1.3 Разгонный блок «кврб»

Разгонный блок КВРБ(КВТК)

Государственный космический научно-производственный центр имени М.В.Хруничева ведет разработку кисло­родно-водородного разгонного блока (КВРБ) (КВТК) для модернизированной ракеты-носителя "Протон-М" и РКН «Ангара А5». Создание кисло­родно-водородного разгонного блока ба­зируется на основе разработанного в КБХМ жидкостного ракетного двигателя КВД-1.

Конструкция разгонного блока позволяет выполнять длительный полет в условиях космического пространства (до 7, 5 ча­сов) и осуществлять многократное (до 5 раз) включение маршевого двигателя в процессе полета.

Маршевый двигатель устанавливается неподвижно в конической нише, распо­ложенной на нижнем днище бака окис­лителя. В качестве маршевого двигате­ля КВРБ используется модернизиро­ванный жидкостный ракетный двига­тель КВД-1М с турбонасосной систе­мой подачи топлива и дожиганием ге­нераторного газа в камере сгорания. Для управления КВРБ на активных уча­стках полета используются две рулевые камеры, установленные в кардановых подвесах, допускающих отклонение ка­мер в двух плоскостях. Питание руле­вых камер основными компонентами топлива осуществляется от турбонасосного агрегата маршевого двигателя. На нижнем днище бака окислителя уста­новлены два блока двигательной уста­новки малой тяги для стабилизации и ориентации кислородно-водородного блока на пассивных участках полета, а также осадки топлива перед запусками маршевого двигателя. В качестве компонентов топлива в двигательной установ­ке малой тяги используются азотный тетраоксид и несимметричный диметилгидразин.

В составе двигательной установки име­ется система регулирования соотноше­ния расходуемых компонентов топлива, которая обеспечивает одновременное и полное расходование топлива из баков. Наддув бака окислителя и управление пневмоклапанами осуществляется гели­ем, хранящимся в шаробаллонах, распо­ложенных в баке окислителя. Наддув ба­ка горючего осуществляется газообраз­ным водородом, отбираемым от марше­вого двигателя.

Конструкция и характеристики КВРБ позволяют использовать его совместно не только с РН "Протон-М", но и с целым рядом существующих и перспективных РН среднего и тяжелого классов "Анга­ра", "Зенит", "Энергия-М", а также Ariane-5.

Двигатель КВД-1М выполнен по схеме с дожиганием восстановительного генераторного газа. Поддержание и из­менение режима работы двигателя по тяге и соотношению массовых расходов компонентов топлива осуществляется при помощи дросселей, установленных на магистралях питания окислителем генератора и камеры. Дросселирующие элементы дросселей перемещаются эле­ктрическими приводами по командам от системы управления разгонного блока. Запуск и останов двигателя осуществля­ется при помощи агрегатов автоматики, управляемых гелием, подаваемым через функционирующие по программе электропневмоклапаны пневмосистемы РБ. В процессе запуска и останова двигателя производится продувка полостей окис­лителя камеры и газогенератора гелием, подаваемым на из­менение режима работы двигателя по тяге и по соотношению массовых расходов компонентов топлива, которое осуществляется при помощи дросселей, установленных на магистралях питания окислителем генератора и камеры. Дросселирующие элементы дросселей перемещаются эле­ктрическими приводами по командам от системы управления разгонного блока. Запуск и останов двигателя осуществля­ется при помощи агрегатов автоматики, управляемых гелием, подаваемым через функционирующие по программе электропневмоклапаны пневмосистемы РБ. В процессе запуска и останова двигателя производится продувка полостей окис­лителя камеры и газогенератора гелием, подаваемым из пневмосистемы разгон­ного блока. Воспламенение компонентов топлива в камере и газогенераторе осу­ществляется при помощи пиротехничес­ких устройств.

Двигатель может работать совместно с бустерными турбонасосными агрегата­ми окислителя и горючего, создающими необходимые давления компонентов топлива для бескавитационной работы насосов его турбонасосного агрегата. Двигатель снабжен шар-баллоном для раскрутки ТНА при первом запуске ЖРД. Для последующих за­пусков шар-баллон может быть запол­нен водородом высокого давления, отби­раемым из выходного коллектора каме­ры двигателя.

Характеристики двигателя:

Компоненты топлива - жидкий кислород и жидкий водород. Управляющий газ – гелий. Рп = 7,100тс(69,6кН)

In = 462 с

t = 800 с (одного включения - 600 с)

рк = 57 кгс/см²

ргг = 82,3 кгс/см²

Km = 6,0

птна = 42000 об./мин.

Токисл. = 81 К

Тгор. = 21,9 К

Число включений 3

Мдв. = 282 кг

Dдв. = 1580мм

hдв. = 2140 мм

Начало летных испытании КВРБ с мо­дернизированной РН "Протон-М" проводилось в 2003 г. Рп = 7,503 тс (73,58 кН);In = 461 с.

Количество включений - до 5. Впервые в мире в августе 1997 г. испы­тан ЖРД на основе КВД-1, в котором вместо жидкого водорода использовался сжиженный природный газ. В двигате­ле осуществлялось дожигание газогене­раторного газа (с избытком горючего) после турбины. Он оснащен системой обеспечения многократного запуска. Специально разработана рулевая каме­ра небольшой тяги, работающая на СПГ и ЖК.

Второе испытание двигателя на СПГ проведено в мае 1998 г. Рулевая камера прошла испытания на 5 включений об­щей продолжительностью 250 с. Рп = 5,500...6,800 тс (53,92...66,66 кН)

In = 355 с

рк = 3,2...4,4...6,ЗМПа

Km = 2,0...2,2

Для рулевой камеры:

Рп = 200кгс(1,96кН)

Кт = 1,4...1,6