Западноевропейские ракеты-носители серии ВлАрианВ»

ЗАПАДНОЕВРОПЕЙСКИЕ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ СЕРИИ тАЬАРИАНтАЭ

Ва

Содержание

Введение

Характеристики ЖРД отдельных ступеней

Сравнение программ полета ракет серии тАЬАриантАЭ

О конкуренции между тАЬСпейс ШаттлтАЭ и тАЬАриантАЭ

Перспективные модели тАЬАриан-3тАЭ и тАЬАриан-4тАЭ

Перспективы эксплуатации

Стартовый комплекс

Некоторые исторические факты

Пятый запуск (L-5)

Шестой запуск (L-6)

Планы запусков ракет-носителей тАЬАриантАЭ

О затратах на программу тАЬАриантАЭ

Список литературы

Ва

Введение

Западноевропейская организация ESA в 1983 году занималась разработкой ракет-носителей тАЬАриан-2тАЭ и тАЬАриан-3тАЭ , представляющих собой усовершенствованные варианты эксплуатируемой в настоящее время ракеты-носителя тАЬАриан-1тАЭ . Ракета тАЬАриан-1тАЭ может вывести на орбиту с высотой перигерия 200 км, высотой апогея ~ 36 000 км и наклонением 8В° полезную нагрузку массой 1780 кг, ракета тАЬАриан-2тАЭ тАФ 2210 кг, ракета тАЬАриан-3тАЭ тАФ 2580 кг. Ракета тАЬАриан-3тАЭ представляет собой ракету тАЬАриан-2тАЭ , дополнительно оснащенную стартовыми ускорителями. Первой была запущена ракета тАЬАриан-3тАЭ

Ниже перечисляются основные отличия ракеты тАЬАриан-3тАЭ от ракеты тАЬАриан-1тАЭ

1. Изменена форма (с конуса на двойной конус) носка головного обтекателя, что позволило увеличить объем для размещения полезной нагрузки без увеличения длины и максимальной длины обтекателя

2. Увеличена на 0,5 м длина конструкции тАЬСильдатАЭ , размещаемой под головным обтекателем, что позволяет выводить на орбиту два спутника PAM-D

3. Удлинен баковый отсек третьей ступени, что позволило увеличить запас топлива (жидкий водород и жидкий кислород) на ступени с 8 до 10,5 т

4. Давление в камере сгорания ЖРД НМ-7 на третьей ступени повышено с 30 до 35 атм

5. Длина сопла ЖРД третьей ступени увеличена на 0,2 м, что позволило повысить удельный импульс примерно на 4 кг*с/кг

6. Давление в камере сгорания ЖРД тАЬВикинг-4тАЭ на второй ступени увеличено с 53,5 до 58,5 атм. В этом ЖРД, а также в ЖРД, тАЬВикинг-5тАЭ на первой ступени, в качестве горючего используется не чистый несимметричный диметилгидрозин (НДМГ) , а смесь НДМГ (75%) с гидразингидратом (25%) , что уменьшило вероятность возникновения неустойчивого горения

7. Модифицирован межбаковый отсек первой ступени в расчете на крепление подвесных твердотопливных ускорителей

8. Предусмотрено использование двух твердотопливных ускорителей

9. Модифицирована подмоторная рама ЖРД первой ступени в расчете на крепление подвесных ускорителей

10. Давление в камере сгорания ЖРД тАЬВикинг-5тАЭ на первой ступени увеличено с 53,5 до 58,5 атм

Характеристики ЖРД отдельных ступеней и стартовых ускорителей ракеты тАЬАриан-3тАЭ

Ва

Название и число двигателей

Топливо (масса, т)

Тяга, т

Давление в камере сгорания, атм

Продолжи-тельность работы, с

Стартовые ускорители

2 РДТТ

Твердое (2х7.3)

70

Ва

26-30

Первая ступень

4 ЖРД тАЬВикинг-5тАЭ

N 2 0 4 (94.2) НДМГ+гидразингидрат (50.9)

67 (на уровне моря)

58.5

142

Вторая ступень

1 ЖРД тАЬВикинг-4тАЭ

N 2 O 4 (21.7) НДМГ+ гид-разингидрат (11.8)

77 (в вакууме)

58.5

140

Третья ступень

1 ЖРД НМ-7

Н 2 (2.4) О 2 (8.1)

6 (в вакууме)

35

735

Сравнение программ полета ракет тАЬАриан-1тАЭ , тАЬАриан-2тАЭ и тАЬАриан-3тАЭ

Ва

тАЬАриан-1тАЭ

тАЬАриан-2тАЭ

тАЬАриан-3тАЭ

Бортовое время отделения ускорителей, с

Ва

Ва

34

Высота полета в этот момент, км

Ва

Ва

4

Скорость полета в этот момент, м/с

Ва

Ва

255

Бортовое время отделения первой ступени, с

154

144

138

Высота полета в этот момент, км

57

51

55

Скорость полета в этот момент, м/с

1810

1850

2100

Бортовое время отделения головного обтекателя, с

250

225

219

Высота полета в этот момент, км

108

107

108

Скорость полета в этот момент, м/с

3250

3040

3165

Бортовое время отделения второй ступени, с

298

273

273

Высота полета в этот момент, км

141

146

147

Скорость полета в этот момент, м/с

4740

4470

4725

Бортовое время вывода пол. нагрузки на орбиту, с

870

994

994

Высота полета в этот момент, км

212

210

216

Скорость полета в этот момент, м/с

9755

9755

9750

Затраты на разработку ракет тАЬАриан-2тАЭ и тАЬАриан-3тАЭ оценивают примерно в 75 млн. долл. в ценах 1979 года. Для сравнения указывается, что затраты на разработку ракеты-носителя тАЬАриан-1тАЭ превысили 1 млрд. долл. в ценах 1980 года

О конкуренции между МТКК тАЬСпейс ШаттлтАЭ и западноевропейской ракетой-носителем тАЬАриантАЭ Как уже сообщалось, консорциум ITSO предпочел МТКК тАЬСпейс ШаттлтАЭ ракете-носителю тАЬАриан-4-4LPтАЭ в качестве носителя для первых двух спутников модели INTELSAT-6. По мнению наблюдателей, одной из причин такого решения были меньшие затраты в случае использования МТКК, причем NASA в данном случае понизило стоимость фрахта по сравнению с объявленной фиксированной величиной для периода с 1 октября 1985 года по 30 сентября 1988 года. Характерно, что впервые в своей практике NASA запретило распространять какую-либо информацию о финансовой стороне своего предложения

Сообщается, что в конкурентной борьбе за предоставление носителей для остальных трех спутников модели INTELSAT-6 консорциум тАЬАрианспейстАЭ пересмотрел финансовую сторону своего предложения

Перспективные модели тАЬАриан-3тАЭ и тАЬАриан-4тАЭ

Ракеты-носители тАЬАриан-4тАЭ должны использовать навесные твердотопливные и жидкостные ускорители. Твердотопливные ускорители изготовляет итальянская фирма Difesa e Spazio, жидкостные тАФ западногерманский концерн MBB/ERNO. Контракт (30 млн. марок) на жидкостные ускорители предусматривает изготовление шести образцов: двух для прочностных и вибрационных испытаний (с середины 1984 года) , двух для огневых испытаний (в конце 1984 года) и двух для летних испытаний в составе первой ракеты тАЬАриан-4тАЭ , запуск которой был намечен на конец 1985 года. Концерн MBB/ERNO привлек итальянскую фирму Aeritalia (топливные баки) , бельгийскую фирму SABCA (подмоторная рама, межбаковый отсек и передняя юбка) , французское объединение Aerospatiable (система отделения) и нидерландскую фирму Fokker (головной обтекатель) . Для упрощения конструкции ускорителя средства управления его воспламенительным устройством, пиротехническими устройствами и телеметрической системой размещены в межбаковом отсеке первой ступени ракеты, где имеется достаточный свободный объем. Сборка ускорителя будет производиться на заводе концерна MBB/ERNO в Бремене (ФРГ) . Планируется сборка в горизонтальном положении, а не в вертикальном, как практикуется в настоящее время для ступеней ракеты тАЬАриантАЭ . Указывается, что в результате затраты на сборку сократятся в четыре раза за счет рабочих платформ и другого специализированного оборудования

Национальное управление аэрокосмических исследований (ONERA) планирует провести в аэродинамической трубе испытания действующей масштабной модели тАЬАриан-4тАЭ для оценки аэродинамических характеристик и истекающего потока газов двигателей. В частности, в 1984 году намечены испытания модели ракеты тАЬАриан-4-4LтАЭ , которая имеет наилучшие энергетические характеристики из всех вариантов ракеты тАЬАриан-4тАЭ . Модель оснащается восемью работающими ЖРД (четыре ЖРД первой ступени и четыре ЖРД навесных жидкостных блоков)

Твердотопливные ускорители для ракеты тАЬАриан-3тАЭ разработала итальянская фирма Difesa e Spazio. Первые испытания ускорителя были неудачными, все последующие тАФ успешными. После восьмых испытаний, проведенных 15 июля 1983 года, ускоритель получил свидетельство о летной годности. При седьмых испытаниях ускоритель был установлен вертикально, при всех прочих тАФ горизонтально

Перспективы эксплуатации

Консорциум тАЬАрианспейстАЭ , эксплуатирующий западноевропейские ракеты-носители тАЬАриантАЭ , сообщил, что он получил заявку на запуск этой ракетой-носителем итальянского предэксплуатационного спутника связи тАЬИталсаттАЭ в 1987 году. С учетом этой заявки окончательно утверждены запуски 22 спутников ракетами-носителями тАЬАриантАЭ . Владельцы этих спутников должны выплатить консорциуму тАЬАрианспейстАЭ в общей сложности около 600 млн. долл. Отмечается, что примерно половина заявок исходит от владельцев полезных нагрузок из неевропейских стран. До настоящего времени консорциум тАЬАрианспейстАЭ заказал 24 ракеты-носителя тАЬАриантАЭ

Стартовый комплекс

На полигоне Куру во Французской Гвинее сооружается второй стартовый комплекс для ракет-носителей тАЬАриантАЭ . На этом комплексе предусматривается использование двух мобильных стартовых столов: одного для ракет тАЬАриан-2тАЭ и тАЬАриан-3тАЭ , второго для ракет тАЬАриан-4тАЭ . Первый стол имеет большую высоту, поскольку высота ракет тАЬАриан-2тАЭ и тАЬАриан-3тАЭ меньше, чем ракеты тАЬАриан-4тАЭ . Опоры для ракеты на стартовом столе по контракту (3,5 млн. фнт. стерл. в ценах 1980 года) , организации ESA создает английская фирма British Aerospace Dynamic. Опоры для стартового стола ракет тАЬАриан-2тАЭ и тАЬАриан-3тАЭ фирма должна поставить в конце 1984 года, для стартового стола ракет тАЬАриан-4тАЭ тАФ начале 1985 года. Первый запуск ракеты тАЬАриан-3тАЭ со стартового комплекса ELA-2 намечен на начало 1985 года, первый запуск ракеты тАЬАриан-4тАЭ тАФ на декабрь 1985 года

С комплекса ELA-2 можно будет ежегодно запускать 12 ракет-носителей тАЬАриантАЭ (с комплекса ELA-1 тАФ шесть) . Потребные затраты на его строительство оценивают в 700 млн. франков. На строительстве занято 450 человек, из них 150 прибыли из западноевропейских стран. Строительство ведут французские (52,7% от стоимости работ) , западногерманские (22%) , бельгийские (11,5%) , английские, датские, испанские, итальянские и швейцарские фирмы

Некоторые исторические факты

ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

О спутниках тАЬЮнисаттАЭ

Этот спутник обеспечит ретрансляцию двух программ тАЬБи-Би-СитАЭ на Великобританию и Западную Европу, а, кроме того, передачу данных с высокой информативностью между абонентами Великобритании и абонентами США (в последнем случае тАФ с использованием в качестве ретрансляторов спутников INTELSAT) . Первый спутник тАЬЮнисаттАЭ планируют вывести на орбиту в начале 1986 года предположительно ракетой-носителем тАЬАриан-4тАЭ

ВЕЛИКОБРИТАНИЯ-ФРАНЦИЯ

О спутнике тАЬЕвростартАЭ (ESC / тАЬТелеском IтАЭ )

Английская фирма BAC и французская фирма Matra создали консорциум Satcom Int. Для разработки спутника тАЬЕвростартАЭ . Экспериментальный образец спутника, получивший названия тАЬАтостАЭ и тАЬST-100тАЭ , должен быть выведен на стационарную орбиту в декабре 1985 года ракетой-носителем тАЬАриан-4тАЭ при первом ее запуске

ESA

О спутнике ERS-1 для исследования природных ресурсов

Западноевропейский спутник ERS-1, предназначенный для исследования природных ресурсов моря, должен быть запущен в конце 1987 года ракетой-носителем тАЬАриан-3тАЭ . Этот спутник будет использовать модифицированный отсек служебного оборудования, разработанный для французского спутника тАЬСпоттАЭ , предназначенного для исследования природных ресурсов суши. Модификации подвергнется энергетическая установка, которая должна обеспечить большую мощность, также бортовая двигательная установка, которая должна нести 300 кг гидразина, вдвое больше, чем на спутнике тАЬСпоттАЭ

СКАНДИНАВСКИЕ СТРАНЫ

О спутнике тАЬТеле-ХтАЭ

Экспериментальный спутник связи тАЬТеле-ХтАЭ должен быть запущен в 1986 году ракетой-носителем тАЬАриантАЭ . Расчетная точка стояния на стационарной орбите тАФ над 5ЛЪ в. д. Масса спутника 2100 кг. Он должен использовать тАЬплатформутАЭ (корпус и служебные системы) , разработанную для спутников TV-SAT и TDF-1. Спутник предназначен для непосредственного телевизионного вещания на скандинавские страны с использованием диапазонов 12/18 ГГц и на передачу цифровых данных и видеоинформации с использованием диапазонов 12/14 ГГц. Расчетная продолжительность эксплуатации спутника 7 лет

Пятый запуск (L-5)

10 сентября на полигоне Куру состоялся пятый запуск (запуск L-5) ракеты-носителя тАЬАриантАЭ . Это был первый эксплуатационный запуск ракеты (после четырех запусков в рамках летно-конструкторских испытаний) , при котором она должна была вывести на орбиту два спутника западноевропейской организации ESA: тАЬМарекс ВтАЭ и тАЬСирио IIтАЭ . Однако, вследствие аварии ракеты-носителя, спутники на орбиту не вышли

На ракете-носителе тАЬАриантАЭ спутник тАЬСирио IIтАЭ размещался внутри конструкции тАЬСильдатАЭ , а спутник тАЬМарекс ВтАЭ тАФ на этой конструкции. Масса конструкции тАЬСильдатАЭ , которая при запуске L-5 использовалась впервые, 185 кг, она крепится болтами непосредственно к конусу из алюминиевого сплава на отсеке оборудования ракеты

Для замены этих спутников организация ESA предполагает запустить спутники тАЬМарекс СтАЭ и тАЬСирио IIBтАЭ , но это будет возможно не ранее 1984 года

Старт ракеты-носителя тАЬАриантАЭ был назначен на 2 ч 15 мин 10 сентября по Гринвичу. Фактически запуск состоялся в 2 ч 12 мин. Первые две ступени ракеты-носителя отработали нормально. Водородно-кислородный ЖРД НМ-7 третьей ступени, в соответствии с расчетной программой полета, был включен в Т[1] + 285 с. В Т + 560 с было зарегистрировано падение скорости вращения турбины ТНА третьей ступени с 61 800 до 60 800 об/мин, а спустя 1 с, тАФ до 30 000 об/мин. В Т + 610 с скорость вращения турбины упала до нуля. Параллельно с уменьшением скорости вращения турбины снижалось давление в камере сгорания ЖРД НМ-7, которая упала с номинального (32 атм) до нуля. ЖРД НМ-7 проработал 5 мин 25 с вместо ~ 10 мин. В официальном сообщении указывалось: тАЬВсе прочие рабочие параметры третьей ступени, в частности, давление в топливных баках и в системе наддува соответствовали расчетным. Таким образом, причиной аварии, по-видимому, явилось прекращение работы двигательной установки вследствие выхода из строя ТНАтАЭ . В момент аварии третья ступень с полезной нагрузкой находилась на высоте ~ 200 км и имело скорость ~ 7 км/с, в то время как программа полета предусматривала достижение в конце работы ЖРД третьей ступени скорости 10,25 км/с, необходимой для вывода полезной нагрузки на переходную эллиптическую орбиту с высотой апогея ~ 36 000 км. Ступень с полезной нагрузкой упала в Атлантический океан

Одной из задач запуска L-5 было слежение за отделившейся первой ступенью ракеты-носителя тАЬАриантАЭ для точного определения ее точки падения. Штатная программа полета ракет-носителей тАЬАриантАЭ предусматривает подрыв первой ступени после ее отделения, однако при полете L-5 соответствующая команда выдана не была. Слежение за полетом отделившейся ступени осуществлялось с целью получения информации, важной запланированного в будущем спасения ступени для ее повторного использования. При запуске L-5 первая ступень никаких средств спасения не несла. Ступень в полете не разрушилась, но при падении в океан распалась на несколько кусков. Один из них (бак окислителя) был спасен специально высланным судном

Шестой запуск (L-6)

16 июня 1983 года с полигона Куру был осуществлен шестой запуск ракеты-носителя тАЬАриантАЭ . В качестве полезной нагрузки на ракете были установлены спутники ESC-I (масса 1043 кг) для использования западноевропейской региональной системы связи и тАЬАмсат-Оскар ХтАЭ (масса 130 кг) для использования радиолюбителями. Запуск прошел успешно. Спутники были выведены на орбиту с высотой перигея ~ 1500 км и высотой апогея ~ 36 000 км. Спутник тАЬАмсаттАФОскар ХтАЭ рассчитан на эксплуатацию в течение 3 лет, ESC-I тАФ 7 лет

Планы запусков ракет-носителей тАЬАриантАЭ

После аварии ракеты-носителя тАЬАриантАЭ при запуске L-5 были разработаны новые планы запусков этих ракет. Для запусков L-6, тАж L-9 и L-20 должны использоваться ракеты-носители тАЬАриан-1тАЭ , для запусков L-10, тАж L-19, L-21 и L-22 тАФ ракеты тАЬАриан-2тАЭ или тАЬАриан-3тАЭ , для запуска L-23 тАФ ракеты тАЬАриан-4тАЭ . Запуски L-6, тАж L-9 осуществляет западноевропейская организация ESA, все последующие тАФ консорциум тАЬАрианспейстАЭ . С января 1985 года запуски становятся более частыми в связи с вводом в строй второго стартового комплекса на полигоне Куру

Американский бюллетень Aerospace Daily пишет, что в случае еще одной аварии ракеты некоторые организации-владельцы полезных нагрузок могут расторгнуть свои соглашения с консорциумом тАЬАрианспейстАЭ и искать другие носители, при этом NASA надеется, что они выберут МТКК тАЬСпейс ШаттлтАЭ . Бюллетень сообщает, что NASA проявляет особую заинтересованность в привлечении к использованию МТКК владельцев спутников тАЬУэстартАЭ , ESC, тАЬДжистартАЭ , SPC и STC

Согласно первоначальным планам, полезной нагрузкой ракеты-носителя тАЬАриантАЭ при запуске L-6 должен был стать научный спутник тАЬЭкзосаттАЭ , принадлежащий западноевропейской организации ESA. Запуск этого спутника ракетой тАЬАриантАЭ не принесет организации ESA никакого дохода, поэтому она решила использовать для запуска этого спутника американскую ракету-носитель тАЬТорад-ДельтатАЭ , с тем чтобы тАЬрасчистить путьтАЭ для коммерческой эксплуатации ракеты-носителя тАЬАриантАЭ , что, по словам руководителей организации ESA, тАЬявляется основным назначением ракетытАЭ . Запуски L-7, L-8 и L-9 со спутниками модели INTELSAT-5 относятся именно к этой категории. Решение закупить для запуска спутника тАЬЭкзосаттАЭ американскую ракету-носитель обусловлено и тем обстоятельством, что тАЬокнотАЭ для запуска ограничено характером научных исследований с использованием этого спутника. Как сообщил один из руководителей организации ESA: тАЬНе представлялось возможности откладывать запуск спутника тАЬЭкзосаттАЭ до того времени, когда для этого удастся выделить ракету-носитель тАЬАриантАЭ . Американский журнал Science сообщает, что решение о запуске спутника тАЬЭкзосаттАЭ американской ракетой принято под давлением западноевропейских астрономов, опасающихся, в частности, что дальнейшая отсрочка отразится на характеристиках некоторых приборов. Например, могут ухудшиться свойства бериллиевого окна в детекторе частиц средней энергии

О затратах на программу тАЬАриантАЭ

Жан-Пьер Шевенман, министр научных исследований и промышленности Франции, привел некоторые данные о затратах на программу тАЬАриантАЭ . Общие затраты к концу 1985 года, т.е. к завершению разработки ракеты-носителя тАЬАриан-4тАЭ , составят 8 млрд. франков (1,16 млрд. долл.) . С 1973 г. по 1981 г. включительно израсходовано свыше 5 млрд. франков. На 1982 год ассигновано ~ 600 млн. франков, на 1983 г. запрашивалось 1293 млн. франков. Из упомянутой суммы 5 млрд. франков на долю Франции приходится 3,5 млрд. франков, а всего до конца 1985 г. Франция затратит на программу тАЬАриантАЭ ~ 5,55 млрд. франков

Шевенман заявил также, что аварийные запуски LO-2 и L-5 привели к потере 800 млн. франков. В эту сумму входят 450 млн. франков, необходимых на тАЬвосстановлениетАЭ спутников тАЬМарекс ВтАЭ и тАЬСирио IIтАЭ , утраченных при запуске L-5. Упомянутые аварии вызвали 17 месячную задержку в работах, а каждый лишний месяц, согласно сообщению Шевенмана, обходится в 20 млн. франков

Ва

Список литературы

1. Ракетная космическая техника / №№ 1-52,1983 г

[1] Т- момент старта

Вместе с этим смотрят:

Звукотехника
И все же, кто изобрел снаряд для ВлКатюшиВ»
Изделие 9С467-2 и сопряженные с ним РЛС и средства АСУ
Измерение энергетических параметров и характеристик лазерного излучения