Ракета-носитель "Союз-ФГ"

 

       Ракета-носитель "Союз-ФГ" предназначена для выведения на околоземную орбиту автоматических космических аппаратов социально-экономического, научно-исследовательского и специального назначения, а также пилотируемых кораблей типа "Союз-ТМА" и грузовых космических кораблей типа "Прогресс-М" по программе Международной космической станции.

      Ракета-носитель (PH) 'Союз-ФГ' явля­ется дальнейшей модификацией серий­ной ракеты 'Союз'. Модернизация серийной РН 'Союз' заключается в использовании на центральном и боковых блоках двигате­лей с улучшенными энергетическими характеристиками.

      Конструктивно РН 'Союз-ФГ' выпол­нена по схеме с параллельным отделением боковых ракетных блоков в конце работы первой ступени и поперечным отделением ракетного блока второй ступени по окон­чании его работы. На первом этапе полета работают двигатели четырех боковых и цент­рального блоков, на втором, после отде­ления боковых блоков, - только двигатель центрального блока.

      Маршевые двигатели первой и второй ступеней РН 'Союз-ФГ' по сравнению с двигателями РН 'Союз' имеют повышен­ные энергетические характеристики за счет применения в смесительных голо­вках однокомпонентных форсунок, обес­печивающих улучшенное смесеобразо­вание.

     Ракета-носитель 'Союз-ФГ' обеспечи­вает выведение на орбиты всей номенкла­туры космических аппаратов, выводимой РН 'Союз'.

       Система управления РН 'Союз-ФГ' заимствуется с базовой РН 'Союз' и обеспе­чивает требуемые, как на РН 'Союз', точнос­тные характеристики выведения на орбиту с незначительной доработкой.

       Для контроля состояния систем, агрегатов и конструкции РН на участке выведения блоки первой и второй ступеней РН 'Союз-ФГ' и блок третьей ступени оснащены радиотелеметрическими системами, которые заимс­твуются с РН 'Союз'.

      Первая ступень ракеты-носителя включает четыре боковых блока конической формы, закрепленных в шаровых опорах централь­ного блока.

       Конструктивно-компоновочная схема бокового блока состоит из силового конуса, несущего конического бака окислителя, межбакового отсека, несущего кони­ческого бака горючего, отсека баков перекиси водорода и жидкого азота и цилиндрического хвостового отсека специальной формы.

      В хвостовом отсеке каждого боко­вого блока размещается автономный жидкостный двигатель однократного включения РД-107А, работающий на жидком кислороде и керосине и осна­щенный четырьмя маршевыми каме­рами и двумя рулевыми соплами.

     Для управления полетом на каждом боковом блоке с внешней стороны, противоположной центральному блоку, на небольшом пилоне установлен аэро­динамический руль, выполненный в виде треугольного крыла малого удли­нения. Для привода руля имеется элек­трическая рулевая машина.

    Двигатели боковых блоков работают в течение -118 секунд после старта, после чего отключаются. Выключение происходит по результатам сравнения текущего значения скорости с расчет­ным. После отключения двигателей боковые блоки отделяются от централь­ного блока и сбрасываются.

     Вторая ступень (центральный блок) состоит из хвостового отсека, в кото­ром установлен двигатель однократ­ного включения РД-108А (содержащий четыре маршевых камеры и четыре рулевых сопла), отсека бака перекиси водорода, в котором также установлен бак жидкого азота, отсека бака горю­чего, межбакового отсека, отсека бака окислителя и приборного отсека.

      Запуск ЖРД центрального и боковых блоков производится на Земле, что дает возможность контролировать работу двигателей в переходном режиме и при возникновении неисправностей во время пуска отменять пуск ракеты. Это обеспечивает повышение безо­пасности эксплуатации.

     Управление полетом по трем осям осуществляется с помощью четырех рулевых камер двигателя РД-108А.

Номинальное время работы двига­теля центрального блока составляет -280-290 секунд.

Разделение второй и третьей ступе­ней происходит по 'горячей схеме'.

    Третья ступень (блок 'И'), состо­ящая из переходного отсека, бака го­рючего, бака окислителя, хвостового отсека и двигателя, установлена на центральном блоке и соединена с ним с помощью ферменной конструк­ции.

Блок 'И' снабжен двигательной установкой с РН 'Союз', состоящей из четырехкамерного двигателя одно­кратного включения и четырех пово­ротных рулевых сопел (используе­мых для управления полетом по трем осям). Маршевый двигатель третьей ступени включается примерно за две секунды до отключения центрального блока. Газы, истекающие из сопел двигателя третьей ступени, непосредс­твенно отделяют ступень от централь­ного блока. Время работы двигателя третьей ступени составляет -230 секунд. После отключения двигателя и отде­ления КА (или разгонного блока с КА) третья ступень выполняет маневр увода путем открытия дренажного клапана в баке горючего.

 

Основные характеристики ступеней РН 'Союз-ФГ'

 

	Первая ступень (боковой блок)	Вторая ступень (центральный блок)	Третья ступень (блок 'И')
Количество блоков	4	1	1
Длина, м	19,6	27,1	6,7
Диаметр, м	2,68	2,95	2,66
Масса заправленного блока, т	43,4	99,5	25,3
Сухая масса,т	3,80	6,55	2,41
Двигатель	РД-107А	РД-108А	РД-0110
Количество	1	1	1
Компоненты топлива:
окислитель/горючее	жидкий кислород / керосин	жидкий кислород/ керосин	жидкий кислород/ керосин
Тяга, кН:
на Земле / в пустоте	838,5/ 1021,3	792,48/990,18	-/297,93
Время работы, с	118	280	230

Трехступенчатая ракета-носитель "Союз-ФГ" разработана ЦСКБ-Прогресс на базе ракеты-носителя "Союз-У". С целью повышения удельного импульса двигательных установок и увеличения грузоподъемности носителя на блоках I и II ступеней используются модернизированные двигатели с новыми форсуночными головками.

 

В составе ракеты-носителя "Союз-ФГ" могут быть использованы головные обтекатели следующих диаметров: 2,7 м; 3,0 м; 3,3 м; 3,715 м.

 

Подтвержденный показатель эксплуатационной надежности ракеты-носителя "Союз-ФГ" - 0,952.

 

Энергетические возможности ракет-носителей "Союз-ФГ"

(при использовании головного обтекателя диаметром 3,3 м)

 

Космодром	Наклонение (градус)	Средняя высота круговой орбиты (км)	Выводимая масса полезного груза (кг)
Байконур	51,6	200	7130
	64,9	190	6850
	70,4	200	6790

 

---

 

Стартовый комплекс ракеты-носителя 'Союз'

 

   Комплекс предназначен для предстар­товой подготовки и проведения пусков ракеты-носителя среднего класса типа 'Союз' с различными космическими аппаратами.

   Головным разработчиком стартового комплекса (СК) является федеральное государственное унитарное предприятие 'Кон­структорское бюро общего машиностроения' (ныне филиал ФГУП 'ЦЭНКИ' - НИИ СК).

   Стартовый комплекс, созданный в 1957 го­ду в необычайно короткое время для МБР Р-7, в дальнейшем неоднократно дорабатывался в связи с модернизацией ракеты Р-7, введе­нием дополнительных ступеней и превра­щением ее в ракету-носитель, выводящую в космическое пространство большое коли­чество различных КА. Стартовый комплекс успешно использовался при запуске первой межконтинентальной баллистической ракеты, первого и многих других искусственных спут­ников Земли, Ю. А. Гагарина - первого космо­навта в истории человечества, космических кораблей 'Восток', 'Восход', 'Союз', косми­ческих аппаратов, запущенных на Луну, Марс, Венеру. Для народного хозяйства производи­лись запуски спутников телевещания, связи, фотосъемки поверхности Земли, прогнози­рования погоды, биологических исследова­ний, а также проводились работы с иностран­ными фирмами в области биотехнологии и исследования космоса.

 

Основные характеристики

 

Метеорологические условия работы технологического оборудования:

 

температура окружающего воздуха, њС	-40.. .+50
влажность при 20њС,%	до 98
ограничение видимости, м	до 30
гарантийный срок эксплуатации, годы	10

        

В состав стартового комплекса входят:

• комплект технологического оборудова­ния, обеспечивающий доставку ракеты на стартовую площадку, установку ее в стартовую систему, наведение ракеты-носителя по азимуту, прове­дение предстартовых комплексных испытаний, заправку РН компонен­тами топлива и сжатыми газами, термостатирование космического аппарата и приборных отсеков РН, пуск ракеты;
• сооружения для размещения обору­дования;
• комплект технических систем, созда­ющих необходимые условия для функционирования оборудования и жизне­деятельности обслуживающего персонала в сооружениях (венти­ляция, освещение и т.п.);
• системы дистанционного управле­ния технологическими и обеспечи­вающими системами и комплекты контрольно-проверочного оборудо­вания РН и КА.

 

    Стартовые сооружения со стартовой системой для РН 'Союз' являются слож­ными в техническом отношении и ориги­нальными по своей конструкции. Это многоэтажное железобетонное здание, верхняя часть которого находится на уровне стартовой площадки, с широ­ким проемом в центре, переходящим в односкатный глубокий газоход.

   На 'балконе-козырьке' стартового сооружения расположена уникальная по своему конструктивному решению стар­товая система, на подвижной круговой части которой закреплены четыре ажур­ные откидывающиеся опорные фермы. На них как бы 'подвешивается' РН.

    Шарнирное крепление опорных ферм позволяет сводить их до замы­кания в верхней части в единое сило­вое кольцо, которое удерживается в замкнутом состоянии массой 'вися­щей' ракеты. С началом движения ракеты при старте нагрузка на сило­вое кольцо снимается, и опорные фермы под действием собственных противове­сов раскрываются, давая проход ракете. Такая схема - подвеска ракеты за опор­ные части, расположенные около центра ее тяжести, - дала возможность отка­заться от усиления торцевой части РН при соединении боковых и централь­ного ее блоков в 'пакет'.

     На поворотной части стартовой сис­темы шарнирно установлены две много­ярусные фермы обслуживания с полу­кольцевыми площадками на различных уровнях. Сомкнутые вокруг РН площадки дают возможность специалистам прово­дить работы по всей высоте ракеты.

    Фермы обслуживания оснащены лифтами для доставки рабочего персо­нала, космонавтов и различных техни­ческих средств и материалов. Перед пуском фермы разводятся и опускаются в горизонтальное положение.

     На опорном кольце расположены также кабель-мачты, которые служат для подвода и подключения к РН кабельных, наполнительных, дренажных, пневма­тических и других коммуникаций; при старте они отсоединяются и откидыва­ются под действием противовесов.

     В помещениях самого старто­вого сооружения находятся стацио­нарные системы заправки компонен­тами топлива, термостатирования, дистанционного управления, обеспе­чения сжатыми газами, средствами пожарозащиты, газового контроля и т.д. В нише стартового сооружения установлена выдвигающаяся над газо­ходом кабина обслуживания с многоярусными площадками для обслужи­вания нижней части ракеты.

С учетом накопленного опыта при эксплуатации первого в стране старто­вого комплекса для космических ракет в 1958-1961 годах были созданы еще пять аналогичных СК (один на Байконуре и четыре на полигоне в Плесецке).

     Многолетняя эксплуатация этих стартовых комплексов в самых слож­ных климатических условиях Казахстана и российского Севера подтвердили их высокую надежность, потенциальную возможность широкого использования для запуска автоматических космичес­ких объектов, пилотируемых и транспор­тных кораблей. Простота конструкции и удобство обслуживания обеспечили выполнение большого объема программ космических исследований.