РН Протон
Введение
Протон» (УР-500, «Протон-К», «
РН «Протон» явилась средством выведения
всех советских и российских орбитальных станций «Салют-ДОС» и«Алмаз», модулей станций «Мир» и МКС, планировавшихся пилотируемых к
С середины 2000-х годов основной
модификацией ракеты-носителя «Протон»
стала РН «Протон-М», используемая для
запуска как федеральных
1 История создания
В начале 60-х годов XX столетия
руководство СССР было заинтересовано
в создании ракет, способных выводить
в космос большую полезную
нагрузку военного назначения, а также
нести боеголовку в несколько десятков мегатонн
в тротиловом
эквиваленте. Проекты на разработку этих
ракет представили все конструкторские
бюро (КБ): КБ С. П. Королёва, которое в то время уже работало
над межконтинентальной
баллистической ракетой (МБР) Р-9, представило проект тяжёлой
«лунной» ракеты Н-1; КБ М. К. Янгеля предложило проект унифицированных
МБР Р-46 и тяжёлой РН Р-56 со стартовой массой
1165—1421 т; опытное
конструкторское бюро № 52 (ОКБ-52) под руководством В. Н. Челомея предлагало создать семейство
ракет различной стартовой массы для широкого
диапазона забрасываемого груза: МБР лёгкого класса УР-100 («Универсальная
Благодаря настойчивости Челомея, в соответствии с Постановлениями ЦК КПСС и СМ СССР от 16 марта и 1 августа 1961 г., ОКБ-52 начало проектирование стратегической МБР УР-200 (8К81). Годом позже, по Постановлению ЦК КПСС и СМ СССР № 409—183 от 29 апреля 1962 г., в ОКБ-23 (в настоящее время КБ «Салют», подразделение ГКНПЦ им. Хруничева), вошедшем в состав ОКБ-52 как филиал № 1 всего лишь двумя годами ранее (3 октября 1960 года), началось проектирование ракеты УР-500. Главным конструктором УР-500 был назначен Павел Ивенсен. В 1962 году эту должность занял Юрий Труфанов, а затем — Дмитрий Полухин, ставший впоследствии Генеральным конструктором КБ «Салют». Ведущим конструктором (ответственным исполнителем) проекта всё это время оставался Виталий Выродов. На разработку ракеты отводилось три года.
Ракета разрабатывалась
как в боевых вариантах: орбитальной и межко
Согласно конструктивно-
Двигатели первой ступени, ЖРД РД-253, были разработаны в КБ Энергетического машиностроения (генеральный конструктор В. П. Глушко). Этот двигатель был отвергнут С. П. Королёвым для использования в ракете Н-1 из-за токсичности компонентов его топлива и недостаточного удельного импульса.
Разработка ракеты горячо
поддерживалась Н. С. Хрущёвым. Однако после его отставки
было принято решение о прекращении работ
по ракете УР-200, аналогичной по возможностям МБР Р-9 С. П.
Первый пуск новой двухступенчатой РН УР-
Начиная с июля 1965 года началась
разработка трёхступенчатого варианта РН УР-500К (8К82К «Протон-К»). Новая РН была также
разработана в филиале № 1 ОКБ-52. РН «Протон-К» должна была
использоваться для вывода на отлётную
траекторию новых КА для облёта Луны. Кроме того, начались работы
над четвёртой ступенью РН «Протон-К»
на базе пятой ступени ракеты-носителя Н-1, получившей название блок Д. Согласно этому проекту (УР-500К-Л-1),
двухсекционный корабль 7К-Л1 (вариант «Союза»
Первый пуск трёхступенчатой ракеты «Протон-К» был произведён 10 марта 1967 года с блоком Д и КК 7К-Л1П («Космос-146»), прототипом будущего лунного корабля 7К-Л1. Эта дата считается днём рождения РН «Протон-К».
Из-за большого количества аварий на начальном этапе лётных испытаний (с марта 1967 года по август 1970 года было произведено всего лишь 6 полностью успешных пусков из 21-го) РН «Протон-К» была принята на вооружение только в 1978 году, после 61-го пуска.
«Протон-К» с разгонным блоком Д регулярно использовалась для запуска различных научных, военных и гражданских космических аппаратов. В зависимости от модификации ракета была способна вывести до 21 т полезной нагрузки на орбиту высотой 200 км и до 2,6 т на геостационарную орбиту (ГСО). В настоящее время производство «Протона-К» прекращено. Последняя РН этой серии была выпущена в конце 2000-х годов и хранилась в арсенале. Её пуск был произведён 30 марта 2012 года для вывода на орбиту последнего спутника серии УС-КМО с помощью последнего РБ версии ДМ-2. В общей сложности с 1967 по 2012 год РН «Протон-К» стартовала 310 раз и производилась в ГКНПЦ им. М. В. Хруничева.
С 2001 года в ГКНПЦ им. М. В. Хруничева
выпускается более современная модификация
ракеты — 8К82КМ «Протон-М». Новый вариант РН
«Протон» отличается повышенной экологичностью,
цифровой системой управления и новым
разгонным блоком 14С43Бриз-М, что позволило заметно увеличить
полезную нагрузку при выведении на геопереходную и геостациона
2 Конструкция
Первый вариант ракеты-носителя «Протон» был двухступенчатым. Последующие модификации ракеты, «Протон-К» и «Протон-М», запускались либо в трёх- (на опорную орбиту), либо в четырёхступенчатом вариантах
2.1 РН УР-500
Ракета-носитель (РН) УР-500 («Протон», индекс ГРАУ 8K82) состояла из двух ступеней, первая из которых была разработана специально для этой РН, а вторая унаследована от проекта ракеты УР-200. В этом варианте РН «Протон» была способна выводить 8,4 т полезного груза на низкую околоземную орбиту.
2.1.1 Первая ступень
Первая ступень состоит из центрального и шести боковых блоков, расположенных симметрично вокруг центрального. Центральный блок включает в себя переходный отсек, бак окислителя и хвостовой отсек, в то время как каждый из боковых блоков ускорителя первой ступени состоит из переднего отсека, бака горючего и хвостового отсека, в котором закреплён двигатель. Таким образом, двигательная установка первой ступени состоит из шести автономных маршевых жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) РД-253. Двигатели имеют турбонасосную систему подачи топлива с дожиганием генераторного газа. Запуск двигателя осуществляется путем прорыва пиромембран на входе в двигатель.
2.1.2 Вторая ступень
Вторая ступень имеет
цилиндрическую форму и состоит
из переходного, топливного и хвостового
отсеков. Двигательная установка второй
ступени включает в себя четыре автономных
маршевых ЖРД конструкции С. А.
2.2 РН «Протон-К»
Ракета-носитель (РН) «Протон-К» была
разработана на базе двухступенчатой
РН УР-500 с некоторыми изменениями
на второй ступени и с добавлением
третьей и четвёртой ступеней.
Это позволило увеличить массу
2.2.1 Первая ступень
В начальном варианте РН «Протон-
2.2.2 Вторая ступень
Вторая ступень РН «Протон-К» была разработана на базе второй ступени РН УР-500. Для увеличения массы ПН на орбите были увеличены объёмы топливных баков и изменена конструкция ферменного переходного отсека, соединяющего её с первой ступенью.
2.2.3 Третья ступень
Третья ступень РН «Протон-К» имеет цилиндрическую форму и состоит из приборного, топливного и хвостового отсеков. Как и вторая ступень, третья ступень РН «Протон-К» также была разработана на базе второй ступени РН УР-500. Для этого исходный вариант второй ступени РН УР-500 был укорочен, и на ней был установлен один маршевый ЖРД вместо четырёх. Поэтому маршевый двигатель РД-0212 (конструкции С. А. Косберга) по устройству и работе аналогичен двигателю РД-0210 второй ступени и является его модификацией. Этот двигатель состоит из маршевого однокамерного двигателя РД-0213 и четырёхкамерного рулевого двигателя РД-0214. Тяга маршевого двигателя 588 кН в пустоте, а рулевого — 32 кН в пустоте. Разделение второй ступени происходит за счет тяги рулевого ЖРД третьей ступени, запускаемого до выключения маршевых ЖРД второй ступени, и торможения отделяемой части второй ступени имеющимися на ней шестью твердотопливными двигателями. Отделение полезного груза осуществляется после выключения рулевого двигателя РД-0214. При этом третья ступень тормозится четырьмя твердотопливными двигателями.
2.2.4 Система управления РН «Протон-К»
РН «Протон-К» оснащена автономной инерциальной системой управления (СУ), обеспечивающей высокую точность выведения ПН на различные орбиты. СУ была спроектирована под руководством Н. А. Пилюгина и использовала ряд оригинальных решений на основе гироскопов, разработка которых началась ранее на ракетах Р-5 иР-7.
Приборы СУ размещаются в приборном отсеке, расположенном на ускорителе третьей ступени. Клёпаный негерметизированный приборный отсек выполнен в видеторовой оболочки вращения прямоугольного поперечного сечения. В отсеках тора размещены основные приборы СУ, выполненной по троированной схеме (с тройнымрезервированием). Кроме того, в приборном отсеке расположены приборы системы регулирования кажущейся скорости; приборы, определяющие параметры конца активного участка траектории, и три гиростабилизатора. Командно-управляющие сигналы также построены с использованием принципа троирования. Такое решение повышает надёжность и точность выведения космических аппаратов.
2.2.5 Используемое топливо
В качестве компонентов топлива во всех ступенях ракеты используются несимметричный диметилгидразин (НДМГ, также известный как гептил) (CH3)2N2H2 и тетраоксид азота N2O4. Самовоспламеняющаяся топливная смесь позволила упростить двигательную установку и увеличить её надёжность. В то же время компоненты топлива являются весьма токсичными и требуют крайней осторожности в обращении.
2.3 РН «Протон-М»
Начиная с 2001 года, ракета-носитель «Протон-К» постепенно заменяется на новый модернизированный вариант носителя, РН «Протон-М». Хотя в основном конструкция РН «Протон-М» базируется на РН «Протон-К», серьёзные изменения были сделаны в системе управления (СУ) РН, которая была полностью заменена на новую совершенную систему управления на основе бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК). С использованием новой СУ на РН «Протон-М» достигаются следующие улучшения:
- более полная выработка бортового запаса топлива, что увеличивает массу ПГ на орбите и уменьшает остатки вредных компонентов в местах падения отработавших первых ступеней РН;
- сокращение размеров полей, отводимых для падения отработавших первых ступеней РН;
- возможность пространственного манёвра на активном участке полёта расширяет диапазон возможных наклоненийопорных орбит;
- упрощение конструкции и увеличение надёжности многих систем, чьи функции теперь выполняет БЦВК;
- возможность установки головных обтекателей больших размеров (до 5 м в диаметре), что позволяет более чем вдвое увеличить объём для размещения полезного груза и использовать на РН «Протон-М» ряд перспективных разгонных блоков;
- быстрое изменение полётного задания.
Эти изменения в свою очередь привели к улучшению массовых характеристик ракеты-носителя «Протон-М»[29]. Кроме того, модернизация РН «Протон-М» с разгонным блоком (РБ) «Бриз-М» проводилась и после начала их использования. Начиная с 2001 года РН и РБ прошли три этапа модернизации (Фаза I, Фаза II и Фаза III), целью которых было облегчение конструкции различных блоков ракеты и разгонного блока, увеличение мощности двигателей первой ступени РН (замена РД-275 на РД-276), а также другие усовершенствования. Благодаря этому, максимальная масса выводимого груза, которую «Протон-М» с блоком «Бриз-М» могут доставить на ГПО, увеличилась на 650 кг (с 5500 до 6150 кг).
Для выведения полезной
нагрузки на высокие, переходные
к геостационарным, геостационарн
2.3.1 Блок ДМ
Разработка блока Д велась в ОКБ-1 (сейчас РКК «Энергия» имени С. П. Королева). В составе РН «Протон-К» с середины 60-х годов блок Д претерпел несколько модификаций. После модификации, направленной на повышение грузоподъёмности и снижение стоимости блока Д, РБ стал называться «Блок-ДМ». Модифицированный разгонный блок имел время активного существования 9 часов, и количество запусков двигателя было ограничено тремя. В настоящее время используются разгонные блоки моделей ДМ-2, ДМ-2М и ДМ-03 производства РКК «Энергия», у которых количество включений было увеличено до 5.
2.3.2 Блок Бриз-М
«Бриз-М» — разгонный блок для ракет-носителей «Протон-М» и «Ангара». «Бриз-М» обеспечивает выведение космических аппаратов на низкие, средние, высокие орбиты и ГСО. Применение разгонного блока «Бриз-М» в составе ракеты-носителя «Протон-М» позволяет увеличить массу полезной нагрузки, выводимой на геостационарную орбиту, до 3,5 т, а на переходную орбиту до более чем 6 т. Первый запуск комплекса «Протон-М» — «Бриз-М» состоялся 7 апреля 2001 года.
2.3.3 Переходные системы
При стандартной схеме выведения
механическое и электрическое соединение КА
Как пример можно привести систему разделения 1666V, которая состоит из замковой ленты, соединяющей КА и адаптер между собой. Лента состоит из двух частей, стянутых посредством соединительных болтов. В момент разделения РБ и КА пирогильотины системы разделения перерубают соединительные болты замковой ленты, после чего лента раскрывается, и за счёт освобождения восьми пружинных толкателей (количество может меняться в зависимости от типа используемой системы разделения), расположенных на адаптере, осуществляется отделение КА от РБ.
2.3.4 Электрические системы и системы телеметрии данных
Кроме основных механических блоков,
упомянутых выше, РН «Протон-М» насчитывает ряд электрических
систем, используемых на всём протяжении
подготовки к пуску и пуска РКН. С помощью
этих систем осуществляется электрическое
и телеметрическое соединение К
2.3.5 Головные обтекатели
За всё время эксплуатации РН «
Сброс ГО осуществляется в начальный период работы ускорителя третьей ступени. Цилиндрическая проставка сбрасывается после отделения космической головной части.
Классические стандартные
Для проведения коммерческих запусков в комплектации с блоком «ДМ» используются головные обтекатели длиной 10 м, внешним диаметром 4,35 м (максимальная ширина ПН должна быть не более 3,8 м). В случае использования РБ «Бриз-М» стандартный обтекатель при проведении одиночных коммерческих запусков имеет длину 11,6 м и при проведении двойных коммерческих запусков — 13,2 м. В обоих случаях внешний диаметр ГО равен 4,35 м.
Головные обтекатели производятся ФГУП ОНПП «Технология» в городе Обнинск Калужской области. ГО изготовляется из нескольких обечаек, которые представляют собой трёхслойные конструкции с алюминиевым сотовым заполнителем и обшивками из углепластика, содержащие усиления и вырезы для люков. Использование материалов этого типа позволяет достичь снижения массы по сравнению с аналогом из металлов и стеклопластикане менее чем на 28—35%, повысить жёсткость конструкции на 15% и улучшить акустические характеристики в 2 раза.
В случае коммерческих запусков через компанию ILS, которая осуществляет маркетинг пусковых услуг РН «Протон» на международном рынке, используются альтернативные ГО бо́льшего размера: длиной 13,3 м и 15,25 м и диаметром 4,35 м. Кроме того, для увеличения возможностей РН «Протон-М» активно изучается возможность использования ГО 5-метрового диаметра. Это позволит запускать спутники большего размера и повысит конкурентоспособность РН «Протон-М» против его основного конкурента «Ариан-5», который уже используется с ГО диаметром 5 м.
3 Стартовые площадки
Пуски РН «Протон» осуществляются только с космодрома Байконур, где к 1965 году были созданы технический и стартовый комплексы с двумя рабочими местами (площадка 92/1) и двумя пусковыми установками (ПУ) (площадка 81). К концу 70-х годов был построен ещё один стартовый комплекс (площадка 200) для обеспечения расширяющейся программы запусков различных космических аппаратов на РН «Протон»[11].
Обе стартовые площадки объединены
общей сетью коммуникаций и используют
общий комплекс сооружений, обеспечивающих
каждую из них сжатыми газами, водой,
электроэнергией и
В настоящее время на Байконуре
имеются четыре стартовые позиции
РН «Протон-К» и «Протон-М»: по две
на площадках 81 и 200, однако только три
из них находятся в рабочем
состоянии. Стартовые позиции
- Площадка 81Л (ПУ № 23) используется для пусков РН «Протон-К» в рамках федеральных программ. В последние несколько лет не использовалась, последний пуск был произведён 24 марта 2004 года;
- Площадка 81П (ПУ № 24) используется для пусков РН «Протон-К» и «Протон-М» в рамках федеральных программ;
- Площадка 200Л (ПУ № 39) используется для пусков РН «Протон-К» и «Протон-М» в рамках международных программ компанией ILS;
- Площадка 200П (ПУ № 40) была законсервирована в 1991 году. Позже эту ПУ планировалось переделать в стартовый комплекс для ракет типа «Ангара», и технологическое оборудование этого стартового комплекса было демонтировано. И хотя проект стартового комплекса «Ангары» был перебазирован на площадку № 250, пуски с этой ПУ возобновлены не были.
3.1 Сборка РН «Протон-М»
Сборка и подготовка к запуску РН «Протон-М» проходят в монтажно-испытательных корпусах (МИК) 92-1 и 92А-50 на территории «площадки 92».
В настоящее время в основном используется МИК 92-А50, который был достроен и усовершенствован в 1997—1998 годах. Кроме того, в 2001 году была сдана в эксплуатацию единая оптоволоконная система дистанционного управления и контроля космических аппаратов (КА), которая позволяет заказчикам проводить подготовку КА на техническом и стартовом комплексах непосредственно из пультовой, размещенной в МИКе 92А-50.
Сборка РН в МИК 92-А50 проходит в следующем порядке:
- Блоки РН «Протон» доставляются в МИК 92-А50, где каждый блок проверяется автономно. После этого производится сборка ракеты-носителя. Сборка первой ступени выполняется в специальном стапеле «револьверного» типа, что существенно снижает трудозатраты и повышает надёжность сборки. Далее полностью собранный пакет из трёх ступеней подвергается комплексным испытаниям, после чего дается заключение о готовности его к стыковке с космической головной частью (КГЧ);
- Контейнер с КА доставляется в зал 102 МИКа 92-А50, где проводятся работы по очистке его наружных поверхностей и подготовительные операции для разгрузки;
- Далее КА извлекается из контейнера, подготавливается и заправляется компонентами топлива в чистовом зале 103А. Там же проводятся проверки КА, после чего он перевозится в соседний зал 101 для сборки с разгонным блоком;
- В чистовом зале 101 (технический комплекс сборки и проверки КГЧ) проводится стыковка КА с РБ «Бриз-М»;
- КГЧ перевозится в чистовой зал 111, где проводятся сборка и испытания ракеты космического назначения (РКН) «Протон-М»;
- Через несколько дней после завершения электрических испытаний полностью собранная РКН вывозится из МИКа на топливно-заправочную станцию для заправки баков низкого давления разгонного блока «Бриз-М». Эта операция длится два дня;
- По завершении заправки проводится заседание Государственной комиссии по итогам работ, выполненных на техническом и стартовом комплексах РН «Протон». Комиссия принимает решение о готовности РКН к установке на стартовой площадке;
- РКН устанавливается на стартовой площадке.
Сборка РН «Протон-К» проводится в МИКе 92-1. Этот МИК являлся основным до ввода в эксплуатацию МИКа 92-А50. В нём находятся технические комплексы сборки и проверки РН «Протон-К» и КГЧ, где также осуществляется стыковка КГЧ с РН «Протон-К».
3.2 Стандартная схема полёта РН «Протон-М» с РБ «Бриз-М»
Для выведения космических
В следующем описании приведены
приблизительные времена
3.3 Участок работы РН «Протон-М»
За 1,75 с (Т — 1,75 с) до пуска включаются шесть двигателей первой ступени РД-276, чья тяга в этот момент составляет 40% от номинала, и набирают 107% тяги в момент подачи сигнала КП . Подтверждение сигнала КП поступает в момент Т + 0,5 с. Через 6 секунд полёта (Т + 6 с) тяга возрастает до 112% от номинала. Ступенчатая последовательность включения двигателей позволяет получить подтверждение их штатного функционирования до того, как тяга увеличена до максимальной.
После начального вертикального участка продолжительностью около 10 секунд РКН выполняет манёвр по крену для установления требуемого азимута полёта. При наклонении орбиты 51,5°, как в случае с выведением на геостационар, азимут составляет 61,3°. При других наклонениях орбиты используются другие азимуты: для орбит с наклонением 72,6° азимут составляет 22,5°, а для орбит с наклонением 64,8° — 35,0°.
Три РД-0210 и один РД-0211 второй ступени включаются на 119-й секунде полёта и переходят в режим полной тяги в момент отделения первой ступени на 123-й секунде. Рулевые двигатели третьей ступени включаются на 332-й секунде, после чего двигатели второй ступени выключаются на 334-й секунде полёта. Отделение второй ступени осуществляется после того, как на 335-й секунде включаются шесть тормозных РДТТ и происходит её уведение.
Двигатель РД-0213 третьей ступени включается на 338 с, после чего происходит сброс головного обтекателя (ГО) примерно на 347 секунде от сигнала КП. Как и для ступеней, момент сброса ГО выбирается для обеспечения гарантированного попадания ускорителя второй ступени РН в заданный район падения, а также обеспечения тепловых требований КА. После выключения маршевого двигателя третьей ступени на 576-й секунде четыре рулевых двигателя работают ещё в течение 12-и секунд для калибровки расчётной скорости выведения.

- Роанок
- Роберт III Куртгёз
- Роберт Адам
- Роберт Вильгем Бунзен
- Роберт Гук
- Роберт Кийосаки
- Роберт Мертон и Альфред Шюц
- Ріст і розмноження мікроорганізмів
- Ріст міст і населення
- Рішення задачі комівояжера методом гілок і меж В
- Ркгистры по налоговому учету расходов
- Рланування розслідування злочинів
- Р. Мертон о девиантном поведении
- РНК Содержащие вирусы