WalkInSpace.ru - Статьи - Техника - Космические многоразовые
Главная Новости Форум Поиск



Космические многоразовые

В начале 70-х годов, после выполнения лунной программы "Аполлон", Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (НАСА) совместно с министерством обороны развернуло проектирование многоразовой транспортной космической системы (МТКС) "Спейс шаттл". Для сохранения паритета в СССР было принято решение о создании аналогичной по назначению транспортной системы, хотя концепцию многоразовых воздушно-космических аппаратов у нас начали разрабатывать раньше американцев - с начала 60-х годов.


«СПЕЙС ШАТТЛ»


          
Экипаж. 2 летчика-астронавта и до 5 бортспециалистов.    
Состав. В МТКС "Спейс шаттл" входят орбитальный самолет (ОС), внешний топливный бак (ВТБ) и два стартовых твердотопливных ускорителя (СТУ), называемых иногда первой ступенью. Единственным одноразовым элементом системы является ВТБ.    
Схема полета. В момент старта запускаются три маршевых ЖРД ОС и СТУ. МТКС стартует вертикально. Отработавшие СТУ отделяются от ВТБ и на парашютах приводняются в Атлантическом океане. ОС продолжает полет с помощью своих маршевых ЖРД, а после выработки топлива в ВТБ бак отделяется от ОС и сгорает в атмосфере. Довыведение самолета на орбиту осуществляется уже с помощью ЖРД системы орбитального маневрирования (СОМ), работающих на долгохранимом самовоспламеняющемся топливе. На участке выведения управление МТКС обеспечивается качанием маршевых ЖРД в шарнирных подвесах и отклонением сопел СТУ в эластомерном (гибком) подшипнике. На орбите ОС управляется ЖРД малой тяги реактивной системы управления (РСУ), работающими, как и двигатели СОМ, на долгохранимом самовоспламеняющемся топливе и установленными в носовом и двух кормовых отсеках. По завершении орбитальных операций ОС тормозится двигателями СОМ, входит в атмосферу, совершает аэродинамический управляемый спуск, планирование и горизонтальную посадку с неработающими двигателями. При сходе с орбиты и полете в верхних слоях атмосферы используется РСУ, по мере снижения ОС вводятся в действие аэродинамические поверхности управления. На участках планирования и посадки ОС пилотируется экипажем.

   

Конструкция ОС. Крыло - низкорасположенное дельтавидное, двойной стреловидности по передней кромке, с разрезными элеронами по задней кромке, средства механизации отсутствуют. Фюзеляж - полумонококовой конструкции с плоскими боковыми сторонами. Состоит из трех частей: в носовой находится двухэтажная гермокабина экипажа и отсек радиоэлектронной аппаратуры; в средней - расположен негерметичный отсек полезной нагрузки (ОПН), под которым проходит центральный кессон крыла; в хвостовой - отсек основной двигательной установки (ОДУ), гондолы СОМ и стреловидный киль с расщепляющимся рулем направления. В нижней задней части хвостового отсека имеется подфюзеляжный балансировочный щиток, который, как и руль направления, при посадке играет роль воздушного тормоза. Конструкция планера выполнена в основном из алюминиевых сплавов. Створки ОПН и обшивка гондол СОМ изготовлены из графитоэпоксидного композиционного материала (КМ); силовые элементы киля - из бороалюминиевого КМ, рама крепления основных ЖРД - из бороэпоксидного КМ; корпуса баллонов высокого давления и некоторые магистрали - из органоволокна типа "кевлар-эпоксидная смола".    

Теплозащита ОС - пассивная, покрывает почти всю поверхность аппарата. Наиболее теплонапряженные места ОС - носки фюзеляжа и крыла - покрыты упрочненным КМ типа "углерод-углерод", далее следуют плитки из двуокиси кремния с боросиликатным покрытием с жаростойкими добавками черного цвета, защищающие нижние поверхности фюзеляжа и крыла, а также его носок и заднюю кромку. На верхние поверхности крыла и фюзеляжа, киль и гондолы СОМ установлены белые плитки из волокон двуокиси кремния с боросиликатным покрытием. Наименее теплонапряженные места - створки ОПН, верхняя поверхность крыла, боковые части фюзеляжа и гондол СОМ - защищены матами из нейлонового войлока, покрытого кремнийорганической резиной.    

Двигательные установки. Основная двигательная установка состоит из трех маршевых кислородно-водородных ЖРД 85МЕ фирмы "Рокетдайн" тягой по 170 тс на Земле или 213 тс в вакууме. Двигатели замкнутой схемы (оба компонента поступают в камеры сгорания в газообразном виде) с дожиганием отработанного турбогаза в камерах сгорания при высоком давлении установлены на ОС и питаются от ВТБ. Два стартовых твердотопливных ускорителя фирмы "Мортон-Тиокол" тягой по 1203 тс на уровне моря смонтированы по бокам ВТБ. Энергетическая установка ОС состоит из трех батарей водородно-кислородных топливных элементов и трех гидразиновых вспомогательных силовых установок, используемых для отклонения основных ЖРД, а также управления аэродинамическими поверхностями и шасси.    

Состояние. На январь 1993 года МТКС "Спейс шаттл" совершила 53 полета. Построено шесть ОС: "Энтерпрайз" (применялся как аналог ОС для горизонтальных летных испытаний), "Колумбия", "Челленджер" (утрачен при катастрофе в январе 1986 г.), "Атлантис", "Дискавери" и "Индевор". Эксплуатация системы продолжается.    

Дополнительные сведения. Существующая конфигурация МТКС была выбрана к середине 1974 года. Летные испытания начались в апреле 1981-го. В настоящее время МТКС применяется для доставки в космос, обслуживания космонавтами на орбите и возвращения на Землю особо ценных ПН, но министерство обороны к концу 1992 года приняло решение отказаться от использования МТКС для выведения военных ПН и применять с этой целью одноразовые РН семейства "Титан".


«ЭНЕРГИЯ» - «БУРАН»


    
Экипаж. 2-4 летчика-космонавта и до 6 бортспециалистов.    
Состав. В МТКС "Энергия"-"Буран" входят ракета-носитель "Энергия" (четыре стартовых ускорителя "Зенит-1" и центральный блок - вторая ступень), способная выводить различные ПН, и орбитальный корабль (ОК) "Буран". Многоразовыми элементами системы являются ОК и стартовые ускорители.    
Схема полета. В момент пуска МТКС включаются четыре кислородно-водородных двигателя РД-0120 центрального блока и кислородно-керосиновые двигатели РД-170 ускорителей. Старт вертикальный. После завершения работы ускорители отделяются от центрального блока, совершают парашютный спуск в атмосфере и приземление. Перед выходом на расчетную орбиту центральный блок прекращает работу, отделяется от ОК и разрушается, входя в плотные слои атмосферы. На орбиту ОК довыводится с помощью двух кислородно-керосиновых ЖРД системы СОМ. На участке выведения управление МТКС обеспечивается качанием камер сгорания ЖРД центрального блока и ускорителей в шарнирных подвесах. Для управления ОК на орбите служат кислородно-керосиновые ЖРД малой тяги, установленные в носовом и двух кормовых блоках РСУ. После выполнения орбитальных операций двигатели СОМ выдают тормозной импульс, и ОК входит в атмосферу, совершает аэродинамический управляемый спуск, планирование и горизонтальную посадку с неработающими двигателями. При сходе с орбиты и полете в верхних слоях атмосферы используется РСУ, по мере снижения ОК вводятся в действие аэродинамические поверхности управления. Пилотирование ОК на участках планирования и посадки может осуществляться как экипажем, так и автоматически.

       
Конструкция ОК. "Буран" по устройству в основном аналогичен ОС "Спейс шаттл", но крыло его сдвинуто несколько вперед. В хвостовой части фюзеляжа ОК кроме киля и подфюзеляжного щитка находятся двигательная установка СОМ, блоки РСУ и контейнер с тормозным парашютом.    
Теплозащита ОК - пассивная, плиточная. Носки фюзеляжа и крыла покрыты упрочненным КМ типа "углерод-углерод", менее теплонапряженные места - плитками из спеченного кварцевого волокна с защитным покрытием. В отличие от американского аппарата теплозащита ОК "Буран" "всепогодная" - выдерживает пребывание под дождем и градом.    
Двигательные установки. Основные ЖРД носителя и корабля выполнены по замкнутой схеме (водород поступает в камеру сгорания в газообразном виде, а кислород - в жидком) с дожиганием отработанного турбогаза в камерах сгорания при высоком давлении. Двигатели РД-170 имеют тягу по 740 тс, РД-0120 - по 156 тс (в вакууме - 205 тс), ЖРД СОМ - по 8,5 тс в пустоте. Энергетическая установка ОК "Буран" аналогична системе ОС "Спейс шаттл".    
Состояние. РН "Энергия" совершила два полета - 15 мая 1987 года с модулем "Скиф-ДМ" ("Полюс") в качестве ПН и 15 ноября 1988 года с ОК "Буран" без космонавтов. К началу 1993-го ОК № 1 законсервирован, ОК № 2 готовился к орбитальному полету, изготовление ОК № 3 было прекращено.    
Дополнительные сведения. Постановление о разработке МТКС "Энергия" - "Буран" вышло в феврале 1976 года после отмены программы Н1-ЛЗ. Предполагалось изготовить пять ОК "Буран". МТКС должна была обеспечить потребность страны в выведении на орбиту средних и тяжелых ПН гражданского и оборонного назначения с возвращением некоторых из них на Землю. Для перевозки крупногабаритных элементов системы с заводов-изготовителей на техническую позицию создали специальную модификацию бомбардировщика ВМ-Т, обеспечивающего поблочную транспортировку РН и ОК на внешней подвеске над фюзеляжем самолета. Впоследствии для этих же целей разработали сверхтяжелый транспортный самолет Ан-225 "Мрия". Для отработки аэродинамики и теплозащиты ОК в диапазоне высоких гиперзвуковых скоростей использовались его малоразмерные модели ("БОР-4" и "БОР-5"), запускавшиеся с помощью РН "Космос". связи с сокращением ассигнований и потерей интереса к программе со стороны Министерства обороны летные испытания системы "Энергия"-"Буран" приостановлены. В 1993 году предполагается выполнить беспилотный полет ОК "Буран" № 2 с последующей консервацией всей МТКС до тех пор, пока не будут найдены области ее рационального использования.


ГАБАРИТНО-МАССОВЫЕ И ЛЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МТКС



Афанасьев И., рисунки автора 
Авиация и космонавтика, 1993, № 4.


WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2018

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.



Яндекс.Метрика