Доклад о ракете союз
Обновлено: 17.05.2024
Союз (индекс УРВ РВСН – 11А511) – советская ракета-носитель среднего класса из семейства Р-7, разработанная в куйбышевскем филиале №3 ОКБ-1 (ныне, ЦСКБ Прогресс) в начале 1960-хх.
История ракеты Союз
В начале 1950-хх годов ракетная гонка СССР и США только начиналась, но уже тогда было очевидно, что мощная баллистическая ракета сможет значительно эффективнее доставить ядерный заряд к цели на большой дистанции, чем это могли сделать стратегические бомбардировщики против которых быстро появлялись средства защиты.
История ракеты-носителя Союз началась с рождения прародителя всех советских пилотируемых ракет. В 1954 году Правительство СССР приняло постановление о разработке новой межконтинентальной баллистической ракеты 8К71 более известной под индексом Р-7.
Р-7 разрабатывалась в ОКБ-1 под руководством С.П. Королева. В создании ракеты участвовали десятки научных и производственных центров и тысячи лучших специалистов в стране.
Эскизный проект был готов в том же 1954 году. Ракета стартовой массой рекордных на то время 280 тонн и длиной 34,2 метра могла доставить боеголовку массой 5,4 тонны на расстояние 8240 километров.
В 1957 году начались летные испытания. Р-7 была уникальной для своего рода ракетой – революцией, наполненной огромным количеством инноваций во всех сферах. Революционность несла в себе множество сложностей: первый запуск был неудачным – пролетев 400 километров ракета загорелась и разрушилась. Следующие 2 пуска так же закончились авариями. Лишь четвертый пуск, осуществленный в конце августа 1957 года был успешным.
В 1959 году в связи с появлением первой в мире эффективной серийной межконтинентальной баллистической ракеты в СССР был сформирован новый вид войск – Ракетные войска стратегического назначения — РВСН. В Архангельской области возле поселка Плесецк был создан военный космодром, где на боевое дежурство были поставлены ракеты Р-7 с ядерными боеголовками. В 1960 году Р-7 была официально принята на вооружение.
Но истинные мотивы ОКБ-1 были не только военными и таились в мыслях его главного конструктора – наконец, Сергей Королев получил в свои руки инструмент для освоения давней мечты – Р-7 была путевкой в космос.
В течение следующих нескольких лет ракета Р-7 оставалась в авангарде ракетостроения. Ракеты в разных модификациях доставляли в космос военные и разведывательные аппараты. Наконец, новейшая модификация Р-7 Восход 12 апреля 1961 года доставила на орбиту первый пилотируемый космический аппарат Восток с первым космонавтом Юрием Гагариным.
Союз
Успехи первых космических полетов были ошеломительными, но к середине 1960-хх стало ясно, что базовые ракеты Р-7, даже в модификациях Восток и Восход приближаются к пределу своих возможностей. Уже созданные корабли ракеты могли доставлять в космос спутники и пилотируемые корабли, но полезная нагрузка была ограничена и не позволяла проводить более сложные операции на орбитах и, тем более, летать дальше, в первую очередь к Луне на которую заглядывались и СССР и США.
Таким образом, возникла необходимость разработки новой модификации ракеты-носителя. Впоследствии эта модификация, созданная в 1966 году получила индекс 11А511 и наименование Союз, она использовалась для запуска пилотируемых космических кораблей типа Союз, а в дальнейшем и для грузовых транспортных кораблей типа Прогресс.
Союз создавался на базе лучшей на то время ракеты Восход, доставившей Гагарина в космос. Основным изменением подвергся блок 3-й ступени, которой был модернизирован с целью дальнейшего повышения энергетических характеристик ракеты-носителя.
Конструкция ракеты Союз
Ракета Союз является типичным представителем семейства Р-7 и легко узнаваем по четырём коническим боковым блокам первой ступени, а также характерному головному обтекателю с четырьмя прямоугольниками решетчатых стабилизаторов и специфической башне системы аварийного спасения на вершине.
Первая ступень
Маршевыми двигателями первой ступени были ракетные двигатели РД-107. Система была разработана в НПО Эгергомаш под руководством Валентина Глушко. Каждый двигатель имел четыре основные неподвижные и две поворотные рулевые камеры сгорания, закреплённых в шарнирных подвесах.
Вторая ступень
Отделение второй ступени происходило примерно на 278 секунде после старта.
Видео запуска ракеты-носителя Союз ТМА-11М с космодрома Байконур
Третья ступень
В качестве двигателя на блоке третьей ступени использовался жидкостной ракетный двигатель РД-0110, разработанный в ОКБ-154 под руководством Семена Косберга.
Двигатель РД-0110 с турбонасосной подачей топлива, имел четыре основные неподвижные и четыре поворотные рулевые камеры сгорания, закреплённых в шарнирных подвесах.
Топливо
В качестве топлива ракета Союз использовала ракетный керосин и жидкий кислород.
Система аварийного спасения САС
Одним из главных новшеств ракеты Союз стала новая система спасения экипажа. САС запускалась за 15 минут до старта ракеты и оставалась в таком режиме вплоть до отделения в конце взлета. Система позволяла спасти экипаж в случае аварии ракеты как на стартовой площадке так и на любой стадии взлета.
Из-за особенностей конструкции космического корабля Союз САС в случае запуска должен был обеспечить отвод не только модуля экипажа, а всего корабля вместе с головным обтекателем. Для этого в расположенном над обтекателе блоке САС были установлены твердотопливные двигатели достаточной мощности.
Модификации
Союз-Л – создавалась на базе ракеты Союз для проведения отработки лунной кабины ракетно-космического комплекса Н1-ЛЗ. Данная модификация отличалась увеличенным диаметром головного обтекателя. В 1970—1971 годах с космодрома Байконур было осуществлено 3 запуска.
Союз-М – модификация, созданная вывода на орбиту военно-исследовательского корабля Союз 7К-ВИ. После закрытия программ по военным модификациям корабля Союз, изготовленные ракеты были переоборудованы запуск разведывательных спутников Зенит-4МТ Орион. В 1971—1976 годах с космодрома Плесецк было осуществлено 8 успешных пусков.
Союз-У – созданный в 1973 году универсальная ракета с улучшенными характеристиками двигателей. Предназначалась для выведения на околоземную орбиту пилотируемых и грузовых космических кораблей, а также зарубежных космических аппаратов.Основная транспортная ракета СССР и России. Состоянием на 18 мая 2012 года было произведено общей сложностью 771 пуск ракеты-носителя данной модификации.
Союз-ФГ – ракета-носитель среднего класса, созданная на базе ракеты Союз-У. Отличается улучшенными характеристиками двигателей 1 и 2 ступеней. Являлась промежуточной моделью на этапе создания ракет семейства Союз-2.
Союз-2 — семейство трёхступенчатых ракет-носителей среднего класса, разработанное на базе ракет Союз-У путем глубокой модернизации.
Союз-СТ — семейство трёхступенчатых ракет-носителей среднего класса, созданных на базе РН Союз-2 для обеспечения коммерческих запусков с космодрома Куру.
Эксплуатация ракет Союз
Всего было произведено 32 запуска Союзов (один пуск аварийный и одна авария ракеты на стартовой позиции до пуска).
Система аварийного спасения
Как уже говорилось выше, одной из основных задач, стоявших перед создателями новой ракеты-носителя, была разработка системы аварийного спасения экипажа. Она активировалась за 15 минут до старта ракеты-носителя и могла обеспечить спасение экипажа во время старта или во время полета, на любом его участке.
Для осуществления этого замысла на створках головного обтекателя устанавливались твердотопливные ракетные двигатели разделения. Их задачей был увод головного блока с экипажем. На самой вершине модуля располагался двигатель небольшого размера, который должен был уводить головной обтекатель в сторону, сразу после срабатывания основного твердотопливного двигателя отделения. В свою очередь, твердотопливная двигательная установка САС представляет собой два многосопловых блока твердотопливных двигателей с четырьмя небольшими управляющими РДТТ.
- Длина — 19,825 м;
- Максимальный диаметр — 3 м;
- Масса с полезным грузом (Союз 7К-ОК) — 8,51 т;
- Масса полезного груза (Союз 7К-ОК) — 6,56 т;
- Время сброса двигательных установок САС — Т + 157 секунд;
- Время сброса головного обтекателя — Т + 161 секунда.
- Масса САС: 1,95 т
Проблемные ситуации
Их было немного, всего две. Первый инцидент произошел 14 декабря 1966 года, когда при подготовке пуска не сработал пирозапал. Тогда автоматическая система управления отменила запуск, и ракета осталась на старте. Персонал космодрома начал выполнять процедуры по сливу топлива. Но спустя 27 минут после отмены пуска сработала система аварийного спасения корабля. Впоследствии выяснилось, что она оставалась активной все это время. Из-за вращения Земли датчики зафиксировали угловое отклонение космического корабля, и началась работа аварийной системы.
После этого в оставшейся части ракеты-носителя начался пожар из-за того, что загорелся теплоноситель, выливавшийся из трубопроводов. После отделения головной части трубопроводы лишились обратных клапанов. Последовал ряд взрывов, которые повредили оборудование. К счастью, большинство людей покинули опасную зону. В дыму задохнулся один человек, и еще двое погибли на следующий день от полученных травм.
Что сейчас?
Старый, но не бесполезный
Внешне похож — очень и очень. Всё та же трёхступенчатая схема с боковыми ускорителями.
Визуально отличить ракету от той, что летала в шестидесятых годах прошлого века, практически невозможно.
На третьей ступени и вовсе стоит новый двигатель РД-0124, похожий на предшественника РД-0110 только точками соединения да количеством камер. В остальном это полностью новый двигатель, у которого есть лишь один существенный минус, — он дороже. Поэтому в зависимости от задачи ракету могут комплектовать третьей ступенью либо с новым, либо со старым двигателем.
А вообще, насколько критично, что ракетные двигатели не менялись столько лет?
Новые, увеличенные в размере головные обтекатели позволяют выводить космические аппараты больших габаритов
Менять нельзя оставить
Что в итоге? Ракета работает, космонавтов на орбиту доставляет как часы. На случай ' title=>нештатных ситуаций есть система аварийного спасения.
Так что же, не надо ничего менять? Оставить всё как было?
Все ракеты-носители "Союз" с самого начала строились на заводе " Прогресс", расположенном в Самаре , на юго-востоке России . В этом центре производится до шестидесяти ракет-носителей "Союз" в год в начале 1980-х годов. По коммерческим соглашениям с Arianespace запуск ракеты -носителя "Союз" с конца 2011 года может быть осуществлен в Гайанском космическом центре (CSG), где сборка и запуск объектов обслуживаются Русские команды построены в Синнамари, недалеко от Куру .
Резюме
Различные версии "Союза"
Союз пусковая был введен в эксплуатацию в 1966 г. Это эволюция Восхода пусковая сама по себе , полученный из в R-7 Semiorka межконтинентальной баллистической ракеты путем добавления третьего этапа. В стандартной версии пусковая установка имеет 3 ступени. Ракета-носитель " Молния" с четвертой ступенью, разработанной позже, может выходить на высокие эллиптические орбиты. Новый, более мощный вариант - Союз-У - впервые был спущен на воду в 1973 году. Самый прорисованный вариант (776 экземпляров), последний полет совершил на 22 февраля 2017 г. . Его заменяют Союз-ФГ и Союз-2. У "Союз-У" есть разновидность - ракета - носитель " Союз-У2" , в которой вместо керосина используется топливо под названием синтин ( 1,2-дициклопропил-1-метилциклопропан ) .
Различия между версиями касаются двигателей, обтекателя и используемого топлива. Все версии имеют 3 ступени и оптимизированы для ввода полезной нагрузки на низкую орбиту. С конца 1990-х годов может быть добавлена четвертая ступень для достижения самых высоких орбит, задача, которая до сих пор была зарезервирована для ракет-носителей Molnia, которые недостаточно гибки для использования (четвертая ступень не может быть зажжена только один раз).
Первые версии
Более поздние версии
Ракета-носитель "Союз-У" готова к спуску корабля снабжения " Прогресс-М59" (Байконур, январь 2007 г.).
Союз-2 / СТ
С 1992 года Россия начинает разработку новой версии Союз-У версии прозванного Руси ( России : Русь ) , которые должны позволить , чтобы место на низкой орбите полезный груз 7,5 тонн. В России должна быть цифровая система управления полетом, предназначенная для замены старой аналоговой системы 1960-х годов. Эта модификация должна обеспечить большую гибкость в плане запуска и оптимизировать использование топлива. Увеличить грузоподъемность. На третьей ступени должен быть установлен новый двигатель (РД-0124 с тягой 30 кН, удельным импульсом 3522 Нс / кг или 359 секунд), а двигатели первой и второй ступеней должны быть заменены на РД-107А и более мощный РД-108А. Позже "Русь" была переименована в " Союз-2" . Но российская авиация в то время сократила ресурсы, и разработка "Союза-2" замедлилась.
- в 21 октября 2011 г. : STB, для первых двух спутников Galileo IOV .
- в 17 декабря 2011 г. : STA для спутников Pléiades , SSOT и Elisa .
Четвертый этаж
Чтобы ракета-носитель "Союз" могла выводить коммерческие спутники, научные спутники и космические аппараты на среднюю, высокую или межпланетную орбиту, разрабатывается четвертая ступень. Эта ступень окутана обтекателем с полезной нагрузкой .
Площадка "Союз-Икар"
Пол Фрегат
Технические характеристики
Второй этаж
Сопла двигателя первой и второй ступени (в центральном положении). Сопла нониусных двигателей меньше по размеру.
Первая ступень "Союза" состоит из четырех одинаковых конических двигателей, собранных в пучки, связанных вокруг второй ступени. Каждое подруливающее устройство оснащено одним двигателем РД-107 с комплектом турбонасосов, который приводит в действие четыре камеры сгорания, а также два двигателя с нониусом . Двигатели работают на смеси керосин (топливо) / LOX, то есть кислород, хранящийся в жидком состоянии ( окислитель ).
Характеристики (для каждого из 4-х подруливающих устройств)
- Общий вес: 44,5 тонны
- Топливо: 39,2 тонны
- Масса пустого: 3784 кг
- Диаметр: 2,68 м
- Длина: 19,6 м
- Время горения: 118 с
- Двигатели:
- Модели Союз и Союз-У
- РД-107
- Тяга 813 кН на взлете
- Тяга 991 кН в вакууме
- Удельный импульс 245 кгс · с / кг (2,40 кН · с / кг) на взлете
- Удельный импульс 310 кгс · с / кг (3,04 кН · с / кг) в вакууме
- Давление в камере сгорания 5,85 МПа
- РД-117 (11Д511)
- Тяга 838 кН на взлете
- Усилие 1021 кН в вакууме
- Удельный импульс 245 кгс · с / кг (2,40 кН · с / кг) на взлете
- Удельный импульс 310 кгс · с / кг (3,04 кН · с / кг) в вакууме (восток)
- Давление в камере сгорания 5,85 МПа
- РД-107А (14Д22)
- Тяга 775 кН на взлете
- Удельный импульс 320,2 кгс · с / кг (3,14 кН · с / кг) в вакууме
- РД-107А
- Тяга 813 кН на взлете
- Усилие 1023 кН в вакууме
- Удельный импульс 262 с на взлете
- Удельный импульс 319 с в вакууме
- Время горения 118 с
Второй этаж
![]()
Сборка ракеты "Союз-ФГ" для полета ТМА-5 (2004 г.). Третий этап (слева) еще не собран. Справа обтекатель, спасательная вышка и капсула.
- Общий вес: 105,4 тонны
- Топливо: 95,4 тонны
- Топливо (Союз-У2 с топливом типа синтин ): 96,4 т.
- Масса пустого: 6875 кг
- Длина: 28 м
- Диаметр: 2,95 м
- Время работы: 290 с
- Мотор:
- Модели Союз и Союз-У
- РД-108
- Тяга 779 кН на взлете
- Тяга 997 кН в вакууме
- Удельный импульс 264 кгс · с / кг (2,59 кН · с / кг) на взлете
- Удельный импульс 311 кгс · с / кг (3,05 кН · с / кг) в вакууме
- Давление в камере сгорания 5,1 МПа (740 фунтов на кв. Дюйм)
- РД-108
- Тяга 811 кН на взлете
- Усилие 1009 кН в вакууме
- Удельный импульс 264 кгс · с / кг (2,59 кН · с / кг) на взлете
- Удельный импульс 311 кгс · с / кг (3,05 кН · с / кг) в вакууме
- Давление в камере сгорания 5,1 МПа (740 фунтов на кв. Дюйм)
- РД-118 (11Д512)
- Тяга 792 кН на взлете
- Тяга 990 кН в вакууме
- Удельный импульс 264 кгс · с / кг (2,59 кН · с / кг) на взлете (прибл.)
- Удельный импульс 311 кгс · с / кг (3,05 кН · с / кг) в вакууме (прибл.)
- Давление в камере сгорания 5,85 МПа (848 фунтов на кв. Дюйм)
- РД-108А
- Тяга 792 кН на взлете
- Тяга 990 кН в вакууме
- Удельный импульс 255 с на взлете
- Удельный импульс 319 с в вакууме
- Время горения 286 с
Третий этаж
- Общий вес: 25,2 тонны
- Топливо: 21,4 - 22,9 тонны
- Масса пустого: 2355 кг
- Длина: 6,7 м
- Диаметр: 2,66 м
- Время работы: 240 с
- Мотор:
- Блок I
- РД-0110
- Тяга 298 кН
- Удельный импульс 330 кгс · с / кг (3,24 кН · с / кг)
- Давление в камере сгорания 6,8 МПа (986 фунтов на кв. Дюйм)
- РД-0124 (11Д451)
- Тяга 320 кН (66 KLB е )
- Удельный импульс 359 кгс · с / кг (3,52 кН · с / кг)
- Давление в камере сгорания 16,2 МПа (2350 фунтов на кв. Дюйм)
Четвертый этаж Фрегат
Четвертый этаж Фрегата:
Спасательная вышка
![]()
Стартовая площадка Союз
На стартовой площадке ракета "Союз" по большей части подвешена на четырех рычагах, которые удерживают ее в вертикальном положении. Когда ракета начинает подниматься, противовесы разводят руки в стороны. Удержание ракеты в подвешенном состоянии - это концепция, представленная ракетами Р-7 / Союз. Таким образом, вся ракета удерживается ее боковыми двигателями. Они, в свою очередь, поддерживают центральный этаж. Такая конструкция воспроизводит условия полета, при которых боковые подруливающие устройства толкают центральную часть.
При зажигании сначала зажигаются боковые подруливающие устройства, затем вторая ступень помещается в центр. Когда подруливающие устройства на первой ступени гаснут, они просто отрываются. Нет никакой сложной механической, электрической или гидравлической системы, чтобы отделить боковые двигатели от остальной части ракеты.
Стартовые базы
Ракета Союз может взлетать с четырех стартовых баз:
Изучены версии лаунчера
Аврора
Аврора ( русское Аврора, то есть Аврора) - вариант Ямала, который был впервые показан в 1999 году. Аврора должна была быть взята с нового объекта, расположенного на острове Рождества , принадлежащем Австралии в Индийском океане , квалификационные запуски, ранее запланированные на Байконур. . Стоимость строительства космодрома оценивалась в пятьсот миллионов долларов и должна была нести частные инвесторы. Aurora должна была сосредоточиться на сегменте коммерческих спутников связи среднего размера. После некоторых подготовительных работ финансирование проекта было окончательно приостановлено. Падение спутникового рынка сегодня делает маловероятным производство Aurora.
Онега
Запуск корабля "Союз" из Гайанского космического центра
Стартовая площадка "Союз" на CSG расположена в Синнамари, примерно в 10 км от объектов, используемых для Ariane 5 в Куру.
Читайте также:
- Блок I
- РД-108
- Модели Союз и Союз-У
- РД-107
- Модели Союз и Союз-У
