Цикл статей про устройство и инженерные решения в ракетно-космической технике

15В закладки

Привет. Недавно набрел в интернете на интересный цикл статей, написанных популярным языком, для тех, кто заинтересован в технике ракетно-космического характера. Характер этот сложный, многогранный. В статьях как раз это и описывается с разных ракурсов: от устройства стартового комплекса до конструкции двигателей и баков.

Ссылок на автора статей много, поэтому укажу одну, через которую можно увидеть их все.

Далее я приведу названия статей со ссылками на них с небольшими отрывками из каждой, чтобы Вы могли кратко ознакомиться о чем она.

Незаметные сложности ракетной техники

Строительство и эксплуатация ракет-носителей — это своеобразная «черная команда» космонавтики. Большая и сложная работа делается незаметно, а большинство лавров достаются разработчикам полезной нагрузки. Мы забыли о сложности задач, которые решаются при проектировании и производстве ракет-носителей. Эта статья призвана показать важность темы и представить небольшой ликбез тем, кто хотел бы узнать, «как оно летает».

Введение

Сделать собственный спутник может даже небольшая фирма, но только одиннадцать стран смогли собрать ракеты, которые доставили полезную нагрузку на орбиту. И то, например, Южная Корея купила первую ступень у России и получала её как «черный ящик». Почему так мало? Дело в том, что технологии ракет-носителей требуют очень высокого уровня развития науки и техники и много денег.

Уже семьдесят лет, отсчет которых начался с первых пусков «Фау-2», ракеты так и норовят упасть. Конечно, сейчас им это сделать сложнее, и количество аварий измеряется процентами, а не десятками процентов, но сложность отрасли им подыгрывает.

Двигатель

Даже на простой научно-популярной схеме двигатель ракеты-носителя выглядит достаточно сложно. Что уж говорить о реальных схемах?

Слева — РД-107/108, в центре — РД-180, справа — F-1 (первая ступень «Сатурна-V»)

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 2: Твердотопливные двигатели

В комментариях к первой статье мне справедливо указали, что я совсем не рассказал о твердотопливных двигателях, которые применяются в космонавтике. Действительно, в одну статью даже простой ликбез не влез. Поэтому приглашаю желающих почитать продолжение.

Предания старины глубокой

Черный (дымный) порох изобрели китайцы в девятом веке. И уже в одиннадцатом веке появляются документальные свидетельства о создании боевых ракет на черном порохе («Уцзин цзунъяо» 1044 год ):


Особенности твердотопливных двигателей

Возможность создать двигатель очень большой тяги

Самым мощным ракетным двигателем в истории был твердотопливный ускоритель «Спейс Шаттла». Его начальная тяга составляет 1250 тонн, а пиковое значение достигает 1400 тонн, что приблизительно в 1,8 раз больше тяги самых мощных ЖРД (F-1 и РД-170). Самый мощный из эксплуатируемых двигателей тоже твердотопливный — это боковые ускорители «Ариан-5», их тяга составляет 630 тонн.

Профиль тяги задается при конструировании

ЖРД можно дросселировать — менять величину тяги, иногда в весьма большом диапазоне. Твердотопливный двигатель горит неуправляемо, и величину тяги можно регулировать только с помощью внутреннего канала специального профиля.

Незаметные сложности ракетной техники. Часть 3: виды жидкого топлива, геометрические размеры, транспортировка

В третьей части «Незаметных сложностей ракетной техники» я бы хотел рассказать о ещё не охваченных в первой и второй частях проблемах, которые требуют решения. Эта статья посвящена развитию темы различных ограничений, которые приводят к инженерно неоптимальным решениям.

Виды жидкого топлива

После начальных экспериментов, когда ракеты летали на этиловом спирте, азотной кислоте, скипидаре и прочих веселых веществах, самыми распространенными стали три пары ракетного топлива: кислород/керосин, кислород/водород, несимметричный диметилгидразин/азотный тетраксид. Естественно, у каждого вида топлива есть свои плюсы и минусы, которые мы сейчас и рассмотрим.

Слева баржа для транспортировки внешнего топливного бака «Спейс-Шаттла», по центру перевозка от причала в здание вертикальной сборки, справа транспорт «Дельта Маринер» перевозит ступени РН «Дельта-IV» и «Атлас- V»

Незаметные сложности ракетной техники: Часть 4. Ещё про двигатели и баки

Разнообразна и неприятна дань, которую приходится платить несовершенству нашего мира разработчикам ракетной техники. Сегодня мы поговорим о том, чем приходится платить за повышение параметров жидкостных реактивных двигателей и о тех незаметных проблемах, которые ждут проектировщиков баков.

Схемы работы ЖРД

Существование разных схем, позволяет разработчикам выбрать нужную, с желаемыми достоинствами (простота использования, легкость производства, высокая тяга или высокий удельный импульс) и приемлемыми недостатками.

Слева — первая ступень с межбаковым отсеком, справа — вторая ступень с общей стенкой. Красный — горючее, синий — окислитель.
Lockheed Martin Space Systems tank

Незаметные сложности ракетной техники: Часть 5. Стартовые сооружения

Стартовые сооружения — это отдельный интересный аспект космической техники. В самом деле, ракету надо собрать, вывезти на стартовый стол, ещё раз проверить, заправить, посадить экипаж (если пуск пилотируемый) и запустить. И каждая из задач бросает вызов инженерной сообразительности, материаловедению, сопромату и множеству других дисциплин.

Введение

Для того, чтобы было понятно, о чем идет речь, необходимо объяснить используемые термины и рассказать в общем, как происходит пуск ракеты-носителя.
Прежде всего, ракету-носитель и полезную нагрузку доставляют на космодром. Ракета-носитель практически всегда доставляется в разобранном виде, потому что так её проще перевозить. Затем ракету и полезную нагрузку собирают в одно целое и проверяют в специальном здании, которое для разных ракет в разных странах имеет множество различных названий: МИК (монтажно-испытательный комплекс), техническая позиция, технический комплекс, VAB (Vertical Assembly Building, здание вертикальной сборки), assembly building (здание сборки) и т.п. Затем ракета-носитель, обычно в сборе вместе с полезной нагрузкой, транспортируется на специальную площадку, с которой происходит пуск. Эта площадка имеет также множество названий — стартовый комплекс, стартовый стол, стартовое сооружение и т.п. Ракета, поставленная вертикально, весьма высокая штука, поэтому обычно есть т.н. башня обслуживания, которая позволяет добраться до нужных мест на уже установленной ракете.

Слева Taurus, справа Minotaur V.
Схема стартового стола. В самом низу есть ещё выдвижной стол для доступа персонала, здесь не показан.
«Сатурн-V» с верхней частью стартового стола и одной башней обслуживания едет на старт. Вторая башня ждёт своей очереди в «тупике» дорог для тягача. Вдалеке видно здание вертикальной сборки.

Приятного и полезного чтения!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

19
Войдите, чтобы видеть ещё 3 комментария, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Майор Том
Вечность назад

Отличная подборка) оставлю в закладках, спасибо

Марк Уотни
Вечность назад

Очень хорошо подано. Спасибо!

Дейв Боумэн
Вечность назад

Просто супер. Буду читать. Спасибо.

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.