Skip to content
 

День космонавтики. Что будет с нею завтра? (ч. 4, final)

Начало статьи

Итак, заканчиваем наш, так сказать, критический анализ техники, на разработку которой уже два года тому назад Роскосмос выделил 800 и 145 млн рублей. Напомню, деньги эти выделены были не на создание – это было бы вовсе смешно, – но лишь на эскизное проектирование, соответственно, пилотируемого космического корабля нового поколения и ракеты носителя для него.

мы озадачены...
Всё это довольно-таки удивительно…

Краткое содержание предыдущих серий.

В первой я выразил удивление, до чего же не похожи вновь разрабатываемые машины на то, что делалось до сих пор. Космический аппарат (напомню, он называется ПТК НП)) абсолютно, ни в малейшей дозе не похож на растрезвоненный в начале тысячелетия крылатый, много-многоразовый «Клипер»; и принципиально не похож на «Союз», хотя внешне его слегка и напоминает. Принципиально – потому что в нём отринута идея парашютной посадки в пользу посадки ракетной, а это две большущие разницы. И даже, если говорить о внешнем сходстве, то значительно больше он похож на «закопанный» уже американцами «Орион», чем на до сих пор благополучно летающий «Союз».

А ракета-носитель (РН) с рабочим названием «Русь-М» тоже до крайности не похожа на «Союз», только в данном случае не на КА «Союз», а на РН «Союз». И я дивился: откуда ж они взялись, из какой чёртовой табакерки?

Впрочем, сходство нашего ПТК НП с «Орионом» мы отметили во второй части. А предметом удивления там был вопрос: зачем нужно облетать Луну, не садясь на неё? Или: почему хотя бы в общих чертах нам не рассказывают, что будет добавлено к ПТК НП, чтобы с его помощью можно было высадиться на Луну? Хоть бы сказали, что в будущем, за следующие деньги, спроектируем… Нет, не сказали.

Ну, а в третьей части мы беспокоились насчёт ракетной системы посадки КА.

На чём, собственно, с ПТК НП и покончили. Осталась нам ракета-носитель.

***

«Русь-М»
Масштабная модель «Русь-М» на МАКС-2009

«Русь-М», точнее, та её конфигурация, которая призвана носить новый ПТК НП, не похожа ни на одну из отечественных ракет-носителей. Зато она, со своими двумя «боковушками», похожа на некоторые типы семейства «Ариан» и, в особенности, на «Атлас-Хеви». Вот она, та, о которой мы говорим, рассчитанная на полезную нагрузку 23,8 т, то есть на выведение ПТК.

Три универсальных ракетных блока, из которых состоит первая ступень, имеют каждый по одному двухкамерному кислородно-керосиновому двигателю РД-180. Совокупная тяга на старте – 916,5 т при стартовой масса всей системы 673 т. Тяговооружённость получается хорошая, я подсчитал, она равна 1,36. (Надо, правда, учесть, что, в отличие от «далеко зашедшей» «Ангары», агрегаты которой уже проходят огневые испытания, на «Русь» ещё только «отстегнованы» деньги для эскизного проектирования; и сколько там получится в конце концов стартовый вес, это ещё видно будет. Ну ладно, пока мы это провокационное предположение в расчёт брать не будем).

Оставляем 1,36. При штатной работе всё будет в порядке, особенно если ветра нет. При ветре же ракету начнёт кренить, и тут уж всё зависит от того, что в авиации называется запасом рулей.

Дело в том, что интенсивность крена от ветра зависит от формы «профиля» ракеты. Если ракета похожа на карандаш, как, скажем, «Зенит» или тот же «Тополь», то ветер давит на неё примерно одинаково по всей высоте. И тогда его влияние сводится преимущественно к сносу ракеты параллельно самой себе. А вот если у вас широкий низ и узкий верх – а именно так выглядит конструкция с боковыми блоками, – то получается разная парусность по высоте. Нижняя часть с её боковушками «ловит» больше ветра, чем узкая верхняя часть, соответственно, на неё действует бОльшая сила, и возникает момент, стремящийся развернуть ракету вокруг центра тяжести в вертикальной плоскости.

Этот разворачивающий момент должен парироваться противоположно направленным управляющим моментом. «Русь-М», конечно, в этом смысле не исключение. Каждая из камер каждого из трёх её РД-180 может качаться в двух плоскостях, и наверное специалисты просчитали, чтобы этого «запаса рулей» хватало для разумных значений скорости ветра. Так что, думаю, с этим проблем не будет, во всяком случае, в разрешённом для пусков диапазоне скоростей ветра.

А вот что будет в случае отказа двигателя…

Давайте теперь посмотрим на «Ангару».

мы озадачены...
Макет «Ангары-5», тоже на МАКСе

О том, что первая и главная часть «Ангары» – УРМ, снабжённый штатным двигателем, – прошёл огневые испытания, мы уже знаем. Это уже немалый плюс в пользу этой ракеты в сегодняшних наших, скажем так, стеснённых условиях. Но давайте сравним ещё.

Насчёт ветровой нагрузки. По форме ракеты сходны, и проблемы у них одинаковые. Небольшой плюс есть у «Ангары»: она на 6,8 м (т.е. на 11%) короче. Значит, плечо разворачивающего момента у неё примерно на 5% меньше, значит, на столько же меньше нужно давать компенсирующей силы, значит, на столько же больше останется на долю подъёмной силы. То есть, пусть не намного, но безопаснее. Есть некоторое количественное различие в пользу «Ангары».

А вот с отказом одного двигателя различие похоже на качественное. «Ангара» на старте весит 773 т, а тягу имеет 980 т. То есть тяговооружённость 1,267. Меньше, чем у «Руси». Но у неё на старте работают пять двигателей. Если один вырубится, то останется 80% тяги. Остаточная тяговооружённость – 1,0134. Само по себе это проблему не решает: часть вертикальной тяги придётся отдать на компенсацию «роняющего» момента, в результате вертикальная тяга, скорее всего, стала бы меньше веса, и ракета никуда бы не полетела, а осталась жечь стартовое сооружение. Но! Не полетела бы, если бы не одно обстоятельство, ранее не упомянутое.

Дело в том, что на обеих ракетах двигатели первой ступени имеют возможность глубокого дросселирования. РД-180, которые у «Руси», допускают изменение тяги в пределах от 40 до 100% от максимальной рабочей. А у РД-191 (это движок первой ступени «Ангары») – от 30 до – внимание! – до 105%.

Вот это 5% избытка и могут сыграть решающую роль. Ракета, пусть медленно, пусть по дуге, станет уходить от стартового стола. И поэтому: 1) исключит или уменьшит разрушения на старте и 2) даст больше времени для успешного срабатывания системы аварийного спасения экипажа.

А в случае отказа одного двигателя на более поздних стадиях выведения «Ангара» вообще может обеспечить штатное выполнение задания – в отличие от «Руси». Вот смотрите.

Ракета летит, набирает высоту, топливо вырабатывается, она легчает, тягу можно потихоньку снижать. Её и снижают. И вот берём ситуацию.

Ракета гремит, набирает высоту и весит уже только 90% от стартовой массы. Для «Руси» – примерно 606 т. Сломался один из крайних двигателей. Оставшиеся обеспечивают тягу 630 т. (Потому что тяга уже больше стартовой, мы уже на некоторой высоте, там противодавление воздуха на сечение сопла меньше, вот тяга и повышается). Мы спасены! Нет, не спасены. Потому что возникает асимметрия тяги, тот же разворачивающий момент, сопла оставшихся двигателей приходится наклонять вбок для компенсации, и вот уже вертикальной составляющей тяги для полёта вверх не хватает. Начинается полёт вниз. Экипаж спасён, задание не выполнено.

На более раннем этапе, при, скажем, 95% стартового веса, – тем более.

Теперь возьмём те же 90% от начального веса у «Ангары». То есть 696 т. Ломается один из боковых двигателей. Остаётся тяги примерно 800 т. А вот этого уже хватит и на компенсацию разворота, и на продолжение подъёма. Так как выключившийся двигатель перестаёт кушать как горючее, так и окислитель, то мы ещё можем долететь до целевой орбиты. Не всегда, но можем. Поверьте мне, такие случаи рассчитываются загодя, программы их реализации запускаются мгновенно.

А ещё вспомните возможность пятипроцентного форсирования у РД-191…

***

Пожалуй, это всё, что я хотел сказать. Во всяком случае, в плане технического сравнения двух конкурирующих изделий. У меня получается, что технически «Ангара» лучше. Поскольку ещё на заре моей инженерской юности меня приучили считать, что обеспечение безопасности полёта должно обеспечиваться разработчиком на всех этапах полёта и контролироваться заказчиком на всех этапах проектирования. Безопасность экипажа как абсолютный императив – что, надеюсь, будет соблюдено на обеих ракетах. И максимально достижимая вероятность выполнения задачи – что, как я хотел показать, по-моему, лучше обеспечивается «Ангарой».

А дальше… Блоки «Ангары» имеют диаметр 2,9 м. Оборудование для изготовления обечаек таких размеров чрезвычайно громоздкое, сложное и дорогое, и персонал требуется подготовленный. «Ангара» – хруничевская ракета, а на «Хруничеве» рутинно делают «Протоны», диаметр блоков которых – 4,1 м. Так что там 2,9 сделать смогут. А на «Прогрессе» делают «Союзы», а у них диаметр – 2,95 м. А у «Руси» – 3,8 м. Да, давным-давно там делали «Энергию» с диаметром почти 10 м, но – мы уверены, что после всяких Бурбулисов эти установки сохранились? А персонал? Я – не уверен. Ну совсем не уверен я. А на «Энергии» ракет вообще не делают давным-давно. А про участие ГКНПЦ им. Хруничева в программе нового носителя я ничего не слышал. А вы?

***

Да, а тут как раз недавно Обама решил с Луной подзавязать. Хорошая новость для «Энергии» и «Прогресса». Деньги-то, небось, уже получены, ну хоть какая-то часть. А работу, глядишь, и отменят…

***

Тема космоса:

Каким быть космическому кораблю XXI века?

Прошло 30 лет, и нам опять хочется на Луну

Трудности и надежды «космического каботажа»

Извиняюсь за дезинформацию

И снова здравствуйте

Мои поздравления Европейскому космическому агентству!

Просто помечтать, или кто кого обманет?

Кто кого обманет, вторая серия

В 90-е годы мы тоже создавали новую космическую технику

Ракета на заднем дворе

И не важно, есть ли у ракеты задний мост

Полетел шестой турист, и вообще всё в порядке

Три романтики Байконура

Об американцах, Луне и Головинских прудх

День космонавтики. А что будет с нею завтра?

Не пропустите этапное событие! Х-37В

НАСА, программа «Созвездие»

11 комментариев

  1. ratte07:

    Для того, чтобы продолжить полет при отказе двигателя, нужно организовывать перелив между блоками. На Ангаре его нет, равно как и на Руси.

  2. master:

    Да, Вы правы, я погорячился. Точнее, некоторая возможность остаётся, особенно если предусматривать сию ситуацию при расчёте выведения. Но, безусловно, «область существования» этой возможности значительно меньшая, чем то, что получилось у меня в статье.

  3. Константин:

    На Марс лететь? Зачем? На Луну? Зачем? Чем занимаются на МКС?
    Космос, на сегодняшний момент, это чемодан без ручки. Зачем он нужен никто не знает, а бросить жалко.
    Космические программы планируются не исходя из целесообразности, а исходя из финансирования. Дадут кой-чего, ну и кой-чего сделаем.

  4. master:

    В рамках меркантильно-экономического подхода — согласен (меркантильный — это не ругательство, это определение).
    Но ведь такого много, не только космос. Вон, тот же коллайдер… Если такие начинания возникают снова и снова, значит, в них не разочаровались. И я бы не стал сводить всё к меркантильным же интересам участников… Надо ли говорить банальности, типа того, что наука часто приносит пользу далеко не сразу? Могу ещё добавить, что иногда мы и не понимаем, чем в сегодняшнем дне мы обязаны науке «бесполезной» полувековой, двухвековой давности. Многое понимаем, а кое-что — нет. Потому что оно лежит глубоко, на уровнях мировоззренческом, мотивационном, понятийном, чёрт его знает, на каких ещё. лежит и не осознаётся.
    Люди, дающие деньги на науку, это понимают (опять: не будем говорить о распилах и откатах, ладно?). А проекты всё дорожают. Поэтому — да, Вы и тут правы: сколько дадут, на столько и сделаем. Так это и нормально по сегодняшним-то временам.
    С другой стороны, порой на такую, на мой взгляд, фигню деньги дают… Но надо понимать, что это мой взгляд, а чего я знаю-то? На то и существуют всякие эксперты-фонды, чтоб лучше меня понимать.
    (это тоже написано раньше, но слетело)

  5. Константин:

    Подход не меркантильно-экономический, а прагматичный.
    Прагматичность заключается не в пользе, а в цели. Вопрос «зачем?» является целеполагающим.
    Деятельность в отсутствии цели является бессмысленной.

    …многое понимаем, а кое-что – нет… Ой, а я то думал, что все наоборот.

  6. master:

    Насчёт прагматичности. Хотел было с Вами согласиться, но на вс. сл. полез в Яндекс. Не получается:
    Прагматизм: Следование во всем узкопрактическим интересам, соображениям пользы и выгоды.
    И, тем не менее, даже в таком понимании космонавтика небесполезна. Потому что накопление знаний, умений, опыта штатной и нештатной эксплуатации, даже, кстати, проверка философии целеполагания, — всё это практически полезно, хотя каждый отдельный «акт», конечно, имеет разную «стоимость». Сколько с подводными лодками экспериментировали, изобретали, пока не устаканили, какие именно корабли хорошо плавают под водой.
    А во втором примечании — что не понравилось? Наука прошлого сформировала наше миропонимание, ею обусловлено в значительной степени даже то, какие мы сейчас вопросы задаём, какими путями идёт мышление-осмысление, да вообще — что мы видим, когла смотрим на этот мир. И среди этого есть вещи, связь которых с прошлой наукой понятна или угадывается, и многие связи понятны людям, которые этим занимаются. А какие-то не увидены, хотя существуют.
    Что не так? Каких больше, каких меньше? Не знаю… написал, как написалось.

  7. alexandr:

    Хорошая статья. Хоть где-то появилось сравнение РН Ангары и Руси. Спасибо за это. Но уж как-то явно однобоко и всё в сторону Ангары, она совсем хорошая, а Русь совсем не хорошая. А эту Ангару уже больше 20 лет делают, а конца не видно…

  8. master:

    Ангара хорошая, Русь нехорошая… Да, вроде бы, так получается. Оно, конечно, плохо, что Ангару делают 20 лет. Так ведь с Русью-то ещё хуже, куда как хуже: её вообще не делали! Деньги дали — на ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ!
    Да, признаю: я с Хруничевым работал 9 лет, по его изделиям на Байконур ездил — ясно, что у меня к нему приязнь. Но ведь это объективно: по Ангаре 1-ю ступень испытали, а по Руси — получили деньги на эскизное проектирование. И я точно знаю, что на Хруничеве ещё остались люди, которые умеют строить ракеты. Маловато, он остались. Ну, честное слово, вот будь я хозяин — на что бы дал денег — на продолжение работ по ракете, у которой уже есть 1-я ступень, или на БУМАЖНОЕ воплощение неких обещаний?
    А что касается технической стороны — тут я, что мог, сказал. На основании имеющейся информации. Если кто знает достоинства Руси, которые хоть наполовину подтверждены чем-либо материальным, а не только глубокомысленными заявлениями бонз с «Энергии», — если кто-то знает такие факты — милости прошу, высказывайтесь, буду очень рад и признателен.

  9. Letek:

    Если прагматично, то:
    По грузоподъемности это тот же «Протон», который хорошо отработан.
    Зачем вкладывать небольшой бюджет российской космонавтики в разработку нового носителя в замен существующего?

    • Если прагматично, то время существования «Протона» не превышает времени существования Назарбаева во главе независимого Казахстана. Т.е. оно может быть и меньше, легко — но БОЛЬШЕ уж не будет точно.

    • master:

      Кроме грузоподъёмности, есть ещё эффективность. Новая ракета будет эффективнее «Протона».

      Кроме эффективности собственно ракеты, есть ещё технологичность и экономичность производства. «Ангара» — это линейка носителей разного класса. Лучше строить ряд унифицированных по модулям ракет, чем ракеты нескольких типов, под каждую нагрузку — свой тип. Своё КБ, своя кооперация… Накладно это для страны, неоптимально.

      Кроме оптимальности в производстве, есть ещё сама возможность производства. В 90-х годах НАСА объявило на всю страну, что ищет древние компьютерные комплектующие — потому что в системах наземной подготовки шаттлов использовались компьютеры конца 70-х годов. А создавать, испытывать, сертифицировать новый программный комплекс для базирования на новейших компьютерах — это годы времени и миллиарды денег. В «Протонах» заложены технические решения конца 50-х — начала 60-х годов и соответствующие им комплектующие. Сколько десятилетий можно поддерживать производство каких-нибудь клапанов, которые нигде больше не применяются?

      Наконец, кроме всего прочего, есть ещё категорические нормы. И если категорически принято, что на гептиловой ракете людей запускать нельзя, то, значит, придётся делать для этого ракету негептиловую.

      Убедил?

Написать отзыв

CAPTCHA изображение
*