PH «Протон» была разработана в 1962-63 годах в ЦКБМ(ф) и изготавливалась на заводе им. М.В. Хруничева (ЗИХ) — ныне РКЗ ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.
«Протон» — это ракета тяжелого класса, предназначенная для выведения на орбиты вокруг Земли и на отлетные траектории тяжелых космических летательных аппаратов (К Л А)[1].
Выведение КЛА на орбиту с помощью PH подобно бросанию камня. Так же, как мы рукой разгоняем камень до определенной скорости и направления, а затем отпускаем его в свободный полет по инерции, так и PH разгоняет КЛА до нужных высоты, скорости и «угла бросания», выключает двигатели и разрывает пироболты, связывающие ее с КЛА, продолжающим далее полет по инерции, или с ускорением от своих двигателей или от двигателей разгонного блока.
PH «Протон» является трехступенчатой ракетой, выполненной по тандемной схеме с поперечным делением ступеней (рис. 2.5).
[1] Вначале PH «Протон» закладывалась и как межконтинентальная военная баллистическая ракета, несущая тяжелые ядерные заряды (военный индекс 8К82К), но в 1967 году МО отказалось от ее применения в этом качестве.
Для выведения КЛА на высокие орбиты и на отлетные траектории на PH «Протон» устанавливаются разгонные блоки («Бриз-М» или «ДМ»), которые условно можно назвать ускорителями 4-ых ступеней PH, хотя они и не входят в ее состав.
Ускоритель 1-й ступени состоит из центральной части и шести боковых блоков, каждый из которых крепится к ней в пяти местах (поясах). Центральный блок состоит из бака окислителя («О»), хвостового отсека (ХО) и переходного отсека, соединяющего ускоритель 1-й ступени со 2-й ступенью.
Бак «О» ускорителя 1-й ступени так же, как и баковые блоки ускорителей 2-й и 3-й ступеней PH, являются несущими, т. е. воспринимающими кроме собственных еще и все внешние продольные и другие нагрузки от расположенных над ними ускорителей ступеней, разгонного блока, полезного груза и ГО.
Каждый боковой блок («морковка») состоит из переднего отсека (обтекателя), ненесущего бака горючего («Г») и хвостового отсека, в котором закреплен один из 6-ти двигателей ускорителя 1-й ступени PH.
Компонентами топлива для ускорителей 1-й, 2-й и 3-й ступеней PH
и для разгонного блока «Бриз-М» являются:
- окислитель — тетраксид азота (АТ или, иначе, «амил»);
- горючее — несимметричный диметилгидразин (НДМГ или, иначе, «гептил»).
Эти компоненты являются самовоспламеняющимися при контакте друг с другом и очень токсичными (например, гептил по ядовитости [2]
соизмерим со ртутью), что требует «строгого» обращения с ними при эксплуатации ракеты во избежание очень большого вреда, который они могут принести здоровью людей (противогазы, спецодежда, контроль загазованности воздуха и т.п.).
Двигательная установка (ДУ) ускорителя 1-й ступени PH «Протон-М» включает в себя 6 автономных однокамерных ЖРД РД-275 разработки НПО «Энергомаш» со стартовой тягой 163 тонны силы каждый или около 980 тонн силы в сумме. Для управления вектором тяги каждый двигатель с помощью управляемой от СУ рулевой машинки1 может отклоняться на угол до ±7 градусов 30 минут. Это обеспечивается его креплением к ХО «морковки» с помощью цапф в районе критического (наименьшего диаметра) сечения сопла камеры. По командам СУ двигатель может также изменять тягу в диапазоне ±5% от номинала.
Двигатель имеет турбонасосную систему топливоподачи с дожиганием отработавшего в турбине ТНА окислительного газа в камере ЖРД, давление в которой достигает 160-ти атмосфер.
«Горячий» наддув подушек баков ускорителей ступеней PH осуществляется от работающих на АТ и НДМГ ЖГГ наддува (до давления, достаточного для «задавливания» кавитации на входе в насосы ТНА).
Ускоритель 2-й ступени имеет цилиндрическую форму и состоит из переходного к 3-й ступени отсека, блока баков «О» и «Г» с общим промежуточным днищем между ними и хвостового отсека, включающего корпус (юбку), силовой конус и защитный экран.
Двигательная установка ускорителя 2-й ступени включает 4 автономных маршевых ЖРД разработки КБХА с тягой в пустоте 60 тонн силы каждый. Все ЖРД с помощью цапф закреплены в ферме ХО и допускают отклонения любого из них на углы ± 3 градуса 15 минут с помощью электрогидравлических приводов.
Ускоритель 3-й ступени также имеет цилиндрическую форму и состоит из переходной к РБ верхней проставки, топливного и хвостового отсеков. Аналогично ускорителю 2-й ступени топливный отсек представляет собой совмещенные баки «О» и «Г», разделенные общим днищем.
Двигательная установка ускорителя 3-й ступени РД-0212 разработки КБХА включает жестко закрепленный к ХО маршевый ЖРД с тягой в пустоте 60 тонн силы и 4-х камерный рулевой двигатель с тягой в пустоте 4×790 кг силы, расположенный в хвостовом отсеке.
Каждая камера рулевого двигателя («колокольчик») подвешена на специальном кардане и отклоняется на угол ± 22 градуса 30 минут своим электроприводом.
Установленный внутри верхней проставки приборный отсек несет в себе систему управления работой всех трех ускорителей ступеней PH «Протон». [3]
[1] Рулевая машинка работает на гептиле высокого давления, отбираемом на выходе из насоса «Г» ТНА.
[2]РБ «ДМ» — это модифицированный энергетический блок «Д» лунного комплекса Л-3 (раздел 3.2 книги).
[3] Рулевая машинка работает на гептиле высокого давления, отбираемом на выходе из насоса «Г» ТНА.
Разгонный блок «Бриз-М» (рис. 2.6)
предназначен для повышения возможностей PH как по массе полезной нагрузки, выводимой в широком диапазоне орбит, так и по представляемому объему[1] зоны полезной нагрузки под головным обтекателем PH.
РБ «Бриз-М» состоит из центрального блока и окружающего его тороидного сбрасываемого дополнительного блока топливных баков. Маршевый ЖРД 14Д30 с тягой -2040 кг силы в пустоте установлен в нише внутри топливного бака центрального блока и обладает возможностью многократного включения. ЖРД малой тяги, работающие на тех же компонентах топлива, что и маршевый двигатель, обеспечивают ориентацию и стабилизацию РБ на участках автономного полета, а также осаждение[1] топлива в баках перед повторными запусками маршевого двигателя.
Установленная в приборном отсеке, находящимся на верхней части центрального блока, инерциальная система управления осуществляет управление полетом РБ и его бортовыми системами.
РБ «Бриз-М» оснащен также системой энергопитания и аппаратурой для сбора телеметрической информации и внешне-траекторных измерений.
PH «Протон» доставляется с завода-изготовителя в монтажно-испытательный корпус (МИК) космодрома Байконур в разобранном виде. В специальных вагонах транспортируются центральный блок ускорителя 1-й ступени, ускорители 2-й и 3-й ступеней, разгонный блок «Бриз-М» и 6 «морковок» — боковых блоков ускорителя 1-й ступени (по одному блоку в вагоне).
Полезная нагрузка (КЛА) и части головного обтекателя, защищающего ее при выведении на орбиту, доставляются в Байконур также отдельными вагонами.
[3] Диаметр РБ «БРИЗ-М» (~5 метров) больше диаметра PH «Протон», что позволяет увеличить объем головного отсека под полезную нагрузку.
При нахождении в невесомости топливо в баках превращается в пену, равномерно заполнящую их объем. Для возвращения топлива в жидкое состояние необходимы искусственная «сила тяжести», создаваемая ЖРД малой тяги, и забор компонентов топлива через КЗУ, не пропускающее газ в ЖРД.
В МИК полигона, именуемом еще как «техническая позиция», PH и РБ проходят сборку (рис. 2.7) и тщательные испытания перед вывозом на старт.
В отдельном МИК-е проходит подготовку к пуску КЛА, после чего он доставляется в МИК PH и стыкуется с ней или с установленным на нее РБ.
Полностью собранная, состыкованная с РБ, КЛА и головным обтекателем, прошедшая комплексные испытания ракета вывозится из МИКа соплами ЖРД вперед на расположенную в пяти километрах стартовую позицию (рис. 2.8)[4], где устанавливается в вертикальное положение установщиком (рис. 2.9) на б стартовых опор хвостового отсека центрального блока ускорителя 1-й ступени, выполненных в виде грибов шляпками вниз.
После вертикализации PH фиксируется за шляпки опор шестью «ветровыми» захватами, так как ракета огромных размеров имеет большую парусность и, не будучи закрепленной, может быть опрокинута сильным ветром[5].
После фиксации к PH подводится башня обслуживания, имеющая площадки, с которых производятся осмотр, заправка баллонов ракеты газами, установка аккумуляторов и другие предпусковые операции на PH (рис. 2.10).
[4]При этом скорость движения поезда, везущего ракету, не должна превышать 5 км/час в целях ограждения ее от недопустимых транспортных перегрузок.
[5]При скорости ветра более 15 м/с запуск PH «Протон» запрещен.
Из расположенного под землей в полутора километрах от старта выносного командного пункта (ВКП) с помощью автоматизированной системы контроля производится предстартовая комплексная проверка PH, РБ, КЛА и ГО в сборе.
За исключением небольшой группы заправщиков и находящейся в ВКП пусковой команды, все участвующие в подготовке ракеты к пуску специалисты перед началом заправки эвакуируются на расстояние 11 километров от стартовой позиции.
PH и РБ заправляются компонентами топлива из подземных ёмкостей стартового комплекса.
Раскручиваются гироскопы. Заправленная ракета «прицеливается» (осуществляется привязка работающей гироскопической платформы к меридиану старта)[5], в системы управления PH, РБ и КЛА вводится полетное задание.
[5]РН запускается на северо-восток, чтобы использовать окружную скорость вращения Земли на широте космодрома Байконур (рис. 3.3-Б в разделе 3.1 книги).
Отводится башня обслуживания.
По команде из ВКП «Старт» раскрываются «ветровые» захваты, запускаются двигатели ускорителя 1-й ступени, и PH начинает вертикальный подъем, сначала медленно, а потом все быстрее и быстрее покидая Землю.
Источник: главы из книги В.И. Сидоренко «Введение в авиационную, ракетную и космическую технику».
Leave a reply