- •Оглавление
- •Предисловие к тому
- •Список используемых сокращений
- •Раздел 1. ФИЗИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА
- •Глава 1.1 Время и системы координат
- •1.1.1. Время
- •1.1.2. Системы координат
- •1.1.3. Преобразования между системами координат
- •Глава 1.2. Солнечная система
- •1.2.1. Солнце
- •1.2.2. Планеты
- •1.2.3. Спутники и кольца планет
- •1.2.4. Астероиды и карликовые планеты
- •1.2.5. Объекты пояса Койпера. Кометы
- •Глава 1.3. Физические особенности Земли
- •1.3.1. Гравитационное поле и фигура Земли
- •1.3.2. Атмосфера Земли
- •1.3.3. Магнитное поле Земли
- •1.3.4. Корпускулярная радиация в околоземном космическом пространстве
- •1.3.5. Космический мусор и его характеристики
- •Раздел 2. МЕХАНИКА ПОЛЕТА
- •2.1.1. Способы выведения космических аппаратов на орбиту
- •Глава 2.2. Орбитальное движение
- •2.2.1. Невозмущенное орбитальное движение
- •2.2.1.1. Задача двух тел
- •2.2.1.2. Интегралы и уравнение Кеплера
- •2.2.1.3. Орбитальные элементы
- •2.2.1.4. Определение орбит в задаче двух тел
- •2.2.2. Возмущенное орбитальное движение
- •2.2.2.2. Влияние сжатия и атмосферы Земли на движение ИСЗ
- •2.2.2.3. Баллистические модели движения ИСЗ
- •2.2.4. Баллистические условия полета КА
- •2.2.5. Особые орбиты искусственных спутников Земли
- •2.2.5.1. Геостационарные орбиты
- •2.2.5.6. Критическое наклонение и орбиты типа «Молния»
- •Глава 2.3. Межорбитальные перелеты космических аппаратов
- •2.3.1. Понятие космического перелета. Перелет с конечной тягой, импульсный перелет
- •2.3.2. Реактивная сила. Формула Циолковского
- •2.3.4. Необходимые условия оптимальности перелета
- •2.3.5. Случай центрального ньютоновского гравитационного поля
- •2.3.6. Некоторые импульсные перелеты
- •2.3.7. Перелеты между околокруговыми орбитами
- •2.3.8. Оптимальные перелеты с конечной тягой
- •2.4.1. Управление геостационарной орбитой
- •2.4.2. Поддержание высокоэллиптических орбит
- •2.4.3. Поддержание высотного профиля полета Международной космической станции
- •2.4.4. Поддержание солнечной синхронности круговой орбиты
- •2.4.5. Поддержание стабильности местного времени прохождения восходящего узла круговой ССО
- •2.4.6. Управление высотой и трассой низкой круговой орбиты
- •2.4.7. Разведение спутников на круговой орбите
- •Глава 2.5. Спутниковые системы
- •2.5.1. Спутниковые системы и их баллистическое проектирование
- •2.5.2. Спутниковые системы непрерывного зонального обзора на круговых орбитах
- •2.5.2.1. Спутниковые системы на основе полос непрерывного обзора
- •2.5.2.2. Кинематически правильные спутниковые системы
- •2.5.3. Спутниковые системы периодического зонального обзора на круговых орбитах
- •2.5.3.1. Предпосылки создания современной теории периодического обзора
- •2.5.3.2. Регулярные спутниковые системы
- •2.5.3.3. Элементы маршрутной теории оптимизации спутниковых систем периодического обзора
- •2.5.3.4. Некоторые закономерности оптимальных решений
- •2.5.4. Спутниковые системы непрерывного локального обзора на эллиптических орбитах
- •2.5.5. Управление спутниковыми системами на круговых орбитах
- •Глава 2.6. Лунные и межпланетные траектории
- •2.6.1. Лунные траектории космических аппаратов
- •2.6.2. Траектории полета к планетам, астероидам, кометам
- •Глава 3.1. Типы (классификация) аэродинамических компоновок
- •3.1.3. Многоблочные компоновки с продольным разделением ступеней
- •3.1.4. Многоблочные компоновки с продольным делением ступеней и навесными полезными грузами
- •3.1.5. Выступающие и отделяемые элементы конструкции
- •3.3.1. Экспериментальные методы исследований
- •3.3.3. Аналоговые испытания
- •3.3.4. Численные методы расчета аэродинамических характеристик ракет
- •3.4.1. Ветровое воздействие на ракету при старте и транспортировании. Влияние стартовых сооружений и транспортировочных агрегатов
- •3.4.2. Ветровые нагрузки вблизи земли
- •3.4.3. Местные нагрузки при обтекании стационарным потоком
- •3.4.4. Распределенные аэродинамические нагрузки
- •3.4.5. Статическая устойчивость
- •3.4.6. Аэродинамические характеристики стабилизирующих устройств
- •3.4.8. Разделение ступеней ракет
- •3.4.9. Круговые аэродинамические характеристики тел вращения
- •3.4.11. Аэродинамическое воздействие на полезный груз в процессе отделения створок головных обтекателей
- •3.4.12. Аэродинамика отделяемых ступеней и элементов конструкции. Зоны падения (отчуждения)
- •3.5.3. Влияние струй двигателей на аэродинамические характеристики
- •3.5.4. Аэродинамическое нагружение выступающих элементов конструкции. Методы снижения нагрузок
- •3.5.5. Аэродинамические характеристики блоков многоблочных ракет в процессе их отделения
- •3.6.4. Дренирование элементов конструкции
- •3.6.5. Авиационное транспортирование
- •Глава 3.7. Термостатирование отсеков ракет при наземной подготовке
- •3.7.1. Задачи термостатирования. Ограничения. Методы решения
- •3.8.2. Классификация пусковых установок по их конструктивным схемам
- •3.8.4. Особенности тепловых процессов при старте
- •Глава 3.10. Собственная атмосфера космических аппаратов и ее влияние на функционирование приборов и систем
- •3.10.1. Экспериментальные исследования собственной внешней атмосферы космических аппаратов и станций
- •3.10.2. Особенности изменения давления в негерметичных отсеках геостационарных спутников
- •Глава 3.11. Загрязнение поверхностей космических аппаратов и методы его уменьшения
- •3.11.1. Источники загрязнения космических аппаратов
- •Глава 3.12. Аэрогазодинамика спускаемых аппаратов
- •3.13.2. Метеороиды
- •3.13.3. Космический мусор
- •3.13.4. Расчет вероятности непробоя КА метеороидами и техногенными частицами
- •3.13.5. Воздействия микрометеороидов и техногенных частиц на поверхность космического аппарата
- •3.14.2. Акустика и пульсации давления при старте ракет
- •3.14.3. Аэроакустические воздействия на ракеты в полете
- •3.14.4. Акустические воздействия на космические аппараты при наземной подготовке и в полете
- •4.2.1. Цели классификации
- •4.2.3. Систематическая классификация
- •Глава 4.3. Создание космических комплексов
- •4.3.2. Принципы обеспечения качества и надежности
- •4.3.3. Порядок создания космических комплексов
- •5.1.1. Теоретические основы проектирования летательных аппаратов
- •5.2.2. Схема многоуровневого исследования модернизации ракетного комплекса. Состав задач и математические модели
- •5.2.4. Задача оптимизации параметров модификаций ЛА. Математическая модель
- •5.2.6. Исследование эффективности модернизации РК
- •5.2.7. Анализ модификации ЛА с РДТТ при наличии неконтролируемых факторов
- •5.3.3. Проектирование топливных баков
- •5.3.4. Цилиндрические оболочки
- •Глава 5.5. Модели и методы исследования устойчивости и управляемости баллистических ракет
- •5.5.3. Исследование устойчивости продольных колебаний БР
- •Раздел 6. СРЕДСТВА ВЫВЕДЕНИЯ
- •Глава 6.1. Общая концепция
- •6.2.3 Ракеты носители «Циклон», «Зенит», «Зенит 3 SL»
- •6.3.3. МТКС «Спейс Шаттл»
- •Глава 6.4. Разгонные блоки
- •6.4.1. Разгонные блоки типа ДМ
- •6.4.2. Разгонные блоки типа «Бриз»
- •6.4.3. Разгонные блоки типа «Фрегат»
- •Глава 7.1. Жидкостные ракетные двигатели
- •7.1.1. Принципиальная схема ЖРД
- •7.1.3.1. Запуск
- •7.1.3.2. Работа ЖРД в полете
- •7.1.3.3. Автоматика ЖРД
- •7.1.3.4. Обеспечение устойчивой работы
- •7.1.4. Камера
- •7.1.4.1. Газодинамический расчет
- •7.1.4.2. Профилирование камеры
- •7.1.4.3. Тепловой расчет камеры
- •7.1.4.4. Конструирование камеры
- •7.1.4.5. Изготовление камеры
- •7.1.5. Газогенератор
- •Глава 7.2. Стендовые испытания двигательных установок
- •7.2.1. Задача отработки
- •7.2.2. Методика экспериментальной отработки жидкостных ракетных двигательных установок
- •7.2.4. Комплексные испытания пневмогидравлических систем и двигательных установок
- •Глава 8.1. Системы управления средств выведения
- •8.1.1. Назначение и область применения системы управления средств выведения
- •8.1.3. Функциональная структура и приборный состав систем управления средств выведения
- •8.1.4. Бортовой вычислительный комплекс и взаимодействие смежных систем
- •8.1.5. Навигация и наведение. Терминальное управление
- •8.1.6. Точность управления выведением полезного груза
- •8.1.7. Этапы развития систем управления средств выведения
- •8.1.9. Надежность и стойкость систем управления к помехам
- •8.1.10. Организация и обработка потоков информации о работе систем управления
- •8.1.11. Тенденция развития систем управления средств выведения
- •8.2.1. Бортовая аппаратура системы управления
- •8.2.2. Бортовое программное обеспечение
- •8.2.4. Наземная аппаратура системы управления
- •Глава 8.3. Системы разделения
- •8.3.1. Требования к системам разделения
- •8.3.2. Основные типы систем разделения
- •8.3.3. Исполнительные элементы систем разделения
- •8.3.4. Силы, действующие на разделяемые тела
- •8.3.5. Расчет систем разделения
- •8.3.6. Экспериментальная отработка систем разделения
- •8.3.7. Расчет надежности
- •8.5.1. Система одновременного опорожнения баков
- •8.5.2. Потребное давление наддува баков
- •Глава 8.6. Управление двигательной установкой
- •Глава 8.7. Исполнительные органы
- •Глава 8.8. Исполнительные приводы систем управления
Аджян А.П., Аким Э.Л., Алифанов О.М., Андреев А.Н. Ракетно-космическая техника. Машиностроение. Энциклопедия. T. IV-22 В двух книгах. Книга первая
РАЗГОННЫЕ БЛОКИ ТИПА «БРИЗ» |
781 |
|
|
Рис. 6.4.4. Разгонный блок типа ДМ:
1 — плоскость стыка РБ и КА; 2 — приборный отсек; 3 — бак «О»; 4 — средний переходный отсек; 5 — бак «Г»; 6 — маршевый двигатель; 7 — нижний переходный отсек; 8 — плоскость стыка РБ и РН
– РБ не функционировали в автономном полете из за отказа РН — 20.
Распределение количества функциониро вавших в полете блоков типа Д и ДМ по годам
приведено |
рис. 6.4.5. |
6.4.2. РАЗГОННЫЕ БЛОКИ ТИПА «БРИЗ»
Разгонный блок «Бриз,КМ»
РБ (рис. 6.4.6) в составе космической го ловной части РКН «Рокот» служит для довы ведения одиночной или групповой полезной нагрузки, формирования целевой орбиты и поддержания заданной ориентации ПН во
время полета по орбите и в процессе отделе ния.
РБ включает: отсек топливный (ОТ), от4 сек приборный герметичный (ОПГ) и отсек про4 межуточный (ОП).
ОТ предназначен для размещения компо нентов топлива, ДУ, агрегатов пневмогидроси стем наддува и питания, а также приборов и датчиков телеметрического контроля.
ДУ РБ включает маршевый двигатель с системой рулевых приводов и двигатели кор рекции и стабилизации. Маршевый двигатель использует компоненты топлива: НДМГ и АТ. Двигатели коррекции и стабилизации имеют вытеснительную систему подачи и питаются
Аджян А.П., Аким Э.Л., Алифанов О.М., Андреев А.Н. Ракетно-космическая техника. Машиностроение. Энциклопедия. T. IV-22 В двух книгах. Книга первая
782 |
Глава 6.4. РАЗГОННЫЕ БЛОКИ |
|
|
Рис. 6.4.5. Распределение количества функционировавших в полете РБ типа Д и ДМ по годам по состоянию на октябрь 2007 г.
от отдельных баков высокого давления (БВД). Компонентами топлива для них являются: НДМГ и АТИН.
В ОПГ размещены: СУ, приборы систем телеметрического контроля, траекторных из мерений и электропитания. На верхнее плос кое днище приборного отсека, с помощью пе реходной системы, устанавливается полезная нагрузка — один или несколько КА.
ОП предназначен для стыковки КГЧ с блоком ускорителей и обеспечения электриче ских связей с БУ и ТПК, представляет собой трехслойную конструкцию из углепластиковых панелей с сотовым заполнителем.
Верхним шпангоутом отсек стыкуется с ОПГ пирозамками системы отделения РБ, нижним шпангоутом — к блоку ускорителей с помощью болтов.
Разделение происходит с помощью двух тормозных РДТТ II ступени, уводящих отсек промежуточный вместе с отработавшей II сту пенью.
Основные характеристики РБ «Бриз4КМ»
Геометрические характеристики, мм:
длина РБ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2595 максимальный поперечный размер . . . 2620 максимальный диаметр по стыку с переходной системой КА . . . . . . . . . 2038
Компоненты топлива . . . . . . . . . . АТ НДМГ Масса заправляемого топлива, кг . . . . до 4965 ДУ:
Двигательная установка:
1)маршевый двигатель:
–тяга в пустоте, кН . . . . . . . . . . . . . 19,6
–число включений в полете. . . . . . . до 8
2) двигатели малой тяги:
– тяга, Н/количество. . . . . 392/4 и 13,33/12 Продолжительность выведения до отделения КА, ч . . . . . . . . . . . . . . . . До 7
РБ «Бриз,М»
РБ обеспечивает выведение совместно с РН на высокоэнергетические орбиты (высоко круговые и высокоэллиптические, включая геопереходные и геостационарную), а также на отлетные траектории КА военного, народно хозяйственного, научного, социально эконо мического назначения и по коммерческим программам.
РБ позволяет проведение как одиночных, так и групповых запусков КА с разведением их при необходимости.
При совместном использовании с РН «Протон М» РБ «Бриз М» обеспечивает вы ведение на ГСО полезную нагрузку массой до 3,2 т.
В процессе выведения КА РБ «Бриз М»
обеспечивает: |
|
создание заданных |
тяги и |
управление орбитальным |
его ориен |
тацию и стабилизацию на |
этапах выве |
дения КА; |
|
доразгон орбитального блока с незамкну той орбиты на опорную орбиту;
заданную точность стабилизации орби тального блока в соответствии с циклограм мой полета;
закрутку орбитального блока вокруг про дольной оси с угловой скоростью перед отде лением КА (при необходимости) с последую щим восстановлением ориентации РБ;
Аджян А.П., Аким Э.Л., Алифанов О.М., Андреев А.Н. Ракетно-космическая техника. Машиностроение. Энциклопедия. T. IV-22 В двух книгах. Книга первая
РАЗГОННЫЕ БЛОКИ ТИПА «БРИЗ» |
783 |
|
|
Рис. 6.4.6. Разгонный блок «Бриз КМ» в составе КГЧ РКН «Рокот»:
1 — головной обтекатель; 2 — КА; 3 — переход ная система; 4 — бортовая батарея; 5 — отсек приборный герметичный; 6 — отсек промежу точный; 7 — отсек топливный; 8 — двигатели стабилизации (12 шт.); 9 — двигатели коррекции импульса (4 шт.); 10 — маршевый двигатель РБ
возможность выполнения программных разворотов, а также закрутку орбитального бло ка вокруг продольной или одной из попереч ных осей РБ на участках свободного полета РБ;
увод РБ с целевой орбиты КА.
Основными составными частями РБ «Бриз М» (рис. 6.4.7) являются:
центральный блок, включающий цен4 тральный топливный бак (ЦТБ) с ДУ и прибор4 ный отсек (ПО), с установленной в нем аппа ратурой бортовых систем;
дополнительный топливный бак (ДТБ); нижняя проставка, обеспечивающая со
пряжение РБ с РН и установку головного об текателя.
Центральный ТБ выполнен в виде отсека конической формы с промежуточным дни щем, разделяющим баки О и Г. Внутри баков размещены элементы ПГС, а также перегород ки для демпфирования колебаний жидкости.
Для установки маршевого двигателя РБ, нижнее бака Г центрального блока сде лано комбинированным, с нишей ДУ. На нижнем днище также размещены блоки двига телей малой тяги, шаробаллоны для наддува и другие элементы ПГС. На конической обечай ке ЦТБ установлены магистрали СОТР. Для обеспечения тепловых режимов поверхность конической обечайки и нижнего днища ЦТБ покрыта экранно4вакуумной теплоизоляцией
(ЭВТИ). В зоне нижнего шпангоута ниши раз мещено теплозащитное покрытие. В целях обеспечения теплового режима маршевого двигателя в паузах между включениями на РБ устанавливается теплозащитная крышка с ме ханизмом открытия и закрытия.
Над центральным ТБ расположен при борный отсек РБ. Конструктивно отсек вы полнен в виде обратного усеченного конуса. Внутри отсека расположена рама, на которой установлена бортовая аппаратура СУ, бортово го измерительного комплекса, а также систе мы обеспечения теплового режима. К верхне му шпангоуту приборного отсека стыкуется переходная система.
Дополнительный ТБ расположен вокруг центрального блока и сбрасывается в полете после его опорожнения. ДТБ выполнен в виде тороидального отсека с цилиндрическими на ружной и внутренней обечайками. Внутри от сек разделен промежуточным днищем на две полости, образующие баки О и Г.
|
представляет собой несущий сило |
вой |
конструкции, передающий на |
|
РН к приборному отсеку РБ. В сило |
вую схему включены: верхняя и нижняя про ставки ДТБ, диагональная распорная диафраг ма внутри бака О, а также наружная (вафель ной конструкции) обшивка бака Г. Гидравли
Аджян А.П., Аким Э.Л., Алифанов О.М., Андреев А.Н. Ракетно-космическая техника. Машиностроение. Энциклопедия. T. IV-22 В двух книгах. Книга первая
784 |
Глава 6.4. РАЗГОННЫЕ БЛОКИ |
|
|
Рис. 6.4.7. Общий вид РБ «Бриз М»:
1 — ДТБ; 2 — нижняя проставка; 3 — плоскость отделения головного обтекателя; 4 — плоскость от деления РБ от РН; 5 — плоскость технологического стыка РБ и ПС; 8 — приборный отсек; 9 — го ловной обтекатель; 10 — центральный топливный бак; 11, 14 — шаробаллоны наддува; 12 — мар шевый двигатель; 13, 16 — бак высокого давления; 15 — блок двигателя малой тяги (4 шт.)
ческая связь ДТБ с баками топливного отсека центрального блока осуществляется через ма гистрали перелива, на которых устанавливают ся пиротехнические узлы разделения и обрат ные клапаны.
Крепление и разделение ДТБ с ЦБ обес печивается пирозамками, расположенными в районе верхнего шпангоута приборного отсе ка. Сброс ДТБ (после выработки из него ком понентов топлива) обеспечивается пружинны ми толкателями по направляющим и ролико вым опорам.
В целях обеспечения тепловых режимов компонентов топлива в полете внешняя по верхность ДТБ покрыта ЭВТИ.
Нижняя проставка РБ используется как переходной элемент между РБ и РН, а также между РБ и ГО. Проставка имеет кронштейны для установки пневмотолкателей ГО, а также люк для стыковки с воздуховодами системы термостатирования на СК. Разделение РБ с РН в полете обеспечивается пирозамками, ус тановленными в плоскости стыка нижней
проставки с ДТБ, а также тормозными ускорителя III ступени РН.
ДУ РБ «Бриз М» включает в |
мар |
|
шевый ЖРД 14Д30 (до 8 ми включений в по |
||
лете), двигатели коррекции импульсов 11Д458 |
||
(4 шт.) и двигатели ориентации и стабилиза |
||
ции 17Д58Э (12 шт.). |
|
|
Основные характеристики РБ «Бриз4М» |
||
Геометрические характеристики, мм: |
|
|
длина РБ . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . |
. . . 2654 |
максимальный диаметр. . . . . . . . |
. . |
. . . 4 100 |
диаметр по стыку с переходной |
|
|
системой КА . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . |
. . 2 490 |
Компоненты топлива . . . . . . . . . . |
АТ НДМГ |
|
Масса заправляемого топлива, кг: . . |
. . |
до 19 800 |
в том числе: |
|
|
в центральный блок. . . . . . . . . |
. . . |
. . 5200 |
в дополнительный топлив |
|
|
ный бак . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . |
до 14 600 |
ДУ:
маршевый двигатель:
тяга в пустоте, кН (тс). . . . . . . 2,016 (19,77)