Ракета-носитель (PH) «Протон»*

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

«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.

Бриз-М

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.

proton1

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.

proton2Протон

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).

Протон на стартовом столе

[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

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>