Ракета космического назначения 'Зенит-2SБ'

 

     Ракеты космического назначения 'Зенит-ЗSLБ', 'Зенит-ЗSLБФ' и '3eнит-2SLБ' представляют собой семейство ракет на неток­сичных компонентах топлива (жидкий кислород и керосин), разра­ботанных в рамках проекта 'Наземный старт' для запусков косми­ческих аппаратов с космодрома Байконур на низкие, средние и высокие круговые и эллиптические околоземные орбиты (в том числе переходную к геостационарной и геостационарную), а также на отлетные траектории.

      Базовая ракета 'Зенит-2' впервые запущена с космодрома Байконур в 1985 году.

      Ракета разработана Государственным конструкторским бюро (ГКБ) 'Южное' (Днепропетровск, Украина), изготавливается на ГП ПО 'Южный машиностроительный завод' (Днепропетровск).

      Носитель, созданный в рамках проекта 'Наземный старт', имеет тот же технический облик, что и ракета для проекта 'Морской старт', разработчиками сохранены все изменения и улучшения базовой ракеты 'Зенит-2'.

 

Значительными отличиями модифицированного носителя от базовой ракеты 'Зенит-2' являются:

• новая навигационная система;
• бортовой компьютер нового поколения;
• улучшение характеристик за счет снижения массы и увеличе­ния тяги двигателя второй ступени.

Характеристики ступеней ракеты-носителя
Первая ступень
	Время работы, с	140-150
	Сухая масса, кг	27564
	Масса в заправленном состоянии, кг	354350
	Масса горючего (керосин), кг	90219
	Масса окислителя (жидкий кислород), кг	236567
	Длина,м	32,9
	Диаметр, м	3,9
	Двигатели	один РД-171 (четыре камеры)
	Тяга (на уровне моря), кгс	740000
	Тяга (в пустоте), кгс	806400
	Удельный импульс (на уровне моря), с	309,5
	Удельный импульс (в пустоте), с	337,2
	Управление ориентацией	поворот сопла на + 6,3њ
Вторая ступень
	Время работы, с	360-370
	Сухая масса, кг	8307
	Масса в заправленном состоянии, кг	90794
	Масса горючего (керосин), кг	23056
	Масса окислителя (жидкий кислород), кг	59431
	Длина, м	10,4
	Диаметр, м	3,9
	Двигатели	один маршевый двигатель РД-120, один рулевой двигатель РД-8 (четыре камеры)
	Тяга (в пустоте), кгс:
	маршевый двигатель	93000
	рулевой двигатель	8100
	Удельный импульс (в пустоте), с
	маршевый двигатель	350
	рулевой двигатель	342,8
	Управление ориентацией	поворот сопла рулевого двигателя на + 33њ

        Первый пуск ракеты в рамках проекта 'Наземный старт' состо­ялся в апреле 2008 года.

      В состав ракеты космического назначения 'Зенит-ЗSLБФ' входят ракета-носитель (РН) 'Зенит-2SБ80' (первая и вторая ступени) и космическая головная часть, содержащая космический аппарат, разгонный блок 'Фрегат-СБ', головной обтекатель (ГО) и пере­ходный отсек (ПхО).

        Впервые ракета-носитель 'Зенит' применялась вместе с разгонным блоком 'Фрегат' в январе 2011 года при выведении российского гидро­метеорологического геостационарного спутника 'Электро-Л'.

        Разгонный блок 'Фрегат-СБ' является модернизированным (с увеличенным запасом топлива) вариантом РБ 'Фрегат', адапти­рованным для применения в ракетах более тяжелых и грузоподъ­емных, чем РН типа 'Союз' (для которых изначально разрабаты­вался 'Фрегат'), в частности таких, как 'Зенит'.

        Головной обтекатель (ГО) предназначен для защиты космического аппарата и разгонного блока от воздействия окружающей среды с момента установки в комплексе подготовки полезной нагрузки до отде­ления головной части от ракеты на этапе выведения. ГО, разработан­ный НПО имени С. А. Лавочкина, представляет собой алюминиевую конструкцию длиной 10,4 м и максимальным диаметром 4,1 м.

       Переходный отсек, также созданный НПО имени С. А. Лавочкина, служит для сопряжения космической головной части с ракетой- носителем.

       Интеграция элементов космической головной части произво­дится в чистовой камере класса 100000 во время предстартовой подготовки.

       Первая и вторая ступени ракеты-носителя (РН) аналогичны первой и второй ступеням РН проекта 'Морской старт'.

       Ракета-носитель выполнена по тандемной схеме с поперечным делением ступеней. Управление полетом РН на начальном этапе производится с помощью отклонения камер маршевого двигателя первой ступени, а после ее отделения - с помощью специального рулевого двигателя.

      Так же, как и 'Зенит-ЗSL', ракета 'Зенит', используемая в проекте 'Наземный старт', содержит блок радиоэлектронного оборудова­ния для телеметрии, наведения и навигации как в двухступенчатом ('3eнит-2SLБ'), так и в трехступенчатом ('Зенит-3SLБ', 'Зенит-3SLБФ') вариантах. Бортовые установки телеметрии Sirius пере­дают телеметрические данные по независимым радиоканалам на наземные станции, расположенные в России, а при выведении на солнечно-синхронную орбиту используется отдаленная станция на Аравийском полуострове. В случае с трехступенчатыми РН 'Зенит' эти каналы дополняются блоком данных, поступающих с разгон­ного блока.

     Конструкция обеих ступеней за счет высокого коэффициента заполнения (отношения массы топлива к общей массе ракеты), превышающего 90%, считается одной из самых эффективных в мире. В случае с первой ступенью это достигается по большей части с помощью мощного двигателя РД-171М и отсутствия боко­вых ускорителей.

     Отсутствие боковых ускорителей существенно упрощает процесс предстартовой подготовки и является основной особенностью, отли­чающей РН 'Зенит' от других пусковых систем. Без ускорителей конструкция ступеней оптимальна, количество пиротехнических устройств снижено, а надежность системы повышается за счет уменьшения вероятности появления сбоев в механизмах отделения ускорителей или в них самих. Более того, обтекаемая конфигурация позволяет лучше управлять ракетой на всех этапах полета вне зави­симости от погодных условий и повышает точность выведения.

     Первая ступень состоит из бака окислителя, межбакового отсека, бака горючего и хвостового отсека. Все отсеки первой ступени, включая межбаковый и хвостовой, выполнены сварными из сплава АМг-6. В хвостовом отсеке расположен маршевый двигатель первой ступени РД-171, созданный 'НПО Энергомаш'. В настоящее время это один из самых мощных двигателей в мире; тяга на Земле состав­ляет 7250 кН. РД-171 - четырехкамерный двигатель с одним турбо-насосным агрегатом (ТНА), выполнен по схеме с дожиганием гене­раторного газа, при этом камеры имеют возможность отклоняться на угол до 6 градусов. В двигателе используется химическое зажи­гание компонентов топлива в камерах и газогенераторах. На двига­теле смонтированы агрегаты для наддува баков первой ступени. Время работы двигателя составляет 140-150 секунд. Отделение ступени производится четырьмя твердотопливными двигателями торможения, расположенными в основании ступени.

     Вторая ступень включает приборный отсек, бак окислителя, межбаковый отсек, бак горючего и хвостовой отсек. Кроме того, вторая ступень комплектуется ферменным переходным отсеком. При разделении ступеней эта ферма остается на первой ступени. Приборный отсек предназначен для размещения системы управ­ления ракетой, приборы отсека заключены в герметичные контей­неры. Бак окислителя второй ступени отличается от бака окисли­теля первой ступени конструкцией силовой оболочки и размерами. В нем также находятся баллоны с гелием для наддува бака горючего. Бак горючего выполнен в виде цилиндрического тора, во внутрен­нем объеме которого располагается маршевый двигатель второй ступени. Двигательная установка второй ступени состоит из двух ЖРД - маршевого РД-120, разработанного 'НПО Энергомаш', и рулевого РД-8. Однокамерный ЖРД РД-120 закреплен неподвижно. Он выполнен по схеме с дожиганием генераторного газа. Его тяга в вакууме равна 834 кН. Время работы двигателя при однократном включении - 315 секунд. Рулевой двигатель РД-8 - четырехкамер­ный с одним ТНА. Он также выполнен по схеме с дожиганием гене­раторного газа. Тяга двигателя в вакууме - 78,5 кН. Камеры руле­вого двигателя могут отклоняться на углы до 33 градусов. Время работы - до 1100 секунд. Двигатель разработан в ГКБ 'Южное'. Так же, как и в случае с первой ступенью, отделение второй ступени произ­водится четырьмя твердотопливными двигателями торможения.

 

---

Технический и стартовый комплексы

 

Для запусков в рамках ФКП и в проекте 'Наземный старт' задействуется инфраструктура подготовки полезных нагрузок, ракеты и пуска носителя, развернутая на космодроме Байконур. К основным элементам инфраструктуры относятся:

• два комплекса подготовки полезных грузов (космических аппа­ратов), расположенные на площадках 31 и 254. Комплекс на площадке 31 будет основным, пока на площадке 254 не будет полностью завершена модернизация.
• технический комплекс носителя, расположенный на площадке 42 и предназначенный для подготовки ракеты, соединения голов­ной части и проверки полностью собранной ракеты;
• стартовый комплекс, расположенный на площадке 45 и пред­назначенный для пусков РН '3eнит-3SLБ', 'Зенит-SLБФ' и '3eнит-2SLБ'.

 

     Основной комплекс подготовки полезного груза состоит из суще­ствующих на площадке 31 строений и сооружений, которые раньше использовались для подготовки многих отечественных и зарубеж­ных полезных грузов. Комплекс на площадке 254 станет основным после полного завершения модернизации. Все подготовительные операции с КА, заправочные операции, герметизация, подготовка пиросредств, накатка обтекателя и пр. проводятся здесь.

Технический комплекс включает в себя:

• наземное технологическое оборудование;
• средства проверки ракеты-носителя и космического аппарата;
• технические обеспечивающие системы;
• инженерные сооружения.

 

    Стартовый комплекс (СК) на площадке 45, созданный Конструкторским бюро транспортного машиностроения (ныне филиал ФГУП 'ЦЭНКИ' - НИИ стартовых комплексов имени В.П. Бармина) обеспечивает установку ракеты на стартовый стол, полный комплекс предстартовой подготовки, заправку компонен­тами ракетного топлива, подготовку к пуску собранной РН и пуск.

 

СК включает в себя:

• наземное технологическое оборудование;
• средства проверки ракеты-носителя;
• оборудование для испытаний космических аппаратов;
• технические обеспечивающие системы;
• инженерные сооружения.

 

   Основным преимуществом стартового комплекса 'Зенит' явля­ется полностью автоматизированная подготовка РН, проходящая без участия обслуживающего персонала. Высокая степень авто­матизации предпусковых и пусковых операций обеспечивает высо­кую надежность, качество выполнения и безопасность проведения операций при минимальном количестве обслуживающего персонала. Важным преимуществом является отсутствие заменяемых элемен­тов после проведения пуска, что позволяет существенно сократить количество послепусковых работ и уменьшить время подготовки к следующему пуску.

 

К основным системам, комплектам и агрегатам технологиче­ского оборудования относятся:

• транспортно-установочный агрегат;
• пусковой стол;
• кабель-мачта;
• комплект механизмов стыковки электрокоммуникаций и комму­никаций термостатирования;
• комплект автоматических стыковочных устройств коммуника­ций заправки;
• система заправки РН окислителем;
• система заправки РН горючим;
• система охлаждения пусковой установки;
• система производства сжатых газов;
• воздушная система термостатирования;
• система автоматизированного дистанционного управления агре­гатами пусковой установки;
• система автоматизированного дистанционного управления заправ­кой РН окислителем;
• комплект перестыковочных устройств.