Проектная разработка перспективной ракеты-носителя тяжелого класса «схемы» тандем на сжиженном природном газе

Электрическая система  РН состоит из:

• части электрической системы РН  на РБ 1
• части электрической системы РН на РБ 2.

Часть электрической  системы РН на РБ 1 и на РБ 2 состоит (сделано) из стандартизированного и  унифицированного оборудования электрики  ЛА тяжелого класса.

СБЛА РН состоит из:

• вычислительной системы СБЛА на РБ 1, и на РБ 2;
• датчиков и первичных преобразователей, усилителей, коммутаторов СБЛА на РБ 1 и на РБ 2;
• электрической системы СБЛА на РБ 1, и на РБ 2 (сделанной из стандартизированного и унифицированного оборудования электрики ЛА тяжелого класса);
• ПГС СБЛА состоит из: части ПГС СБЛА на РБ 1, части ПГС СБЛА на РБ 2;
• БКС СБЛА на РБ РН (информационные и электрические кабели – отдельно, коммутирующее оборудование).

БКС РН состоит из:

• части БКС РН на РБ 1
• части БКС РН на РБ 2.

Часть БКС на РБ 1 состоит из:

• главных (магистральных) коммутаторов РБ 1;
• общие информационные кабели для части САУ и СТИ РН на РБ 1;
• электрические кабели части электрической системы РН  на РБ 1.

Часть БКС САУ и  СТИ на РБ 2 состоит из:

• главных (магистральных) коммутаторов на РБ 2;
• общие информационные кабели для части САУ и СТИ РН на РБ 2;
• электрические кабели части электрической системы РН  на РБ 2.

Двигательная система  РН состоит из:

• двигательной системы РБ 1
• двигательной системы РБ 2.

Двигательная  система РН на РБ 1 состоит из:

• ПГС РБ 1
• БРА
• БПУ РБ 1
• ДУ РБ 1.

ПГС РБ 1 состоит из: ПГС  контура «Г» и контура «О».

ПГС контура «Г» состоит  из:

• газового контура
• жидкостного контура
• емкости с КТ «Г» (2 шт.).

ПГС контура «О» состоит  из:

• газового контура
• жидкостного контура
• емкости с КТ «О» (2 шт.).

БРА и БПУ РБ 1 находится  в ХО РБ 1 РН, и разделяются на:

• БРА и БПУ ПГС РБ 1
• БРА ДУ РБ 1.

 

ДУ РБ 1 находятся в  ХО РБ 1 РН и разделяется на:

• ПГС ДУ РБ 1
• двигателей ДУ ЖРД РД–192С (5 шт.).

Двигательная  системы РН на РБ 2 состоит из:

• ПГС РБ 2
• БРА и БПУ РБ 2
• ДУ РБ 2.

ПГС РБ 2 состоит из ПГС  контура «Г» и контура «О».

ПГС контура «Г» состоит  из:

• газового контура
• жидкостного контура
• емкости с КТ «Г» (1 шт.).

ПГС контура «О» состоит  из:

• газового контура
• жидкостного контура
• емкости с КТ «О» (1 шт.).

БРА и БПУ РБ 2 находится  в ХО РБ 2 РН, и разделяются на:

• БРА и БПУ ПГС РБ 2
• БРА ДУ РБ 2.

ДУ РБ 2 находятся  в ХО РБ 2 РН и разделяется на:

• ПГС ДУ РБ 2
• двигателей ДУ ЖРД РД–182 (4 шт.).

Система пиротехнических  средств РН состоит из:

• системы пиротехнических средств РН на РБ 1
• системы пиротехнических средств РН на РБ 2.

Другие системы и  подсистемы РН:

1. Подсистема системы контроля заправки;
2. Система управления движением:
3. Система синхронизации;
4. Система разделения РБ ступеней РН;
5. Системы разделения РН с ПН и ГО грузового отсека РН;
6. Система экстренного разделения РБ ступеней РН;
7. Система экстренного разделения РН с ПН и сброса ГО грузового отсека РН;
8. Подсистема системы дистанционного управления ПГС РН;
9. Подсистема системы диагностики и прогнозирования состояния РН.

 

5.4 Принцип работы РН

 

В данном пункте рассматривается  принцип работы двухступенчатой  РН с последовательным расположением  ступеней, схема «Тандем» и предназначенной  для выведения на околоземную орбиту высотой Н = 215[км] полезного груза весом 28000[кг].

Особенность двигателей ДУ РБ ступеней РН следующая: КТ «О»  является теплоносителем системы охлаждения камеры двигателя, и поэтому поступает  в КС камеры двигателя через тракт  охлаждения системы охлаждения камеры двигателя, а КТ «Г» поступает напрямую в КС камеры двигателя.

Особенность контура «О» ПГС РН на РБ следующая: технология и техника заправки ТБ КТ «О» ТО РБ РН окислителем взята  с РН «Зенит–2»; технология и техника  хранения и выдачи окислителя на борту  РН так же взята с РН «Зенит–2».

До начала полета, РН заправлена КТ, снабжена техническими газами и жидкостями низкого и  высокого давления, ПН находится в  грузовом отсеке РН и закрыт ГО, контур «Г» ЗС СК отведен до сигнала КП за 20 минут, РКН находится на ПУ СК.

После выдачи команды: «Начать полет» или не нажатия кнопки «Отмена полета» – на пульте НППК за 20 секунд до сигнала КП начинается подготовка к запуску ДУ РБ 1 РН, происходят подготовительные действия, длительностью около 10 секунд.

Подготовительные действия заключаются в следующем: в ТБ КТ «О» ТО РБ 1 происходит предполетный наддув от СГС СК гелием до 35·10⁵ [Па]; предполетный наддув ТБ КТ «Г» ТО РБ 2 газифицированным КТ «Г» от газового контура ПГС контура «Г» ПГС РБ 1 (газификация КТ «Г» происходит в ПГС контура «Г» ПГС РБ 1).

После завершения подготовительных действий по запуску  ДУ РБ 1 РН, происходит запуск и работа ДУ РБ 1 РН на малой тяге от внутреннего  электрического высокочастотного зажигания. В течение оставшихся 10 секунд до сигнала КП происходит диагностика и прогнозирование состояния РН  с помощью НППК.

За 5 секунд до сигнала  КП НППК перестает работать, и САУ  РН и другие системы РН работают автономно. В течение 5 секунд ДУ РБ 1 РН выходит на главную ступень  тяги соответствующей общей массе  РКН, в течение этого времени происходит отвод контура «О» ЗС СК и части СТР и СГС СК от мест стыковки с РН.

Во время прохождения  сигнала КП, РКН отстыковывается  от ПУ СК (расстыковка электрических разъемов и ПГР) и начинается штатный полет I ступени РН по заданному полетному заданию, полет длится 150 секунд с соответствующей штатной работой систем РН, по завершении которого происходит штатное разделение РБ ступеней РН.

Штатная работа заключается  в том, что происходит штатное  опорожнение ТБ КТ ТО РБ, конструкция  работает на рассчитанные нагрузки, штатная работа систем РН.

За 10 секунд до штатного разделения РБ ступеней РН происходит: предполетный наддув ТБ КТ «О» ТО РБ 2 гелием до 35·10⁵ [Па] от газового контура ПГС контура «О» ПГС РБ 2, предполетный наддув ТБ КТ «Г» ТО РБ 2 газифицированным КТ «Г» от газового контура ПГС контура «Г» ПГС РБ 2 (газификация КТ «Г» происходит в ПГС контура «Г» ПГС РБ 2); отделение пластин аэродинамического обтекателя переходной рамы РБ 1.

После завершения подготовительных действии по запуску ДУ РБ 2 РН (подготовительные действия длятся около 5 секунд) происходит запуск ДУ РБ 2 РН на малой тяге от внутреннего электрического высокочастотного зажигания. В течение оставшихся 5 секунд до штатного разделения РБ ступеней РН происходит диагностика и прогнозирование состояния II ступени РН САУ и СБЛА и в течение 5 секунд ДУ РБ 2 РН выходит на главную ступень тяги, соответствующей общей массе II ступени РН, при этом штатно работает ДУ РБ 1 РН.

Во время штатного разделения РБ ступеней РН происходит обрыв цепей управления и СТИ с РБ 1 и окончательная отстыковка РБ 1 от II ступени РН т.е. начинается штатный полет II ступени РН по заданному полетному заданию с соответствующей штатной работой систем II ступени РН, полет длится 322,6 секунд, по завершению этого периода происходит штатное разделение РБ 2 с ПН.

Через 5 секунд после разделения РБ ступеней РН происходит сброс ГО грузового отсека РН.

На 315 секунде полета II ступени РН происходит штатное разделение с ПН, полет РН в составе РКН  окончен.

Описание двигателей ДУ РБ ступеней РН:

1. ЖРД РД–192С:

Однокамерный двигатель, работающий на КТ «жидкий кислород»  и СПГ.

ЖРД включает в себя:

• Камеру
• систему подачи КТ
• газогенератор
• БРА
• систему продувки
• систему зажигания
• систему охлаждения
• подвеску и гибкие элементы, обеспечивающие качание камеры.

Кроме создания осевой тяги, ЖРД обеспечивает возможность получения  боковых усилий за счет отклонения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на угол ± 8⁰ камеры (управление вектором  тяги, т.е. качанием камер в двух плоскостях). Двигатель выполнен по замкнутой схеме с дожиганием окислительного газогенераторного газа после прохождения турбины в камере сгорания камеры;

ЖРД РД–192С сделан на основе ЖРД РД–191 и ЖРД РД–192;

Количество ЖРД РД–192С  в ДУ РБ 1 – 5 штук;

2. ЖРД РД–182:

Однокамерный двигатель, работающий на КТ «жидкий кислород»  и СПГ.

ЖРД включает в себя:

• Камеру
• систему подачи КТ
• газогенератор
• БРА
• систему продувки
• систему зажигания
• систему охлаждения
• подвеску и гибкие элементы, обеспечивающие качание камеры. Кроме создания осевой тяги, ЖРД обеспечивает возможность получения боковых усилий за счет отклонения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на угол ± 6⁰ камеры (управление вектором  тяги, т.е. качанием камер в двух плоскостях). Двигатель выполнен по замкнутой схеме с дожиганием окислительного газогенераторного газа после прохождения турбины в камере сгорания камеры;

Количество ЖРД РД–182 в ДУ РБ 2 – 4 штуки.

5.5 Вывод

 

В данном разделе описана конструкция РН, которая позволяет совершить полет по полетному заданию, так же объяснен принцип работы РН при выведении ПН на околоземную орбиту высотой Н = 215[км] полезного груза весом 28000[кг]. Описаны двигатели ДУ РБ ступеней РН, их работа, конструкция, особенность.