждый. Каждый ТТУ крепится на трех силовых узлах. Два нижних, размещенных на сбрасываемой хвостовой юбке, воспринимают основные усилия от тяги изделия; верхний работает лишь на поперечные нагрузки. Использование ускорителей потребовало усиления конструкции ступени, что привело к увеличению ее массы на 1,7 т. Кроме того, на донном срезе двигательного отсека был установлен теплозащитный экран. В целях снижения стартовых и тепловых перегрузок одновременно с ЖРД первой ступени включаются только два ТТУ, остальные же в полете. Для отвода пламени сопла ускорителей имеют небольшой (до 11°) наклон от продольной оси изделия.

^{Ракета «Атлас-2AS»}

Для ракет «Атлас-2AS» определена следующая программа полета (с указанием основных этапов предстартового отсчета): Т-3 дня — заправка первой ступени керосином; Т-515 мин — начало предпусковых операций; Т-75 мин — заправка ступени «Центавр» жидким кислородом; Т-55 мин — заправка первой ступени жидким кислородом; Т-43 мин — заправка ступени «Центавр» жидким водородом; Т-240 с — переключение оборудования первой ступени на бортовые источники питания; Т-135 .С — наддув топливных баков; Т-120 с — переключение оборудования ступени «Центавр» на бортовые источники питания; Т=0 — включение двигателей первой ступени и двух ТТУ; Т+56 с — прекращение работы ТТУ; Т+66,2 с — включение второй пары ТТУ; Т+91,7 с — отделение первой пары ТТУ; Т+122,5 с — прекращение работы второй пары ТТУ; Т+126,2 с — отделение ТТУ; Т+167,8 с — прекращение работы стартовых ЖРД; Т+171 с — отделение хвостового отсека первой ступени; Т+217,5 с — сброс головного обтекателя; Т+283,4 с — прекращение работы маршевого ЖРД первой ступени; Т+285,4 с — отделение первой ступени; Т+296 с — первое включение ступени «Центавр»; Т+588 с — отключение ступени; Т+1420 с — второе включение ступени «Центавр»; Т+1521 с — прекращение работы ступени; Т+1523с — стабилизация и закрутка ступени «Центавр»; Т+1656 с — отделение полезного груза; Т+2256 с — маневр ухода ступени от полезного груза.

<<<Назад Страница 86 Далее>>>

<<<Назад Страница 87 Далее>>>

Справочные данные. Ракета-носитель «Атлас-2АS» Разработчик — «Lockheed Martin». Применение — выведение стационарных спутников среднего класса. Период эксплуатации — 1993—2004 гг. Надежность 100% при 30 полетах. Энергетические характеристики: — низкая орбита наклонением 28,6° — 8,6 т; — низкая орбита наклонением 90° — 7,2 т; — переходная орбита — 3,81 т. Стартовая масса — 233,75 т. Высота — 47,5 м. Диаметр центрального блока — 3,05 м. Ускорители «Кастор-4А» Высота — 11,3 м. Диаметр — 1м. Масса — 11,7 т. Масса твердотопливного заряда — 10,2 т. Тяга средняя — 44,2 т (на уровне моря). Удельный импульс — 229 с. Время работы — 56 с. Первая ступень Высота — 24,9 м. Диаметр — 3,05 м. Масса — 165,1 т. Топливо — керосин RP-1 и жидкий кислород. Масса топлива — 156,26 т. Двигательная установка — МА-5А. Тяга двух стартовых ЖРД — 193 т (на уровне моря). Тяга маршевого ЖРД — 27,4 т (на уровне моря). Время работы стартовых ЖРД — 167 с. Время работы маршевого ЖРД — 277 с. Вторая ступень «Центавр» Высота — 10,1 м. Диаметр — 3,05 м. Масса — 18,8 т. Топливо — жидкий водород и кислород. Масса топлива — 17,1 т. Двигательная установка— 2 ЖРД RL-10A-4-1. Тяга в вакууме — 20,2 т. Время работы около — 400 с. Головной обтекатель (две модификации) Высота — 12,2 м (основная), 10,4 м. Диаметр — 4,2 м, 3,3 м. Масса — 2 т, 1,37 т. Материал — алюминиевый сплав.

<<<Назад Страница 87 Далее>>>

<<<Назад Страница 88 Далее>>>

Ракеты «Атлас-Центавр» (Часть 5) Во многих отношениях проект «Атлас-2АS» стал этапным событием не только для компании «General Dynamics», но и для всей аэрокосмической промышленности. Во-первых, на международном рынке пусковых услуг появилась американская транспортная система, способная конкурировать с большинством моделей ракет «Ариан». Во-вторых, успешное начало эксплуатации ракеты «Атлас-2АS» завершило период интенсивных работ по модернизации семейства «Атлас-Центавр». Четыре новые модели, введенные в эксплуатацию в четыре года, без сомнения, можно назвать значительным производственным и коммерческим достижением компании «General Dynamics». И, в-третьих, модель «Атлас-2Ав» оказалась последней РН, созданной под маркой «General Dynamics», — в 1994 г. аэрокосмическое подразделение Space Systems корпорации «General Dynamics», выпускавшее ракеты «Атлас» и ступени «Центавр», было приобретено компанией «Martin Marietta». Данная сделка стоимостью 208 млн долл. качественно изменила сйтуацию на американском рынке средств выведения: с тех пор два из трех основных семейств ракет-носителей («Атлас» и «Титан») эксплуатируются одной организации. За счет укрупнения компании повышают свою конкурентоспособность. После слияния в 1995 г. фирм «Martin Marietta» и «Lockheed» владельцем ракет «Атлас», «Титан» и «Афина» стала корпорация «Lockheed Martin». Поскольку умеренные доработки уже не обеспечивали существенного улучшения энергетических характеристик ракет «Атлас», то новообразованная компания сразу же приступила к изучению возможностей качественной модернизации моделей этого семейства. Основное внимание специалистов уделялось вариантам замены силовой установки первой ступени, полутораступенча-тая схема которой давно стала морально и технически устаревшей. Среди требований, которые были предъявлены к новым двигателям, назывались простота конструкции, низкая стоимость изготовления, незначительные доработки ступени «Атлас» и другие. В объявленном конкурсе помимо фирмы «Rocketdyne» — разработчика ЖРД для всех моделей «Атлас» — приняли участие еще две компании, причем каждая из них предложила использовать на будущих РН российские двигатели.  Фирма «Rocketdyne» подготовила проект силовой установки MA-5D, состоящей из двух ЖРД тягой по 195 т в вакууме и общей массой 3,66 т. В рамках соглашения, заключенного в 1993 г. с самарским предприятием «Труд», фирма «Aerojet» занимается маркетингом двигателей НК-33, созданных в 1960-х годах для советской ракеты-носителя Н-1. На ракетах «Атлас» ею предлагалось использовать два таких ЖРД, тяга каждого из которых составляет 197 т в вакууме, а масса — 1,36 т. Схожее соглашение с другой российской организацией — НПО «Энергомаш» имеет и компания «Pratt and Whitney». Несмотря на широкую номенклатуру продукции российского предприятия, наибольшее внимание американцев привлек проект двухкамерного двигателя РД-180 тягой до 423 т в вакууме и массой 4,37 т. По итогам конкурса, проведенного компанией «Lockheed Martin», наилучшим был признан последний вариант. И фирма «Pratt and Whitney» получила контракт на поставки ЖРД для будущих ракет «Атлас-3». Двигатель РД-180 был создан на базе четырехкамерной силовой установки РД-170 тягой 806 т, используемой в настоящее время на первой ступени ракеты «Зенит» (изначально же эта установка проектировалась для стартовых ускорителей сверхтяжелой транспортной системы «Энергия», — см. вкл. 44). Наличие действующих сборочных линий явилось одним из преимуществ этого ЖРД перед другими конкурентами (производство двигателей НК-33 давно прекращено, около ста пригодных к эксплуатации изделий находятся в законсервированном состоянии в России, а для выпуска двигателей MA-5D требовалась организация практически нового производства). Двигатель РД-180 работает по замкнутой схеме с дожиганием газогенераторного газа с избытком окислителя. Одноваль-ный ТНА представляет собой сборку турбины и насоса окислителя с двухступенчатым насосом горючего. Бескавитацион-ную работу ТНА обеспечивают бустерные насосы. Для охлаждения камер сгорания и сопел применен регенеративный метод; в качестве охладителя используется горючее. Каждая из камер ЖРД закреплена в карданных узлах, допускающих их качание в пределах ±8°. Поскольку в отличие от установки МА-5А двигатель РД-180 работает при ином соотношении компонентов топлива (2,72 против прежнего 2,27), то потребовалось увеличить бортовой запас окислителя. Это привело к удлинению топливного бака компонента на 2,6 м. В целом затраты на разработку и адаптацию двигателя РД-180к ракете «Атлас-3» составили около 100 млн долл. (из 300 млн долл., израсходованных на весь проект). Для организации закупок российских ЖРД компания «Pratt and Whitney» и НПО «Энергомаш» образовали совместное предприятие «RD-Amross». Подписанные этой фирмой с российской стороной контракты предусматривают поставки 101 двигателя на сумму около 1 млрд долл. По своей мощности двигатель РД-180 превосходит характеристики силовой установки первой ступени и стартовых ускорителей модели «Атлас-2Ав», вместе взятых. Несмотря на существенно меньшую продолжительность работы этого ЖРД (180 с против 280 с, как у установки МА-5А), скорость и высота полета ракеты «Атлас-3» в момент отделения первой ступени значительно выше, чем у указанной модели. За счет этого представилась возможность использования на ракете «Атлас-ЗА» облегченной ступени «Центавр» с одним маршевым двигателем RL-10A-4. Подобная комплектация не только расширила возможности по экономичному выведению грузов (ибо вариант применения верхней ступени с двумя ЖРД по-прежнему остался рабочим), но и позволила существенно упростить конструкцию новой РН: вместо девяти двигателей, использовавшихся на предшествующем изделии, она комплектуется двумя; общее же число ее сборочных элементов снизилось на 15 тыс. Но даже и в этой «упрощенной» конфигурации грузоподъемность ракеты «Атлас-ЗА» со стартовой массой 243 т превысила показатели модели «Атлас-2А8» более чем на 300 кг и достигла 4 т на переходной орбите. Отличительной особенностью двигателя РД-180 является широкий диапазон дросселирования тяги: 40—105% от номинального значения. Такие возможности позволяют в оптимальном (по перегрузкам) режиме производить выведение КА. Более того, при расчетном режиме полета ракеты «Атлас-3» максимальная тяга ЖРД не превышает 85—90%. Для ракеты «Атлас-ЗА» рассчитана следующая типовая схема полета: Т=0 — старт ракеты при уровне тяги первой ступени 75%; Т+4,8с — увеличение тяги маршевого двигателя до 85%; Т+13 с — начало разворота по тангажу; Т+32,4с — нулевой угол атаки; Т+44,2 с — снижение тяги ЖРД до 61% перед участком максимальных аэродинамических нагрузок; Т+67,6 с — увеличение тяги до штатного режима (85%); Т+148с — этап максимальных перегрузок (до 5g), начало постепенного снижения тяги; Т+185с— прекращение работы первой ступени и ее отделение; Т+200 с — первое включение ступени «Центавр»; Т+210 с — сброс головного обтекателя; Т+760,2 с — останов маршевого ЖРД ступени; Т+1450 с — повторное включение ступени «Центавр»; Т+1625,Зс — прекращение работы ступени. Первый старт ракеты «Ат-лас-ЗА» со штатным спутником связи был успешно осуществлен в мае 2000 г. По словам представителей компании «Lockheed Martin», несмотря на то что затраты на проведение полета превысили 100 млн Долл., средняя цена на эти РН Для коммерческих заказчиков составит около 85 млн долл. Запуски ракет «Атлас-3» на м. Канаверал производятся с модернизированной стартовой площадки LC-36B; расположенный рядом комплекс LC-36A до 2004 г. использовался для полетов моделей «Атлас-2А». Поскольку в сравнении с последними ракета «Атлас-3» имеет большую высоту (52 м), то наибольший объем работ на площадке 36В был связан с усовершенствованием передвижной башни обслуживания, высота которой была увеличена с 64 м до 75 м при общей массе 1800 т. Несмотря на это, разработчикам удалось на 380 м2 уменьшить площадь внешней поверхности башни. За счет такого снижения «парусности» стало возможным увеличить допустимые ветровые нагрузки при проведении предстартовых операций теперь эти работы можно выполнять при скорости ветра 54 км/ч, тогда как ранее этот показатель определялся 47 км/ч.