ПопулярнеРедакціяСвіже
КращеОбговорюване

Багатоступеневі ракети: складнощі підрахунку

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
Увійдіть, щоб читати ще 1 коментар , брати участь в обговореннях та не бачити рекламу.
Виняткова Хелен Ріплі
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.