Основы проектирования РН Куренков

Окончание табл. 4.8

91

Контрольные вопросы

1. Расскажите о компоновочных схемах ракет, которые Вы используете в качестве аналогов.

2. Какие лётно-технические характеристики ракет Вы знаете?

3. Какие массогабаритные и энергетические характеристики ракет Вы знаете?

4. Какие критериальные характеристики ракет Вы знаете?

5. Что такое основные проектные характеристики и какие из них Вы знаете?

6. Для какой цели проводится сбор и обработка статистических данных по характеристикам ракет-носителей?

7. Какие характеристики размерного типа используются при сборе статистических данных?

8. Какие характеристики безразмерного типа используются при обработке статистических данных?

9.Назовите основные отечественные ракетные двигатели и их приближённые характеристики.

10.Приведите преимущества и недостатки твёрдотопливных ускорителей.

92

5. ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Тактико-технические требования приводятся в тактикотехническом задании на разработку ракеты-носителя. Разработка ТТТ

к конкретной проектируемой ракете-носителю базируется на общих технических требованиях, предъявляемых к разрабатываемым РН.

5.1. Структура тактико-технических требований на создаваемые ракеты-носители

Структура тактико-технических требований на конкретную разрабатываемую ракету-носитель должна соответствовать документу «Общие технические требования». Этот документ представлен в специальной нормативной документации ракетнокосмической отрасли.

Ниже приведен перечень основных вопросов, которые в соответствии с ОТТ должны быть отражены при составлении ТТТ на конкретную разрабатываемую ракету-носитель.

1.Требования по назначению.

2.Требования по радиоэлектронной защите.

3.Требования по живучести и стойкости к внешним воздействиям.

4.Требования к надежности.

5.Требования к эргономике и технической эстетике.

6. Требования к эксплуатации, удобству технического обслуживания, ремонту и хранению.

7. Требования к транспортабельности.

8. Требования к безопасности.

9. Требования к стандартизации и унификации.

10. Требования к технологичности.

11. Конструктивные требования.

12. Технико-экономические требования.

13. Требования по видам обеспечения.

14. Требования к составным частям РН.

93

15. Требования к сырью, материалам и комплектующим.

16. Требования к консервации и упаковке и маркировке ракетных блоков.

Кроме того, в ТТТ приводятся ссылки на конкретные документы (с номерами и датами), подтверждающие те или иные требования или решения.

5.2. Обзор общих технических требований, предъявляемых к ракетам-носителям

Достаточно большой опыт, накопленный в области проектирования, производства и эксплуатации РН, отражён в нормативных документах ракетно-космической отрасли, справочной, монографической литературе, учебниках и учебных пособиях. Эти требования излагают положительный опыт создания ракет-носителей и имеют своей целью помочь разработчикам ракетной техники избежать ошибок, которые были совершены более ранним поколением создателей ракетной техники.

Ниже приведен обзор некоторых основных разделов ОТТ, предъявляемых к ракетам-носителям, и комментарии к материалам этих разделов.

5.2.1. Требования по назначению

Требования к ракетам-носителям

В этом разделе должны быть освещены следующие вопросы:

-назначение РН (должно быть по возможности универсальным);

-грузоподъемность;

-параметры орбиты;

-точность выведения.

Требования к стартовым устройствам

Классификация видов стартовых устройств приведена на рис. 5.1. Наиболее распространены наземные открытые стартовые

устройства, например, для РН «Протон», «Энергия» и др. К наземным полузаглублённым можно отнести стартовые устройства для РН типа «Союз» [84], часть которой располагается ниже уровня опорного кольца.

94

Рис. 5.1. Классификация стартовых устройств ракет-носителей

Надводный стартовый комплекс может располагаться вблизи экватора, что важно для запуска КА на геостационарные орбиты. Кроме того, можно выбрать координаты точки старта, при которых не нужно отчуждать территории для падения ракетных блоков РН. В настоящее время надводный старт используется международной компанией «Sea Launch», в которой часть акций принадлежит РКК "Энергия", поставляющей разгонный блок ДМ-SL для РН "Зенит3SL" (которая, в свою очередь, производится в Украине).

Старт из шахт используется для конверсионных РН, созданных на основе баллистических ракет, стартующих из шахт.

При использовании стартов с самолетов-носителей имеется возможность выбора таких районов старта, при использовании которых отсутствует необходимость отчуждения территорий для падения отработавших ракетных блоков. К недостаткам воздушных стартов относится высокая стоимость самолётных стартовых комплексов.

5.2.2.Требования к надежности

Вэтом разделе должны быть приведены номенклатура используемых показателей надежности и их количественные значения, которые необходимо обеспечить в процессе создания РН.

Напомним, что надежность, согласно ГОСТ 27.002-95 «Надежность в технике. Термины и определения», - это свойство объекта (системы) сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

95

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенное сочетание этих свойств.

Показатели надежности проектируемой РН должны назначаться не ниже показателей надежности прототипов.

Сравнительные характеристики надежности современных отечественных и зарубежных ракет-носителей с учетом нижних доверительных границ приведены в табл. 5.1 [43]. Следует отметить, что точечная оценка надежности в этой таблице (не путать с термином «точная») означает математическое ожидание этого показателя.

Таблица 5.1. Сравнительные характеристики надежности

отечественных и зарубежных ракет-носителей

Дополнительные сведения по показателям надежности РН можно почерпнуть в работах [35, 43].

96

5.2.3. Требования к эксплуатации, удобству технического обслуживания, ремонту и хранению

В этом разделе должны быть конкретизированы следующие требования:

-к космодрому, с которого осуществляется запуск (Байконур, Плесецк, Куру, с плавучей платформы);

-к сборке крупногабаритных составных частей ракет-носителей. На рис. 5.2 приведены виды (классификация) сборки ракет из

отдельных блоков.

Каждый из видов сборки имеет свои достоинства и недостатки по затратам, по необходимости иметь специальные помещения для сборки и испытаний, по времени подготовки к пуску.

Сборка

Рис. 5.2. Виды сборки ракет

Напомним, что горизонтальная сборка используется на ракетахносителях, произведенных в СССР (России). Вертикальная сборка характерна для тяжелых ракет-носителей США, Франции.

Кроме того, в этом разделе технических требований должны быть освещены вопросы:

-по минимальным затратам времени на приведение РН в готовность к запуску на техническом и стартовом комплексах;

-по температуре и влажности при хранении и транспортировке РН и составных частей и др.;

-по удобству доступа к технологическим разъемам и приборам, возможности замены приборов и агрегатов в процессе наземной подготовки ракет-носителей.

97

5.2.4. Требования к транспортабельности

Требования по транспортировке РН на космодром

Транспортировка может осуществляться морским (речным), железнодорожным, автомобильным и воздушным транспортом (дирижаблями, самолётами, вертолётами) в зависимости от габаритов ракетных блоков и расположения космодромов. У каждого вида транспортировки имеются свои преимущества и недостатки. Более подробные сведения по различным видам транспортировки и ограничениям по габаритам ракетных блоков приведены в разделе 18.

Следует отметить, что теоретически существует возможность расположения заводов-изготовителей прямо на космодроме. При этом надобность в дальней транспортировке крупногабаритных блоков на космодром отпадает. Однако появляются трудности другого рода, связанные с наличием трудовых ресурсов и строительством новых заводов. Практически задачи создания ракет больших габаритов и доставки отдельных блоков на космодром решаются комбинированными способами. Так, например, для изготовления и сборки отдельных блоков ракеты Н-1 на космодроме Байконур были построены монтажно-испытательный корпус и комплекс вспомогательных цехов под общим названием «филиал завода «Прогресс» - цех 80», в которых были оборудованы универсальные сборочные стенды для сварки баков, для их гидро- и пневмоиспытаний, сборки всех блоков и общей сборки и прочее оборудование.

Требования к транспортировке РН от монтажноиспытательного корпуса к стартовой позиции

Классификация видов транспортировки приведена на рис. 5.3. Например, транспортировка ракет космического назначения

«Союз», «Протон», Н-1, «Энергия» (Россия) осуществляется (или осуществлялась) в горизонтальном положении на специальном транспортировщике на базе железнодорожных платформ с последующей установкой РН в вертикальное положение на стартовом комплексе.

Транспортировка ракеты космического назначения «Сатурн-V» (США) осуществлялась в вертикальном положении на специальной

98

платформе. Эта платформа устанавливалась на тягаче, который имеет четыре гусеничных тракта (по углам платформы).

Транспортировка собранной ракеты

Рис. 5.3. Виды транспортировки собранной ракеты-носителя

Транспортировка РН типа «Великий поход» (КНР) также осуществляется в вертикальном положении на железнодорожной платформе.

Транспортировка ракеты космического назначения «Союз-СТ» (тропический вариант) осуществляется по комбинированной схеме. Собранная РН транспортируется в горизонтальном положении и устанавливается в вертикальное положение без космической головной части. КГЧ транспортируется отдельно в вертикальном положении и в таком же положении пристыковывается к РН.

Каждый из видов транспортировки имеет свои достоинства и недостатки по затратам, по необходимости иметь специальные помещения и оборудование для сборки, транспортировки и испытаний, по времени подготовки к пуску.

Следует отметить, что теоретически имеется возможность проводить сборку и испытания ракет-носителей тяжелого класса непосредственно на стартовом комплексе.

5.2.5. Требования к безопасности

Требования по безопасности жизнедеятельности

В этом разделе должны быть отражены следующие вопросы:

-взрывобезопасность РН на стартовой позиции;

-наличие системы аварийного спасения на ракетах космического назначения, предназначенных для пилотируемых полётов, и на стартовых комплексах;

99

- наличие системы пожаротушения как элементов стартового комплекса, так и отдельных зон двигательных отсеков РН.

В этих пунктах ТТТ приводятся также требования по безопасным условиям труда производственного и обслуживающего персонала, организации рабочих мест, помещений.

Требования по экологии

Требования по экологии в основном сводятся к рекомендации не применять токсичные компоненты топлива на первых ступенях РН. Токсичные компоненты топлива применяются только тогда, когда невозможно другими средствами обеспечить длительность хранения топлива, например для межпланетных полетов.

Требования к стандартизации и унификации

Основные требования этого раздела ОТТ сводятся к следующим:

-максимальное заимствование ранее изготовленных и отработанных узлов, агрегатов, приборов, механизмов, материалов, технологических решений;

-унификация узлов и оборудования.

Требования к технологичности

Эти требования в основном сводятся к использованию отработанных (относительно дешевых) технологий и внедрению и отработке прогрессивных технологий при изготовлении составных частей РН.

5.2.6. Конструктивные требования

Габаритные ограничения РН определяются сначала по изделияманалогам, затем уточняются по результатам расчета с учётом ограничений по габаритам транспортных средств и размерам составных частей стартового комплекса.

Требования прочности

Требования по прочности обусловливаются тем, что силовые элементы конструкции должны иметь достаточную прочность и выдерживать нагрузки при всех предусмотренных расчетных случаях:

- по механическим воздействиям на РН во время наземной эксплуатации;

100