ПопулярнеРедакціяСвіже
КращеОбговорюване

Багатоступеневі ракети: складнощі підрахунку

Этот текст также доступен на русском языке

Зазвичай більшість ракет-носіїв досить легко класифікувати за кількістю ступенів. Зараз все частіше зустрічаються двоступеневі варіанти (останнім часом їх еталоном стали Falcon 9), а частину з них обладнують також стартовими прискорювачами різних версій, причому як у базовому виконанні (Delta II, Ariane 5, Ariane 6), так і опціонально (Atlas V, Vulcan).

Плюс конструкція деяких ракет дозволяє за потреби використовувати додаткові ступені – як Electron з розгінним блоком Photon або поточна версія Antares з його третім ступенем, обладнаним твердопаливним Star 48BV або трьома рідинними ракетними двигунами IHI BT-4 (правда, ці варіанти ніколи не мали попиту в замовників, бо Antares використовували виключно для запусків вантажного корабля Cygnus на Міжнародну космічну станцію). Однак ця начебто очевидна класифікація за кількістю ступенів часом здатна спантеличити – в тому числі й через різні критерії класифікації ракет-носіїв, що склалися на Заході та в пострадянському просторі.

Ракети з поперечним і поздовжнім розділенням ступенів © Фото NASA

Переважно ракети-носії поділяють на два основних типи – зі поздовжнім та поперечним розділенням ступенів. Поздовжнє розділення – блоки першого ступеню розташовані навколо другого, центрального ступеня. Зазвичай у цьому випадку під час пуску ракети перший та другий ступені працюють одночасно. Поперечне розділення – коли ступені розташовані один над одним і вмикаються почергово, після “скидування” попереднього блоку.
Якщо звернутися до англомовних джерел інформації, то такі варіанти розділення отримали наступні позначення – parallel staging (коли ступені розташовані паралельно та можуть працювати одночасно) і serial staging (ступені вмикаються послідовно). На перший погляд, це досить проста та наочна система класифікації, але на практиці часом отримуємо зовсім несподівану картину, яка здатна іноді збити з пантелику – коли одна й та ж сама ракета в пострадянському та західному інформаційному просторі класифікується з різною кількістю ступенів!

Ракета-носій «Союз». © Фото NASA/Bill Ingalls

Найбільш яскравим прикладом таких розбіжностей є радянська ракета-носій Р-7, вона ж нинішній “Союз”. Офіційно її відносять до три- чи чотириступеневих (в залежності від версії) ракет-носіїв з комбінованим поздовжньо-поперечним розділенням – перший і другий ступені працюють у “пакеті” одночасно, на другому один над одним розташовані третій і/або четвертий ступені, які вмикаються послідовно.

Тобто першим ступенем Р-7 вважаються чотири бічних блоки, об’єднані навколо другого, центрального ступеня. Однак у США ті ж самі “Союзи” позначають вже як дво- чи триступеневі ракети з чотирма бічними прискорювачами – тобто центральний блок другого ступеню (за радянською класифікацією) в американців вважається першим ступенем! Точнісінько така само картина з новою “Ангарою-А5”, де за російською класифікацією чотири бічних блоки УРМ-1 є першим ступенем, а за американською – лише прискорювачами, пристикованими до центрального блоку першого ступеню (аналогічного УРМ-1)…

Ракета-носій Delta IV Heavy. © Фото ULA

Наскільки можна зрозуміти, на Заході в цілому за основу приймають схему serial staging (чи поперечне розділення), коли ступені розташовують вертикально один над одним. Тобто практично будь-який бічний блок з ракетним двигуном вважається просто стартовим прискорювачем (часом його позначають як Stage 0), який працює одночасно з першим ступенем. Насправді показовим в цьому плані є приклад Delta IV Heavy або Falcon Heavy – на обох ракетах-носіях використовують по три однакових блоки, але їх чітко відрізняють за розташуванням у стартовому “пакеті” (центральний блок є першим ступенем, бічні вважаються прискорювачами).

До речі, у рамках цієї логіки можна отримати цікавий приклад різниці у визначенні типу такої ракети-носія, як “Енергія”. За радянською шкалою класифікації вона вважається двоступеневою ракетою з поздовжнім розділенням (parallel staging) – чотири бічних блоки першого ступеню (з гасово-кисневими РРД РД-170) плюс центральний блок другого ступеню (з воднево-кисневими РРД РД-0120). А от за американськими критеріями її цілком можна назвати одноступеневою зі прискорювачами (core stage + 4 boosters).

Індійська ракета-носій ASLV. На фото видно, що на старті працюють тільки двигуни на двох бічних блоках. Колаж створений зі фото з архіву ISRO та Vikram Sarabhai Space Centre

Але навіть у цій начебто спрощеній системі класифікації ракет-носіїв (поперечне розділення і/або бічні прискорювачі) періодично виникають винятки. Наприклад, Space Shuttle, який частково випадає з цієї стрункої картини – основні двигуни розташовані безпосередньо на космічному кораблі, пальне в окремому паливному баку, два бічних твердопаливних прискорювачі. Можна згадати ще один цікавий приклад, коли критерій “бічний блок зі двигуном вважається тільки прискорювачем” не спрацьовує – це проєкт індійської твердопаливної ракети-носія ASLV (Augmented Satellite Launch Vehicle), над яким працювали у 80-90-х роках.

На перший погляд, все очевидно – чотири послідовних ступені плюс два бічних блоки-прискорювачі. Насправді ця ракета була класифікована саме як п’ятиступенева (на відміну від пізнішої PSLV, яка налічує чотири ступені плюс пакет бічних прискорювачів). Чому така розбіжність? Виявляється, на ASLV у момент пуску спочатку працюють тільки два бічних блоки, і лише у момент їх скидування вмикається двигун на першому центральному блоці – тобто отримуємо приклад почергової роботи ступенів, а не одночасної (як у випадку зі прискорювачами).

Ракета-носій LVM3. © Фото ISRO

Схожа плутанина виникає також із новою індійською середньою ракетою-носієм LVM3 (до минулого року мала позначення GSLV MkIII). На перший погляд, вона становить собою приклад добре знайомого по Arian 5 компонування – центральна частина зі двох ступенів з РРД плюс два бічні твердопаливні прискорювачі. Насправді ця ракета все ж вважається триступеневою, бо її основні блоки працюють послідовно, один за одним. Тобто на старті спочатку вмикаються тільки два твердопаливні двигуни в бічних блоках, які розпочинають підйом ракети – і лише на 110-120 секунді польоту починають працювати РРД на центральному блоці.

Часом складається враження, що навіть індійці не можуть чітко визначитися з підрахунком ступенів на LVM3. Принаймні, на сайті ISRO (Indian Space Research Organisation) хоч і називають її триступеневою, але все одно уникають чіткої нумерації ступенів – у короткому технічному описі ракети-носія всі основні блоки позначені як Solid Rocket Boosters (твердопаливні ракетні прискорювачі), Core Stage (основний/центральний ступінь) та Cryogenic Upper Stage (кріогенний верхній ступінь).

От такі несподівані подробиці можна дізнатися, коли раптом стикаєшся з розбіжностями в різних джерелах інформації – нібито очевидна помилка (на кшталт позначення ракети-носія “Союз” як двоступеневої) насправді виявляється результатом використання різних критеріїв класифікації…

35

Друзі, цей матеріал було написано редакцією Альфа Центавра.


Ми завжди спиралися насамперед на власну аудиторію. Якщо вам подобається те, що ми робимо, якщо ви поділяєте наші цінності та готові підтримати наш проєкт матеріально на будь-яку суму, ми будемо неймовірно раді такій підтримці. Всі способи відправити нам донат можна знайти на цій сторінці, проте найзручнішими для нас і вас є сервіси Patreon, Buy Me a Coffee та пожертва в системі PayPal.


Сайт Alpha Centauri завжди залишиться куточком комфорту для любителів космосу. Наші та ваші зусилля дозволять нам усім стати ближчими до зірок.

Павло Поцелуєв, керівник АЦ.


Увійдіть, щоб читати ще 2 коментаря, брати участь в обговореннях та не бачити рекламу.
Прекрасна Аліса Селезньова
Вечность назад

Якби класифікація мала б практичне значення, я б спробував звести до найменшого спільного в знаменнику. Вважав би ступенем кожну відокремлювану частину, що має ракетний(і) двигун(и). Під практичним значенням я розумію такий рівень стандартизації і уніфікації ракетних блоків (ступенів), який дозволяв би просте лего-збирання, як ото з'єднання USB. Збирання кінцевих виробів-носіїв поза межами конкретних проектів. Ну, це як уніфікація набоїв, коли одні й ті самі набої можуть використовуватися в дуже різних зразках зброї

Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зареєструйтесь на сайті щоб не бачити рекламу, створювати та відслідковувати теми, зберігати статті в особисті закладки і брати участь в обговореннях
Якщо не виходить увійти тут, спробуйте за посиланням.