9. Энергетические возможности ракеты-носителя

Показателями энергетических возможностей РН являются наибольшие массы полезного груза, выводимого на заданную орбиту. Для РН «Космос-3М» эти показатели были рассчитаны для всех типов орбит, выведение на которые с космодрома «Плесецк» и полигона «Капустин Яр» обеспечено действующими (постоянно или периодически) полями падения отделяющихся частей РН.

На околокруговые орбиты высотой от 200 до 1700 км РН «Космос-3М» способна выводить полезные грузы массой от 600 до 1400 кг. Большое влияние на массу выводимого КА оказывает также наклонение орбиты.

На эллиптические орбиты с наклонением 48,5, 51, 66, 74 83 и 87,3 с высотой перигея от 200 км и апогея до 5000 км РН «Космос-3М» способна выводить полезный груз массой от 320 до 1400 кг. При фиксированной высоте перигея масса груза уменьшается при увеличении высоты апогея, а при фиксированной высоте апогея она уменьшается при увеличении высоты перигея.

На синхронно-солнечные орбиты с наклонениями 98,15 и 98,8, высотой 700 и 850 км РН «Космос» при пусках с космодрома «Плесецк» способна выводить полезные грузы массой до 760 и до 700 кг соответственно.

Энергетические возможности РН «Космос-3М» при запусках КА с космодрома «Плесецк» представлены на рис. 9.1.

Рис.9.1. Энергетические возможности РН «Космос-3М».

1- i=66⁰; 2- i=74⁰; 3- i=83⁰; 4- i=87.3⁰.

РН «Космос-3М» обеспечивает выведение полезных грузов на различные орбиты с достаточно высокой точностью.

Для круговых орбит предельные опытные ошибки выведения по высоте орбиты не превышают ± 2-3 % от расчетного номинального значения, а по наклонению ± 0,06-0,08 для доверительной вероятности 0,993.

Для эллиптических орбит предельные опытные ошибки выведения также не превосходят данных величин при выведении КА в область перигея и 3-4% при выведении КА в промежуточную между апогеем и перигеем область.

При разработке конкретного проекта для заданной орбиты значения предельных ошибок выведения КА уточняются на этапе адаптации КА с РН.

Накопленный к настоящему времени многолетний опыт летной эксплуатации РН «Космос-3М» подтверждает достаточно высокую точность выведения различных полезных грузов, в том числе и при групповом их выведении.

10. Тепловое воздействие на космический аппарат при наземной эксплуатации и в полете

В помещениях технического комплекса при нахождении в них космического аппарата и ракеты-носителя обеспечивается температура воздуха от 8 до 25 С и относительная влажность от 30 до 85 % при 25 С.

Во время транспортировки КА с РН с технического на стартовый комплекс температура среды под головным обтекателем может обеспечиваться в диапазоне от 5 до 35С специальными средствами (нагревательной установкой, размещенной на подвижной железнодорожной платформе и термочехлом).

При нахождении РН на пусковой установке тепловой режим среды под обтекателем обеспечивается в диапазоне от 5 до 35 С холодильно-нагревательной установкой, размещённой на агрегате обслуживания и термочехлом.

Холодильно-нагревательная установка соединяется с обтекателем гибкими воздуховодами, обеспечивающими циркуляцию воздуха по замкнутому контуру (рис.10.1).

Холодильно-нагревательная установка обеспечивает подачу воздуха на входе в подобтекательное пространство с температурой:

• при охлаждении 3 – 5 С;

• при нагреве 40 – 50 С.

Количество подаваемого воздуха 6000 - 9000 м³/ч.

Температура воздуха на входе и выходе из головного обтекателя контролируется средствами холодильно-нагревательной установки с точностью до 4С.

Термостатирование прекращается за 90 минут до старта РН.

Температура среды подобтекательного пространства непосредственно на момент старта РН зависит от метеоусловий в районе пусковой установки (температуры и скорости ветра, наличия осадков и т.д.)



Тепловое воздействие на КА в полете на активном участке траектории обусловлено различными причинами.

До сброса головного обтекателя нагрев КА происходит под действием теплового потока от внутренней поверхности обтекателя. Он является следствием нагрева оболочки обтекателя, в основном, за счет трения о воздух, при прохождении плотных слоев атмосферы с большой скоростью.

Поле температур оболочки головного обтекателя существенно неравномерное. Наиболее нагрета его коническая часть. Цилиндрическая часть обтекателя за счет высокой теплопроводности материалов силового набора и самой оболочки оказывается прогрета относительно равномерно. Поэтому для оценки степени теплового воздействия на КА со стороны цилиндрической части обтекателя может использоваться усредненная величина теплового потока.

Величина теплового потока от обтекателя зависит от коэффициента степени черноты () внутренней поверхности и меняется с течением времени полета, достигая максимального значения примерно к 130 секунде. Сброс головного обтекателя обычно осуществляется на высоте около 75 километров при скоростном напоре порядка 14 кг/м². При этом максимальный тепловой поток для обтекателя (изготовленного с коэффициентом   0,1) не превышает 250 Вт/м².

После сброса головного обтекателя нагрев КА происходит под действием суммарного теплового потока за счет соударения с молекулами и атомами воздуха и рекомбинации атомов кислорода. Это тепловое воздействие может быть оценено величиной плотности теплового потока на поверхности КА, перпендикулярной вектору скорости.

Тепловое воздействие на КА после сброса головного обтекателя зависит от формы и размеров КА, а также от вида запуска КА (попутный или целевой).В связи с этим, величина теплового воздействия на КА окончательно уточняется индивидуально для каждого КА с учетом его конструктивных особенностей и программы выведения.

Тепловой поток на боковые поверхности КА обычно не превышает 100 Вт/м².