"Протон" с ТТ ускорителями

[MKOLOM]

Есть ли техническая возможность добавить к Протону два твердотопливных ускорителя? Что-то по типу Арианы

[Андрей Суворов]

Есть ли техническая возможность добавить к Протону два твердотопливных ускорителя? Что-то по типу Арианы

Не совсем по типу Арианы, но  такая возможность прорабатывалась. Была даже статья в НК об этом. Проблем тут много, во-первых, существующие газоходы не предусматривают навеску ТТУ и их бы пришлось запускать на высоте 20-50 метров, во-вторых, увеличивается максимальный скоростной напор, который у Протона и так немаленький, в-третьих, осложняется ситуация в случае отказа одного из маршевых ЖРД через малое время после старта.

Выигрыш умеренный, сравнимый с тем, какой даёт применение водородного разгонного блока при неизменных трёх нижних ступенях.

[Дмитрий Виницкий]

Ускорители для
«Протона»

И.Афанасьев. «Новости космонавтики»

....


Специалисты ГКНПЦ им. М.В.Хруничева проработали несколько вариантов использования ступеней МБР «Тополь» в качестве твердотопливных ускорителей на первой и второй ступенях РН «Протон-М».

Установка двух ускорителей «Тополь-1» на первой ступени с одновременным форсированием маршевых ЖРД примерно на 5% позволяет увеличить массу ПГ на геопереходной орбите примерно на 570 кг. Два «Тополя-1» на первой ступени и два «Тополя-2» на второй увеличивают эту массу на 900 кг. В следующем варианте – три «Тополя-1» на первой, три «Тополя-2» на второй – рост массы груза составляет 1240 кг. Относительное увеличение достигает 20% от массы ПГ, выводимого современным вариантом «Протона-М» на типовую геопереходную орбиту.

Несколько слов о возможных доработках носителя. В простейшем случае (подвеска двух ускорителей «Тополь-1» с их размещением между баками горючего первой ступени) они минимальны и сводятся к установке узлов крепления на мощном силовом шпангоуте в хвостовой части носителя, а также к усилению шпангоута вблизи передней части бака окислителя. Сверху ускоритель закрывается ненесущим носовым обтекателем. Для снижения тепловой и газодинамической нагрузки на хвостовую часть «Протона» сам ускоритель и его сопло разворачиваются (общий угол примерно 10–12°). При дополнительной установке ускорителей «Тополь-2» на второй ступени потребуются более сложные доработки.

Вопрос, связанный с подвеской ускорителей на ракете, тоже представляет определенный интерес. «Протон-М» подвозится к стартовой позиции в горизонтальном положении, потом стрелой стационарного установщика вертикализируется. Специалисты ГКНПЦ им. М.В.Хруничева предполагают подвешивать ускорители (а также снимать их в случае необходимости, например при отмене пуска) непосредственно на ракету, стоящую на стартовом столе в вертикальном положении. Проработки показывают, что эта задача вполне разрешима.

Для запуска «Протона-М» с существующего стартового стола, не содержащего дополнительных газоводов и не позволяющего включать твердотопливные ускорители на старте, ракета взлетает на основных маршевых ЖРД, тяга которых форсируется на 5%. Ускорители включаются позже, на безопасной высоте – около 50–80 м от земли, спустя примерно 7 сек после «контакта подъема».

Цифровая СУ позволяет гибко менять траекторию выведения «Протона-М» с твердотопливными ускорителями, с тем чтобы решать задачу попадания отбрасываемых элементов ракеты вместе с ускорителями в существующие поля падения. Иследования показали, что эта задача решается для всех рассмотренных вариантов оснащения носителя ускорителями.

Сложнее решается задача увода аварийной ракеты со стартового стола. Штатное форсирование двигателей обеспечивает стартовую перегрузку порядка 1.3 для наиболее рациональных вариантов использования ускорителей. Однако, при наличии ускорителей «Тополь-1» и «Тополь-2» на первой и второй ступенях в количестве более трех, а также при отказе одного из маршевых ЖРД в самый начальный период полета, перегрузка падает до 1.1, и существует опасность падения носителя на старт и разрушения последнего. Путем «заштатного» форсирования (еще на 5%) оставшихся пяти двигателей в большинстве случаев задачу увода можно решить. Для самых тяжелых вариантов разработчики предусмотрели установку в районе переднего сухого отсека 2-й ступени двух-трех освоенных промышленностью РДТТ, каждый из которых развивает тягу 80 тс и работает до 4 сек. В критической ситуации он включается в дополнение к маршевым ЖРД и уводит ракету со старта. Траектории аварийного увода просчитаны.

Существует еще проблема «разновременного» окончания работы ускорителей. Имеет место тот вид возмущений, который обычно не встречается на жидкостных ракетах: «разнотяг» и «разновременность» спада тяги ускорителей, которая может достигать 4–5 сек. Однако даже «классический» «Протон-К» имеет достаточный запас по управляющим моментам для первой ступени. При штатном пуске обычно используется отклонение маршевых ЖРД первой ступени не более чем на 2–3°; воздействие возмущающих моментов от ускорителей повысит эту величину не более чем на 1–1.5°. В случае установки ускорителей на второй ступени их включение происходит с некоторой задержкой, уже после прохождения пика максимальных скоростных напоров и отработки технологических возмущений. В этом случае маршевые ЖРД парируют расчетные возмущения, но небольшие запасы по управлению могут составить проблему.

Надо сказать, что установка ускорителей сопровождается решением ряда нетривиальных задач. Одна из серьезных – это значительное увеличение скоростного напора на первой ступени, который в указанных выше модификациях может составлять порядка 5.5 тыс кгс/м2, в то время как на сегодня «классический» «Протон-К» летает при напоре около 4 тыс кг/м2. Скоростной напор увеличивает нагрузку на конструкцию, опрокидывающий и изгибающий моменты; высокий скоростной напор для тяжелых ракет представляет довольно большую опасность. Поскольку концепция предусматривает, что модернизация не должна затрагивать (по возможности) общую прочность ракеты и что необходимо использовать существующий старт, то указанная проблема потребует решения.

Специалисты планируют модифицировать алгоритмы системы управления с тем, чтобы управлять ветровым уголом атаки. Иначе говоря, когда во время полета на ракету воздействует струйный ветер, «Протон-М» будет разворачиваться и совершать целенаправленные движения таким образом, чтобы минимизировать нагрузки на конструкцию.

Подводя итог, можно констатировать: проработки по использованию твердотопливных ускорителей на ступенях РН «Протон-М» показывают возможность довольно существенного увеличения массы выводимого ПГ без проведения дорогостоящих и длительных работ, связанных с серьезной модернизацией конструкции носителя или созданием новых (в т.ч. высокоэнергетических) РБ. Какой из вариантов наращивания энергетических возможностей носителя будет принят – покажет жизнь.

Автор благодарит Ю.А.Цурикова, главного научного сотрудника ГКНПЦ им. М.В.Хруничева, за помощь в подготовке материала.

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/258/02.shtml

Вы журнал-то читаете? Или вы не читатели?

[pkl]

Может, всё-таки лучше водород наверху?

[tktyf]

ТТУ уж лучше "Зениту" добавить.

[pkl]

ТТУ уж лучше "Зениту" добавить.

На шурупах? Хотя... если приклеить :roll:

[Alex_II]

ТТУ уж лучше "Зениту" добавить.

На шурупах? Хотя... если приклеить :roll:

Зачем так радикально? Хомут на корпус ступени - и цепляй хоть 2 хоть 4... Но это - новый старт...

[pkl]

ТТУ уж лучше "Зениту" добавить.

На шурупах? Хотя... если приклеить :roll:

Зачем так радикально? Хомут на корпус ступени - и цепляй хоть 2 хоть 4... Но это - новый старт...

А корпус не сомнётся?

P.S.: Про шурупы - я прикалывался. Про клей - всерьёз.

[ratte07]

Да, клей - сила! Особенно Момент. :roll:

[Alex_II]

ТТУ уж лучше "Зениту" добавить.

На шурупах? Хотя... если приклеить :roll:

Зачем так радикально? Хомут на корпус ступени - и цепляй хоть 2 хоть 4... Но это - новый старт...

А корпус не сомнётся?

P.S.: Про шурупы - я прикалывался. Про клей - всерьёз.

Про хомуты я тоже прикалывался... А если про клей всерьез - то как это сбросить? Тащить до сброса первой ступени что ли? Ну и название или хоть тип клея способного выдержать такое неплохо бы озвучить...

[ratte07]

Здесь прикидки по Зениту с ТТУ. 19 т ПН.

http://www.mai.ru/science/trudy/articles/num4/article5/article.zip

Однако, если уж делать, то по схеме Титана. Подставить под Зенит первую ступень с РДТТ.

[Вован]

Здесь прикидки по Зениту с ТТУ. 19 т ПН.

http://www.mai.ru/science/trudy/articles/num4/article5/article.zip

Однако, если уж делать, то по схеме Титана. Подставить под Зенит первую ступень с РДТТ.

Был такой проект с ТТУ от морской ракеты. 15 тонн ПН.

[tktyf]

ТТУ уж лучше "Зениту" добавить.

На шурупах? Хотя... если приклеить :roll:

 :lol: Естественно речь о новой модификации, скорее даже о новой РН на базе "Зенита".

[Старый]

ТТУ уж лучше "Зениту" добавить.

У Зенита и так слишком высокая тяговооружённость. Так что разве что к Ангаре.

[pkl]

Про хомуты я тоже прикалывался... А если про клей всерьез - то как это сбросить? Тащить до сброса первой ступени что ли? Ну и название или хоть тип клея способного выдержать такое неплохо бы озвучить...

ТТУ можно отделять пирозамками - на ракете остаются только приклеенные захваты - они могут быть небольшими и лёгкими.

А что до названия клея - не знаю. А чем плитку Бурана приклеивали? Где-то читал, что и впрямь "Моментом", но я не верю.

[pkl]

ТТУ уж лучше "Зениту" добавить.

На шурупах? Хотя... если приклеить :roll:

 :lol: Естественно речь о новой модификации, скорее даже о новой РН на базе "Зенита".

Вот это уже другой разговор! Помните, я не так давно писал про линейку моноблочных носителей. ТТУ - один из вариантов для них.

[Вован]

Про хомуты я тоже прикалывался... А если про клей всерьез - то как это сбросить? Тащить до сброса первой ступени что ли? Ну и название или хоть тип клея способного выдержать такое неплохо бы озвучить...

ТТУ можно отделять пирозамками - на ракете остаются только приклеенные захваты - они могут быть небольшими и лёгкими.

Набегающим потоком захваты отрываются, ... отрываются захваты и ... ударяют по камерам двигателя.

[pkl]

Про хомуты я тоже прикалывался... А если про клей всерьез - то как это сбросить? Тащить до сброса первой ступени что ли? Ну и название или хоть тип клея способного выдержать такое неплохо бы озвучить...

ТТУ можно отделять пирозамками - на ракете остаются только приклеенные захваты - они могут быть небольшими и лёгкими.

Набегающим потоком захваты отрываются, ... отрываются захваты и ... ударяют по камерам двигателя.

Это парируется программно.

[Вован]

Про хомуты я тоже прикалывался... А если про клей всерьез - то как это сбросить? Тащить до сброса первой ступени что ли? Ну и название или хоть тип клея способного выдержать такое неплохо бы озвучить...

ТТУ можно отделять пирозамками - на ракете остаются только приклеенные захваты - они могут быть небольшими и лёгкими.

Набегающим потоком захваты отрываются, ... отрываются захваты и ... ударяют по камерам двигателя.

Это парируется программно.

Камеры программно увернутся от удара? :wink:

[Старый]

Это парируется программно.

Камеры программно увернутся от удара? :wink:

Это парируется конструктивно. Двигательный отсек Зенита специально сделан диаметром меньше баков, чтоб отлетевшие держалки просвистели мимо!