Состав ракетно-космического и полигона для испытаний и штатных запусков ракет-носителей

Для обеспечения выполнения всех вышеперечисленных операций, а также операций по контролю, управления полетом, обработке информации о результатах выполнения всех технологических работ, проводимых с ракетой-носителем и полезной нагрузкой на всех этапах их эксплуатации, полигон (космодром), в состав которого может входить один или несколько разнотипных ракетных комплексов имеет следующие основные части:

- техническую позицию с техническим комплексом ракет-носителей полезной нагрузки;

- стартовой позиции со стартовым комплексом;

- комплекса траекторных измерений и управления полетом ракет-носителей на траекториях полета ракеты в автоматическом режиме (стационарного или мобильного);

- комплекса траекторных телеметрических измерений (и управлений) полетом КА в космосе (стационарных и мобильных);

- технических систем обеспечения основных технологических комплексов и бытовых объектов водой, электричеством, теплом с соответствующими коммуникациями;

- хранилищ (или заводов) по приему, длительному хранению и выдачи компонентов ракетного топлива для заправки РН и КА;

- жилых городков с требуемыми бытовыми объектами и объектам обеспечения;

- внутренних автомобильных и железных дорог, связанных с основными магистралями; аэродромов с терминалами для приема грузов, их разгрузки, хранения и транспортировки на основные комплексы;

- систем внутренней и внешней связи;

- системы охраны территории РКК и объектов полигона;

- отчуждаемых охраняемых полей падения ступеней (как правило, первых и вторых) и частей ракет с подразделениями сбора ступеней для передачи их для последующего анализа результатов пуска. Эти подразделения обеспечиваются авиационной, автомобильной, подъемной, землеройной, подводной и транспортировочной техникой поиска ступеней и местами складирования, хранения, передачи заинтересованным организациям или захоронения;

- подразделениями поиска спускаемых с орбиты космических объектов с экипажем, оказания первой помощи космонавтам и доставка их в центр полигона.

В случае использования тяжелых спускаемых аэродинамически управляемых орбитальных ступеней эти задачи выполняют подразделения обслуживания аэродромов посадки спускаемых орбитальных ступеней.

Все подразделения, входящие в состав космодрома размещаются на территориях, имеющих площадь в сотни квадратных километров. Пункты измерительных комплексов, поля падения ступеней могут быть удалены от центра полигона со стартовыми комплексами на сотни и тысячи километров.

Для обеспечения синхронизации работ всех систем в едином масштабе времени в состав РКК входит комплекс системы единого времени (СЕВ).

Создание космодромов производится с учетом следующих требований:

- обеспечение необходимого набора трасс запусков РКН;

- обеспечение необходимыми районами падения отделяющихся частей;

- удаленность от густонаселенных территорий;

- благоприятные климатические и сейсмологические условия;

- не прохождение траекторий АУТ полета РКН над густонаселенными районами и территориями других государств;

- возможность использования существующих транспортных коммуникаций;

- относительная близость к головным предприятиям космической промышленности.

Место размещения пусковых устройств различного типа (в том числе и подвижных в момент старта ракеты) определяется с учетом динамики полета КО с момента окончания активного участка траектории, т. е. с момента начала полета КО как небесного тела. Схема размещения всех космодромов мира показана на рис. [4] задняя обложка разворот.

Плоскость, в которой лежит орбитальная траектория полета КА после выведения его в космос проходит через точку конца траектории выведения и центр Земли и наклонена к плоскости экватора на угол наклонения орбиты i, равной широте точки конца траектории выведения.

Скорость конца КА на этой траектории складывается из собственно скорости, развиваемой ракетой V_к и скорости перемещения ракеты относительно поверхности Земли V_з. Последняя максимальна на экваторе и добавляется к V_к, если пуск производится строго на восток и вычитается из V_к, если пуск производится строго на запад. При запуске РН из точек, не лежащих в плоскости экватора к собственной скорости ракеты добавляется только часть скорости вращения Земли, равная:

DV= V_з × cos i_к,

где i_к – широта точки старта.

Т. е. при запуске РН с экватора на восток одна и та же ракета обладает способностью вывести большую полезную нагрузку, чем при старте с более высоких широт. Именно по этому космодромы всех стран стремятся разместить как можно ближе к экватору. Если такой возможности нет создаются мобильные стартовые комплексы (морские, воздушные), способные перемещаться на экватор для запуска КА на более высокую орбиту или для запуска более тяжелых КА, на орбиту одинаковой высоты, но запускаемых с высоких широт.

При разработке стартовых комплексов для РКН решаются проблемы обеспечения надежности и безопасности работ при подготовке и проведении пуска ракеты и безопасности обслуживающего персонала при проведении операций с объектами повышенной опасности, которыми являются компоненты ракетного топлива, сжатые газы.

Это достигается путем применения дистанционного управления, максимальной автоматизации работ по подготовке к пуску и проведения пуска РКН, а также операций проводимых на ракете и технологическом оборудовании СК в случае несостоявшегося пуска ракеты и ее эвакуации с СК.

Одной из ответственных операций, проводимых на СК является пристыковка пневмокоммуникаций к ракете; эта операция должна производиться дистанционно, а отстыковка этих коммуникаций должна при пуске ракеты производиться в автоматическом режиме. При необходимости слива компонентов топлива в случае несостоявшегося пуска повторная стыковка топливных магистралей не должна требоваться.

Системы заправки КРТ, сжатыми газами должны быть дистанционно управляемыми. Кроме того, в системах заправки токсичными компонентами топлива, должны иметься агрегаты, уничтожающие дренированные пары КРТ, водные растворы, образующиеся при различного рода смывах, образующиеся при промывках оборудования. Хранилища КРТ, сооружения системы сжатых газов, системы дистанционного управления заправкой должны располагаться на значительном расстояниях друг от друга и пусковой установки, обеспечивающих сохранение их в аварийных случаях.

Безопасность персонала стартовых комплексов при выполнении работ обеспечивается тем, что управление всеми операциями по заправке КРТ проводится в автоматическом режиме из командного пункта, удаленного от стартового сооружения и имеющего необходимую степень защищенности.

В помещения, потенциально опасных с точки зрения пожароопасности, должны устанавливаться автоматические системы пожаротушения.

На стартовом комплексе должны отсутствовать изделия, сгорающие при старте ракеты.

При эксплуатации двигателей с многокамерными двигателями или с несколькими двигателями, установленными на первой ступени на стартовом сооружении должна быть система удержания ракеты от начала работы двигателей до выхода всех камер (двигателей) на рабочий режим на время, обеспечивающее нормальное начало полета.

При проектировании РКК тяжелого и сверхтяжелого класса серьезной проблемой является воздействие акустических нагрузок на корпус ракеты, ее элементы и полезную нагрузку. В конструкции стартовой системы должны иметься системы и устройства, защищающие ракету от действия прямых и отраженных акустических волн, возникающих при истечении газов из сопел работающих двигателей, взаимодействии струй газов с элементами стартового сооружения.

Особое внимание уделяется безопасности космонавтов (астронавтов) во все периоды подготовки ракеты от посадки их в космический корабль до отделения КК от ракеты-носителя. Это и создание средств экстренной эвакуации на стартовом сооружении, и работа системы аварийного спасения.

Анализ тенденции совершенствования объектов ракетно-космической техники позволяет выделить два основных направления улучшения конструктивно-экономической эффективности ракет:

- постепенное улучшение основных характеристик за счет повышения качества технологии производства, применения новых конструкционных материалов, использования многофункциональности узлов, систем и агрегатов, унификации на уровне узлов, систем узлов, отсеков, агрегатов и ступеней и т.п.;

- скачкообразное улучшение основных характеристик ракет за счет применения принципиально новых конструктивно-компоновочных схем, многоразовости применения как отдельных частей, так и ракеты в целом.

Первое направление реализуется на протяжении всего периода развития ракетной техники. Каждая ракета отличается от ракеты с одинаковой ККС более совершенной технологией, лучшими удельными характеристиками.

Второе направление реализуется значительно реже, однако оно вносит конкретные изменения в развитие ракетной техники и открывает новые возможности для дальнейшей реализации первого направления. Внедрение большинства мероприятий первого направления в практику создания и совершенствования ракет, как правило, осуществляется очень быстро, в то же время, при реализации идей второго поколения всегда имеется много противников, которые часто не рискуют отходить от устаревших, в то же время хорошо отработанных и надежных принципов совершенствования ракетной техники.

Можно считать, что очередными факторами существенного улучшения эффективности ракет станут следующие:

- более интенсивное использование жидкого, а в дальнейшем и шугообразного водорода, что приведет к более широкому использованию одноступенчатых ракет;

- использование перелива топлива между параллельно работающими ступенями ракет, что повысит эффективность ракет, построенных на модульном принципе;

- использование нового поколения трехкомпонентных двурежимных ЖРД;

- использование двигателей с широким диапазоном регулирования тяги для обеспечения оптимального с точки зрения массы нагружения ракеты при полете на АУТ;

- более интенсивное и хорошо обоснованное с точки зрения надежности и долговечности конструкции внедрение композитных материалов.

На настоящем этапе развития ракетно-космической техники большое значение придается созданию многоразовых космических систем (МКС) [4] стр. 50-51 стр. 140-141. В процессе создания МКС первого поколения была подтверждена практическая возможность реализации принципа многоразовости применения элементов конструкции этих систем. Однако энерго-массовая и экономическая эффективность МКС первого поколения уже не отвечает все возрастающим требованиям перспективных космических программ. Проводятся интенсивные работы по созданию МКС следующего поколения направленные на создание одноступенчатых ракетных или крылатых МКС.

В настоящее время в процессе создания нового поколения МКС исследуются три направления. Первое направление предусматривает создание многоразовых ракетно-космических систем вертикального взлета и горизонтальной посадки, являющихся развитием МКС первого поколения. МКС данного типа обладает высокими энергетическими характеристиками и обеспечивают выведение на орбиту полезной нагрузки массой до 50 тонн [4] стр. 114-115.

Второе направление предусматривает создание авиационно-космических систем (АКС), использующих в качестве первой ступени дозвуковые самолеты-носители (ДСН), с которых осуществляется воздушный старт орбитальной ступени. За счет маневра ДСН в экваториальных широтах АКС способны выводить полезные грузы на экваториальные орбиты или орбиты с малым наклонением [4] стр. 118-119.

Третье направление предусматривает создание одно- или двухступенчатых ракетных или воздушно-космических систем [4] стр. 64 рис. 77, стр. 166 рис. 78, стр. 167, рис. 79, стр. 74, рис. 83.

Каждое из этих направлений требует решения сложных научно-технических, экономических и экологических проблем, что обуславливает необходимость поэтапного создания соответствующих типов МКС. Диаграмма перспективного развития одноразовых средств выведения и МКС показана на рис.

Крупные космические программы, в том числе и по созданию МКС новых поколений требует привлечения огромных материальных и интеллектуальных ресурсов. Решение задач таких программ в рамках одной, даже высокоразвитой страны, становится затруднительным. Стратегия развития космической техники должны формироваться при международном сотрудничестве различных стран, имеющих достаточный научно-технический задел по применению и проектированию объектов ракетно-космической и авиационной техники.

Литература

1. Исследования по истории и теории развития авиационной и ракетно-космической техники. Выпуск 1-5. М., Наука, 1981-85.

2. Косьнодемьянский: Курс теоретической механики.

3. Пенцак И. Н. Теория полета и конструкция баллистических ракет. Учебное пособие для техникумов. М., «Машиностроение», 1974, 344 с.

4. Уманский С. П. Ракеты-носители. Космодромы. М., Рестарт+, 2001. 216 с.

5. (Перспективы)

6. Введение в аэрокосмическую технику: Учеб. пособие/ В. Н. Кобелев, А. Г. Милованов, А. Е. Волхонский; Под редакцией проф. д.т.н. В. Н. Кобелева; МГАТУ. М., 1994. 264 с.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: