Ракета Союз
Галерея РН Союз
| Разработчик | ОКБ 1, ЦСКБ Прогресс | |
| Статус | Эксплуатируются поздние модификации | |
| Первый полет | 1966 | |
| Произведено пусков | 32 (базовая РН Союз) | |
Союз (индекс УРВ РВСН – 11А511) – советская ракета-носитель среднего класса из семейства Р-7, разработанная в куйбышевскем филиале №3 ОКБ-1 (ныне, ЦСКБ Прогресс) в начале 1960-хх.
История ракеты Союз
В начале 1950-хх годов ракетная гонка СССР и США только начиналась, но уже тогда было очевидно, что мощная баллистическая ракета сможет значительно эффективнее доставить ядерный заряд к цели на большой дистанции, чем это могли сделать стратегические бомбардировщики против которых быстро появлялись средства защиты.
История ракеты-носителя Союз началась с рождения прародителя всех советских пилотируемых ракет. В 1954 году Правительство СССР приняло постановление о разработке новой межконтинентальной баллистической ракеты 8К71 более известной под индексом Р-7.
Р-7 разрабатывалась в ОКБ-1 под руководством С.П. Королева. В создании ракеты участвовали десятки научных и производственных центров и тысячи лучших специалистов в стране.
Эскизный проект был готов в том же 1954 году. Ракета стартовой массой рекордных на то время 280 тонн и длиной 34,2 метра могла доставить боеголовку массой 5,4 тонны на расстояние 8240 километров.
В 1957 году начались летные испытания. Р-7 была уникальной для своего рода ракетой – революцией, наполненной огромным количеством инноваций во всех сферах. Революционность несла в себе множество сложностей: первый запуск был неудачным – пролетев 400 километров ракета загорелась и разрушилась. Следующие 2 пуска так же закончились авариями. Лишь четвертый пуск, осуществленный в конце августа 1957 года был успешным.
В 1959 году в связи с появлением первой в мире эффективной серийной межконтинентальной баллистической ракеты в СССР был сформирован новый вид войск – Ракетные войска стратегического назначения — РВСН. В Архангельской области возле поселка Плесецк был создан военный космодром, где на боевое дежурство были поставлены ракеты Р-7 с ядерными боеголовками. В 1960 году Р-7 была официально принята на вооружение.
Но истинные мотивы ОКБ-1 были не только военными и таились в мыслях его главного конструктора – наконец, Сергей Королев получил в свои руки инструмент для освоения давней мечты – Р-7 была путевкой в космос.
Именно ракета Р-7 4 октября 1957 года вывела на орбиту Земли «Спутник» — первый в истории искусственный космический объект. Знаменитый писк «Бип! Бип!» стал началом космической эры человечества.
В течение следующих нескольких лет ракета Р-7 оставалась в авангарде ракетостроения. Ракеты в разных модификациях доставляли в космос военные и разведывательные аппараты. Наконец, новейшая модификация Р-7 Восход 12 апреля 1961 года доставила на орбиту первый пилотируемый космический аппарат Восток с первым космонавтом Юрием Гагариным.
Союз
Успехи первых космических полетов были ошеломительными, но к середине 1960-хх стало ясно, что базовые ракеты Р-7, даже в модификациях Восток и Восход приближаются к пределу своих возможностей. Уже созданные корабли ракеты могли доставлять в космос спутники и пилотируемые корабли, но полезная нагрузка была ограничена и не позволяла проводить более сложные операции на орбитах и, тем более, летать дальше, в первую очередь к Луне на которую заглядывались и СССР и США.
Таким образом, возникла необходимость разработки новой модификации ракеты-носителя. Впоследствии эта модификация, созданная в 1966 году получила индекс 11А511 и наименование Союз, она использовалась для запуска пилотируемых космических кораблей типа Союз, а в дальнейшем и для грузовых транспортных кораблей типа Прогресс.
Союз создавался на базе лучшей на то время ракеты Восход, доставившей Гагарина в космос. Основным изменением подвергся блок 3-й ступени, которой был модернизирован с целью дальнейшего повышения энергетических характеристик ракеты-носителя.
К тому времени ОКБ-1 разрабатывало пилотируемый комплекс Союз для облёта Луны. Изначально, корабль должны были доставлять на орбиту ракеты Восход, но аппарат весил больше 6 тонн плюс системы спасения массой в 2 тонны – Восход с таким бы не справился, но должен был справиться ракета Союз.
Конструкция ракеты Союз
Ракета Союз является типичным представителем семейства Р-7 и легко узнаваем по четырём коническим боковым блокам первой ступени, а также характерному головному обтекателю с четырьмя прямоугольниками решетчатых стабилизаторов и специфической башне системы аварийного спасения на вершине.
Трёхступенчатая ракета-носитель «Союз» состоит из:
- первой ступени, которая состоит из четырёх стартовых ускорителей — блоков «Б», «В», «Г» и «Д»;
- второй ступени, которая состоит из центрального блока «А»;
- третьей ступени — блок «И»;
- адаптера полезного груза, головного обтекателя и системы аварийного спасения экипажа.
Первая ступень
Первая ступень состояла из четырёх конусообразных боковых блоков — ускорителей «Б», «В», «Г» и «Д» с автономными двигателями на каждом ускорителе. Боковые блоки при полёте ракеты-носителя упирались своими передними опорами в специальные кронштейны центрального блока. Сухая масса конструкции бокового блока составляла не более 3,75 т. В боковые блоки перед стартом заправляли 155—160 тонн топлива. Отделение ускорителей происходило примерно на 118 секунде после старта.
Маршевыми двигателями первой ступени были ракетные двигатели РД-107. Система была разработана в НПО Эгергомаш под руководством Валентина Глушко. Каждый двигатель имел четыре основные неподвижные и две поворотные рулевые камеры сгорания, закреплённых в шарнирных подвесах.
Вторая ступень
Вторая ступень – единый блок А, окруженный четырьмя блоками первой ступени включала в себя двигатели и топливо. Сухая масса конструкции бокового блока «А» составляла не более чем 6 т. В центральный блок перед стартом заправляли в общей сложности не более чем 90—95 тонн топлива.
Отделение второй ступени происходило примерно на 278 секунде после старта.
На второй ступени ракеты-носителя в качестве маршевого двигателя использовался жидкостной двигатель РД-108, также разработанный в НПО «Энергомаш». Двигатель состоял из четырёх неподвижных камер сгорания и четырёх поворотных камер.
Видео запуска ракеты-носителя Союз ТМА-11М с космодрома Байконур
Третья ступень
В качестве третьей ступени использовался модернизированный блок «И» от ракеты-носителя Восход.
Общая длина блока «И» третьей ступени составляла не более 6,745 м, а диаметр — не более 2,66 м. Общая масса составляла немного более 25 тонн.
В качестве двигателя на блоке третьей ступени использовался жидкостной ракетный двигатель РД-0110, разработанный в ОКБ-154 под руководством Семена Косберга.
Двигатель РД-0110 с турбонасосной подачей топлива, имел четыре основные неподвижные и четыре поворотные рулевые камеры сгорания, закреплённых в шарнирных подвесах.
Топливо
В качестве топлива ракета Союз использовала ракетный керосин и жидкий кислород.
Система аварийного спасения САС
Одним из главных новшеств ракеты Союз стала новая система спасения экипажа. САС запускалась за 15 минут до старта ракеты и оставалась в таком режиме вплоть до отделения в конце взлета. Система позволяла спасти экипаж в случае аварии ракеты как на стартовой площадке так и на любой стадии взлета.
Из-за особенностей конструкции космического корабля Союз САС в случае запуска должен был обеспечить отвод не только модуля экипажа, а всего корабля вместе с головным обтекателем. Для этого в расположенном над обтекателе блоке САС были установлены твердотопливные двигатели достаточной мощности.
Для сохранения устойчивости в полёте на ГО стали устанавливать четыре решетчатых стабилизатора. Такая схема отделяемого головного блока САС стала базовой для всех модификаций ракет серии «Союз» и кораблей «Союз» в будущем.
Модификации
Союз-Л – создавалась на базе ракеты Союз для проведения отработки лунной кабины ракетно-космического комплекса Н1-ЛЗ. Данная модификация отличалась увеличенным диаметром головного обтекателя. В 1970—1971 годах с космодрома Байконур было осуществлено 3 запуска.
Союз-М – модификация, созданная вывода на орбиту военно-исследовательского корабля Союз 7К-ВИ. После закрытия программ по военным модификациям корабля Союз, изготовленные ракеты были переоборудованы запуск разведывательных спутников Зенит-4МТ Орион. В 1971—1976 годах с космодрома Плесецк было осуществлено 8 успешных пусков.
Союз-У – созданный в 1973 году универсальная ракета с улучшенными характеристиками двигателей. Предназначалась для выведения на околоземную орбиту пилотируемых и грузовых космических кораблей, а также зарубежных космических аппаратов.Основная транспортная ракета СССР и России. Состоянием на 18 мая 2012 года было произведено общей сложностью 771 пуск ракеты-носителя данной модификации.
Союз-ФГ – ракета-носитель среднего класса, созданная на базе ракеты Союз-У. Отличается улучшенными характеристиками двигателей 1 и 2 ступеней. Являлась промежуточной моделью на этапе создания ракет семейства Союз-2.
Союз-2 — семейство трёхступенчатых ракет-носителей среднего класса, разработанное на базе ракет Союз-У путем глубокой модернизации.
Союз-СТ — семейство трёхступенчатых ракет-носителей среднего класса, созданных на базе РН Союз-2 для обеспечения коммерческих запусков с космодрома Куру.
Эксплуатация ракет Союз
Всего было произведено 32 запуска Союзов (один пуск аварийный и одна авария ракеты на стартовой позиции до пуска).
Первый пуск РН Союз состоялся 28 ноября 1966 года. На орбиту был выведен беспилотный Союз («Космос-133»).
Последний пуск состоялся 14 октября 1976 года, на орбиту был выведен транспортный корабль 7К-Т («Союз-23»).
Все запуски ракеты-носителя «Союз» производились с космодрома Байконур, со стартовых площадок № 1 и № 31, а с 1970 года только со стартовой площадки № 1.
Источник
Ракета-носитель «Союз-2.1а»: технические характеристики
Российская ракета-носитель (РН) «Союз-2.1а» — трехступенчатая ракета среднего класса, являющаяся модифицированным вариантом (этап модернизации — 1а) ракеты-носителя «Союза-У», успешно эксплуатируемой с 1973 года. Предназначена для обеспечения запусков космических аппаратов военного, народнохозяйственного и социального назначения.
РН «Союз-2.1а» в сочетании с разгонным блоком «Фрегат» или блоком выведения «Волга» позволяет выводить космические аппараты на всевозможные типы орбит: низкие, средние, высокоэллиптические, солнечно-синхронные, геопереходные и геостационарные.
Разрабатывалась в соответствии с постановлением правительства РФ от 1992 года, а также в соответствии с требованиями тактико-технического задания, утвержденного в 1995 году командующим Военно-космическими силами РФ и генеральным директором Российского авиационно-космического агентства, и была призвана заменить все типы РН на базе ракеты Р-7А, выпускавшиеся прежде. Создавалась с опорой только на промышленную базу России.
Головным разработчиком и изготовителем является Ракетно-космический центр «Прогресс» (Самара).
При разработке РН «Союз-2-1а» особое внимание было уделено обеспечению максимальной преемственности с прототипом, однако некоторые корпусные элементы всех ступеней были усилены без изменения принципиальной конструктивной схемы. По-иному были размещены приборы и кабельная сеть системы управления на боковых и центральном блоке. Блок третьей ступени сохранил габариты прототипа, однако для оптимизации массы заправляемых компонентов топлива изменена конфигурация баков, а также по-новому размещены элементы систем телеизмерений и внешнетраекторных измерений.
Центральным направлением модернизации ракеты стало создание принципиально иной цифровой системы управления, которая разработана на основе современных принципов управления и новой отечественной элементной базы. В качестве главного звена системы управления РН «Союз-2-1а» используется быстродействующая бортовая цифровая вычислительная машина с большим объемом оперативной памяти.
Кроме новой цифровой системы управления, обеспечивающей высокоточное выведение полезных нагрузок, на РН «Союз-2.1а» были установлены двигатели с усовершенствованными форсуночными головками на первой и второй ступенях, внедрена новая система телеизмерений. Это позволило повысить точность выведения, устойчивость и управляемость ракеты-носителя, а также использовать сборочно-защитный блок с головным обтекателем диаметром 4,11 метра и длиной 11,43 метра, что дало увеличение зоны размещения полезного груза. В результате масса выводимого полезного груза РН «Союз-2.1а» на низкую орбиту высотой 200 километров по сравнению с ракетой-носителем «Союз» увеличилась на 250-300 килограмм.
Ракета-носитель «Союз-2-1а» состоит из трех ступеней и выполнена по схеме с параллельным отделением боковых ракетных блоков в конце работы первой ступени и поперечным отделением ракетного блока второй ступени по окончании его работы. На первом этапе полета работают двигатели четырех боковых и центрального блоков, на втором, после отделения боковых блоков, только двигатель центрального блока.
Двигатели боковых блоков работают в течение 118 секунд после старта, после чего отключаются. После этого боковые блоки отделяются от центрального блока и сбрасываются.
Вторая ступень (центральный блок) состоит из хвостового отсека, в котором установлен двигатель однократного включения. Номинальное время работы двигателя центрального блока составляет 280-290 секунд.
Запуск двигателей центрального и боковых блоков производится на Земле, что даёт возможность контролировать их работу в переходном режиме и при возникновении неисправностей во время пуска отменять пуск ракеты. Это обеспечивает повышение безопасности эксплуатации.
Третья ступень, состоящая из переходного отсека, бака горючего, бака окислителя, хвостового отсека и двигателя, установлена на центральном блоке и соединена с ним с помощью ферменной конструкции.
Маршевый двигатель третьей ступени включается примерно за две секунды до отключения центрального блока. Газы, истекающие из сопел двигателя третьей ступени, непосредственно отделяют ступень от центрального блока. После отключения двигателя и отделения космического аппарата или разгонного блока с космическим аппаратом, третья ступень выполняет маневр увода путем открытия дренажного клапана в баке горючего.
На первой и второй ступенях установлены жидкостные ракетные двигатели РД-107А и РД-108А разработки НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко, на третьей — четырехкамерный РД-0110 Конструкторского бюро химавтоматики.
В качестве компонентов ракетного топлива маршевых двигательных установок РН используются экологически чистый окислитель — жидкий кислород и слаботоксичное углеводородное горючее Т-1 (керосин).
Технические характеристики:
Максимальная длина — 46,3 м
Стартовая масса — 311,7 т
Масса РН (без головной части) — 303,2 т
Масса конструкции РН (без головной части) — 24,4 т
Масса компонентов топлива — 278,8 т
Масса выводимой полезной нагрузки:
на низкую околоземную орбиту (Н = 200 км) — 7480 кг,
на солнечно-синхронную орбиту (Н = 820 км) — 4350 кг,
на геопереходную орбиту (4 V = 1500 м/с) — 2780 кг,
на геостационарную орбиту (Н = 36000 км) — 1300 кг
Летные испытания ракеты-носителя «Союз-2-1а» были успешно начаты 8 ноября 2004 года пуском с космодрома Плесецк, а 19 октября 2006 года осуществлен первый коммерческий пуск ракеты-носителя с европейским метеорологическим космическим аппаратом «Метоп». После этого проходили летные испытания ракеты-носителя. Было проведено несколько пусков с космодромов «Плесецк», «Байконур» и с Гвианского космического центра в Куру.
В конце августа 2015 года специалисты РКЦ завершили испытания ракеты-носителя, а в начале сентября она была отправлена на космодром «Восточный».
В конце декабря 2015 года Госкомиссия приняла решение об окончании летных испытаний ракеты-носителя «Союз-2.1а» и передачи ее в штатную эксплуатацию Минобороны и Роскосмосу.
Для запуска с космодрома «Восточный» РН «Союз-2.1а» была доработана и модернизирована. В модернизированной версии ракеты предусмотрены специальные отводы паров жидкого кислорода за пределы мобильной башни обслуживания, которая используется на стартовом комплексе «Восточного», проведена модернизация бортовой вычислительной машины, которая стала более современной, производительной и менее габаритной.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
Источник