Ракетно-космические системы: история, развитие, перспективы

Предполагалась разработка следующих модификаций РН «Русь-М»:

· Русь-МС (средний класс)

· Русь-МП (средний класс повышенной подъёмности)

· Русь-МТ-35 (тяжёлый класс)

· Русь-МТ-50 (тяжёлый класс).

РН «Русь- МС» (средний класс), которую можно считать «дублером» РН «Союз-У» при запусках с космодрома Восточный автоматических космических аппаратов, состоит из одного УРБ (первая ступень РН) и блока «И» от РН «Союз-2 .1Б » (вторая ступень РН) .

При стартовой массе 233-235 т РН «Русь-МС» способна вы вести на низкую околоземную орбиту полезный груз массой до 6,5 т. Диаметр РН «Русь­МС» составляет 3,8 м (Рис.3).

РН «Русь- МП» (средний класс повышенной грузоподъемности) имеет на первой ступени РН «жесткую» связку из трех не разделяющихся в полете УРБ; на второй ступени РН установлены четы ре кислородно-водородных двигателя РД-0 146 разработки КБ химической автоматики.

При стартовой массе 673 т РН «Русь-МП» способна вы вести на низкую

околоземную орбиту полезный груз массой до 23,8 т; с использованием на ней разгонных блоков на геостационарную орбиту может быть доставлен КА массой 4,0 т. Диаметр РН «Русь-МП» составляет 11,6 м.

На рис.2. представлен предполагаемый внешний вид РН «Русь-МП».

РН «Русь-МТ» (условное наименование «Русь-МТ 35», тяжелый класс) -грузоподъемностью 35т. на первой ступени РН использует связку из пяти УРБ, а в качестве второй ступени РН - кислородно-водородную ступень с четырьмя двигателями РД-0146.

РН «Русь- МТ» предназначена для запуска тяжелых автоматических космических аппаратов, прежде всего на геопереходную и геостационарную орбиты. Масса вы водимого полезного груза существенно зависит от уровня стартовой тяги двигателей первой ступени РН.

Необходимость пуска на пониженной тяге диктуется ростом осевых перегрузок при увеличении числа УРБ на первой ступени РН. Для ограничения перегрузок можно использовать три способа:

1) дросселирование двигателей со старта;

2) дросселирование в полете;

3)переход на трехступенчатую схему.

При стартовой массе 11 00 т РН «Русь-МТ» способна вы вести на низкую околоземную орбиту полезный груз массой 33-36 т, а на геостационарную орбиту - полезный груз массой 7-7,5 т. Диаметр РН «Русь-МТ» составляет 11,6 м.

Проектируемая трехступенчатая РН «Русь - МТ50» тяжелого класса имеет грузоподъемность 50 т. На первой ступени РН планируется использовать связку из четырех УРБ с двигателями РД-180, на второй ступени РН один УРБ (центральный) с дросселированным двигателем РД-180, а в качестве третьей ступени РН кислородно-водородную ступень с четырьмя двигателями РД-0 14 6. При дросселировании двигателя РД-180 центрального УРБ до уровня 40% перегрузки не превышают 4,5 единиц. Но за это приходится платить усложнением конструкции за счет введения системы разделения боковых и центрального блоков.

Рис.2 Русь-МП

В варианте РН «Русь-МТ50», предназначенной для использования в пилотируемых полетах к Луне и Марсу, предусматривается использование криогенной верхней ступени РН с увеличенной заправкой (Рис.5) .

При стартовой массе 1433 т. РН «Русь-МТ50» способна вывести на низкую околоземную орбиту полезный груз массой 53-54 т, а на геостационарную орбиту полезный груз массой 11,5 т. Диаметр РН «Русь-МТ50» составляет 11,6 м.

Особенностью семейства РН «Русь-М» является унифицированный стартово-стыковочный блок, аналогичный по назначению и конструкции блоку «Я» сверхтяжелой РН «Энергия ». При унификации посадочных мест УРБ данное решение позволяет эксплуатировать все РН семейства «Русь- М» с одного универсального стартового комплекса.

Стартовые и технические комплексы - универсальные для всего семейства РН; они являются составными частями космического ракетного комплекса и создаются как объекты нового строительства на космодроме «Восточный».

Для РН «Русь-М» Екатеринбургское НПО Автоматики планирует разработать автоматическую систему заправки.

Непилотируемые пуски РН семейства «Русь-М» с космодрома «Восточный» планируются с 2015 года. Первый пилотируемый старт РН семейства «Русь-М» с космодрома «Восточный» запланирован на 2018 год.

Следует отметить, что к создаваемой РН «Русь-М» предъявляются жесткие требования по безопасности. В частности, двигательной установке первой ступени РН предстоит выполнить аварийный увод РН с пусковой установки на старте при отказе одного двигателя на начальном участке полета. При запуске пилотируемых аппаратов РН должна обеспечивать продольные перегрузки на участке выведения не более 4 единиц. В случае нештатных ситуаций она будет формировать «пологие» траектории и выполнять маневры приведения с приемлемыми - не более 12 единиц перегрузками, обеспечивающие посадку возвращаемого аппарата корабля в заданные районы. Потребуется также возможность продолжить полет при отказе одного из двигателей первой или второй ступени РН. При этом пилотируемый корабль должен выводиться на одновитковую орбиту либо при недостаточной энергетике приводиться к кинематическим параметрам, обеспечивающим посадку возвращаемого аппарата в заранее выбранном районе.

Уточненные проработки по РН «Русь-МТ», выполненные в 2010 году, показали, что масса космической головной части РН в зависимости от комплектации составит:

- 17,9...19,9 т. с перспективным транспортным кораблем нового поколения;

- 27,87...28,02 т. с разгонным блоком ДМ;

- 27,9...28,05 т. с кислородно-водородным разгонным блоком «Ястреб»;

- 15,0...29,0 т. с унифицированным сборочно-защитным блоком (УСЗБ).

РН «Русь-МТ» при стартовой массе 665-680 т. с использованием УСЗБ способна вывести на околокруговую орбиту наклонением 51,7° и высотой 200 км полезный груз массой 26 т.

Рис.3 Русь-МС

Рис.4 Русь-МТ-35

Рис.5 Русь-МТ-50

Особенности конструкции

1. Класс - средний, повышенной грузоподъёмности.

2. Стартовая масса - 673 т.

3. Стартовая

Тяговооруженность - 1,63

4. Максимальный поперечный размер - 11,6 м.

5. Длинна - 61,1 м.

6. Компоненты и рабочие запасы топлива:

- Первая ступень РН - Жидкий кислород + Керосин (540 т.)

- Вторая ступень РН - Жидкий кислород + Жидкий водород (46,5 т.)

7. Тяга и тип маршевой двигательной установки:

- Первая ступень РН - 3* РД-180

- Тяга на земле/пустоте - 916/1016 тс.

- Вторая ступень РН - 4* РД-0146

- Тяга на земле/пустоте - -/40 тс.

8. Масса полезного груза:

- На орбите высотой 200 км - 23,8 т.

- На геостационарной орбите - 4,0 т.

- Относительная масса полезного груза - 3,5%

Из данных ТТХ обоих РН можно сделать вывод, что РН «Русь-МП» имеет наиболее допустимые ТТХ: такие, как: большая грузоподъемность, меньшие финансовые затраты, позволяющие выпускать данный РН в массовое производство, что играет немаловажную роль в отрасли Ракетостроения. Главным отличием данных 2-х РН в том, что РН семейства Русь можно использовать как и в беспилотном, так и пилотируемом вариантах. Что о РН Ангара не сказать, т.е. РН Ангара планируют использовать только в качестве беспилотного варианта, для вывода ПГ на геостационарную и геопереходную орбиты. Первый непилотируемый запуск «Русь-М» ожидался в 2015 году, пилотируемый -- в 2018 году. Первый запуск РН Ангара планируется в 2014 году. Чем будет являться главным конкурентом на рынке ракетоносителей семейства Русь.

Основные разработчики РН семейства Русь:

ЦСКБ-Прогресс -- разработка второй ступени и головная роль за РН в целом

ГРЦ -- разработка первой ступени

КБХА -- двигатели второй ступени

Энергомаш -- двигатели первой ступени

ЦЭНКИ -- наземная инфраструктура

НПО автоматики -- система управления

Основные разработчики РН семейства Ангара:

РКК Энергия (Королёв) -- по всей конструкции 2-й ступени;

НПО Энергомаш (Химки) -- по двигателям 1-й ступени;

КБ Химавтоматика (Воронеж) -- по двигателям 2-й ступени;

ГРЦ КБ им В. П. Макеева -- по топливным бакам;

КБ Транспортного машиностроения (ЦЭНКИ НИИСК, Москва) -- по наземному стартовому комплексу;

НИИ ХИММАШ (ныне ФКП «НИЦ РКП») -- по наземной отработке КРК.РН «Ангара» производится с широким использованием полимерных композиционных материалов, доля композитов на 20 % выше, чем в «Протоне-М». Примерно в 2 раза улучшены свойства материалов. Что является преимуществом в сравнении с РН Русь. Стоимость возобновления создания РН Русь - около 250 млрд. рублей. Стоимость РН Ангара - не сообщается.

Заключение

В данной курсовой работе, мы рассмотрели историю создания, особенности конструкции, главные технические новшества семейства РН Русь. А также изучили возможности данного семейства РН в выводе полезного груза и Космонавтов на высокие орбиты. Провели сравнение ТТХ РН Русь-МП и Ангара 1.2. Таким образом, выявили более приемлемый вариант в выборе РН будущего.

Список использованных источников

1. В.Н. Блинов, Н.Н. Иванов, Ю.Н. Сеченов, В.В. Шалай Ракеты-носители. Проекты и реальность: справочное пособие - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011 г.

2. В.Е. Гудилина, Л.И. Слабкого: «Ракетно-космические системы (История. Развитие. Перспективы)» - Москва, 1996 г.

3. Информация с сайта Wikipedia.ru

4. Информация с сайта Радио Голос России ruvr.ru

5. Ракета-носитель «Русь-М»: назначение и особенности. РИА Новости (26 января 2010 года).

6. Информация с сайта RussianSpaceWeb.com

7. И. Афанасьев, Д.Воронцов. Ракетные новинки МАКС-2009. Журнал Новости космонавтики (1 сентября 2009 года).

Размещено на Allbest.ru