Raketa "Soyuz": opis, zgodovina, začetek in zanimivosti

Soyuz je serija sovjetskih tristopenjskih izstrelitvenih vozil, ki so več desetletij ostala najboljša vozila za izstrelitev vesoljskih plovil različnih vrst in namenov v zemeljsko orbito. Uspešen razvoj na področju raketne proizvodnje nam je omogočil ustvariti izstrelitveno vozilo z dobro energetsko učinkovitostjo in velikim potencialom modernizacije.

Opis

Soyuz je spodbujevalec srednjega razreda, zasnovan za spuščanje v nizko Zemeljska orbita vesoljska plovila tipa Progress in Soyuz, kot tudi raziskovalna (Resource, Foton) in družbeno-ekonomska vesoljska plovila z avtomatskim krmiljenjem. Tristopenjsko izstrelitveno vozilo (LV) Soyuz temelji na raketi R-7 in zato spada v družino teh raket z dodatkom 3. stopnje.

Razvita je bila in proizvedena v OKB-1 (zdaj TsSKB-Progress). Vodje projekta so bili Korolev S.P. in Kozlov D. I. Delovanje serije lansirnih vozil se je začelo leta 1963, po analogiji z modelom, na katerem je temeljil novi prevoznik, pa so se še vedno imenovali "Sunrise". Od leta 1966 se ime "Unija" uradno uporablja. V naslednjih nekaj desetletjih, do leta 2000, je bila raketa Soyuz podvržena več spremembam.

Zgodovina ustvarjanja

Zgodovina ustvarjanja se je začela že pred prvim zagonom. Začetek je bila odločitev centralnega odbora CPSU o potrebi po razvoju nove medcelinske balistične rakete, ki lahko dostavi termonuklearni naboj na precejšnji razdalji v tisočih kilometrih. Po nekaj letih razvoja je bila naloga zaključena. Interkontinentalna dvostopenjska raketa novega modela ICBM R-7A je začela obratovati s posebej ustvarjeno enoto raketnih sil. Prvo lansiranje je potekalo leta 1959. V različnih izvedbah je R-7 v uporabi le 10 let, vendar je zaradi visokega potenciala modernizacije in uspešne zasnove postal osnova za celotno družino vesoljskih lansirnih vozil.

Že po prvem poletu s posadko, kot del daljšega programa leta, se je začel razvoj nove rakete, ki temelji na R-7. Težava je bila, da vse takratne rakete Sovjetske zveze, vključno z Voskodom, niso bile primerne za delovanje v okviru, ki ga je določil projekt. Poleg povečanja trajanja leta bi morala nova raketa uvesti reševalni sistem za nujne posadke v primeru nevarnosti, ki ni bila predvidena na dvigu.

Osnova za zasnovo nove rakete srednjega razreda družine R-7 so že delujoči nosilci Voskhod in R-7A. Novi RN je dobil ime "Union" in indeks 11A511. To tristopenjsko izstrelitveno vozilo je bilo uporabljeno za zagon ladij Soyuz in Progress. Prvič je bila lansirana raketa Soyuz leta 1966.

Značilnosti

Dolžina raketnega lansirnika Soyuz je odvisna od vrste vesoljskega plovila, ki je dostavljeno v vesolje, vendar ne presega 50,67 m. Prerez je 10,3 m, prečne dimenzije pa so razdalja med koncih zračnih krmil. Polna masa izstrelitvenega vozila Sojuz (ob zagonu) je 308 ton, največja teža goriva je 274 ton, največja, tako imenovana suha skupna teža izstrelitvenega vozila Sojuz pa je 34 ton in je odvisna tudi od vrste vesoljskega plovila, ki se je začelo v orbiti. aparata. Skupni potisk, ki ga je razvil PH: 413 ton sile na morski gladini in več kot 500 ton sile v vakuumu. Raketa Soyuz 11A511 je sposobna vnesti 7 ton tovora v zemeljsko orbito, čas letenja pa je približno 9 minut.

Oblikovne lastnosti 11А511

Raketa Soyuz 11A511 je sestavljena iz treh stopenj s pospeševalniki na prvem “B”, “C”, “G” in “D”, dvema blokoma “A” in “I” (druga in tretja stopnja), gladkostjo glave, uporabnim adapterjem. posadke sistemov za reševanje tovora in reševalnih sistemov (SAS). V zasnovi so bili uporabljeni nadgrajeni motorji dvostopenjske rakete MBR R-7A in tristopenjsko izstrelitveno vozilo "Voskhod". Na začetku je bila izvedena posodobitev tretje faze, ki je omogočila izboljšanje energetskih kazalnikov LV, kasneje pa so se nadalje razvile druge faze. Njihov videz se ni spremenil, vsebina in možnosti pa so postale nove:

• Na bloku “A” je nameščen nov telemetrijski sistem.
• Vgrajeno omrežje za upravljanje kablov nadomesti vžigalnik.
• Naklon orbite ladje glede na ekvatorialno ravnino se zmanjša za več kot 10 ^o .
• Zmanjša dolžino in težo enote kabelskega omrežja "And".
• Zamenjali so motorje bloka "A".
• Okrepila moč nekaterih elementov prve faze.

Na splošno se zunanja raketa Soyuz razlikuje od prejšnjih izstrelitvenih vozil - najprej z opažem glave s štirimi stabilizatorji in stožčasto obliko prvostopenjskih enot, pa tudi s prisotnostjo alarmnega sistema na vrhu.

Koraki RN "Union"

Dve fazi lansirnega vozila sta podobni zaganjalniku Vostok, vendar z več izboljšavami. Prva stopnja rakete je sestavljena iz 4 stranskih stožčastih pospeševalnih blokov. Na vsakem pospeševalniku so nameščeni avtonomni motorji. Ločitev pospeševalnih enot med zagonom se pojavi na približno 118 sekundah raketnega poleta. Masa stranske enote brez goriva ne presega 3,75 tone, masa goriva je 155-160 ton.

Druga stopnja vključuje centralno enoto "A" z gorivom in koristnim tovorom. Masa brez goriva ne presega 6 ton, gorivo je 90-95 ton, druga faza je ločena od izstrelitvenega vozila za približno 278 sekund letenja.

Tretja, spremenjena faza je nadgrajen »I« blok Voskoda 11A57 s skupno dolžino 6,7 m in premerom 2,66 m, opremljen s 4-komornim raketnim motorjem z enim turbopumpom. Skupna teža 25 ton

Raketa "Soyuz" - gorivni in pogonski sistemi

Gorivo za motorje vseh stopenj je bilo identično - kerozin T-1. Kot oksidacijsko sredstvo smo uporabili tekoči kisik. Je zelo eksplozivna snov, vendar ni strupena. Za delovanje pomožnih sistemov smo uporabili majhno količino tekočega dušika in vodikovega peroksida.

Za prvo stopnjo so štirje 4-komorni raketni motorji na tekoče gorivo (tekoči raketni motorji) RD-107 8D728. Vsak motor rakete "Soyuz" prve stopnje je imel 4 glavne fiksne komore za zgorevanje in 2 krmilne palice na tečajih. Bruto teža motorja je bila 1300 kg.

Nadzorovanje druge faze rakete Soyuz je motor LRE RD-108, ki ga sestavljajo 4 fiksne in 4 vrtilne kamere z odstopanjem 350, ki so bili izvršilni organi raketnega nadzora in se uporabljajo za nadzor položaja rakete v vesolju. To je motor z odprtim ciklom s sistemi za ustvarjanje tlaka in sistemi za proizvodnjo plina, ki tehtajo 1195 kg.

Za tretjo fazo - zelo zanesljiva LRE RD-0110 11D55. To je motor odprtega cikla z oskrbo z gorivom s turbopolnilnikom, ustvarjen v OKB-154 pod vodstvom S. A. Kosberg je imel tudi 4 glavne in 4 rotacijske komore za zgorevanje. Omejen čas neprekinjenega dela je 250 sekund.

Sistem za reševanje v sili

Pri razvoju zagonskega vozila Soyuz je bila ena ključnih nalog, s katero se soočajo oblikovalci, ustvariti sistem za reševanje posadke v primeru izrednih razmer. Zato je bil razvit in izveden sistem za reševanje v sili (SAS), ki je bil aktiviran pred zagonom rakete in po potrebi zagotovljen za reševanje posadke na začetku ali na katerem koli delu leta.

Sistem omogoča odstranitev iz rakete glavne enote s posadko na varno mesto skupaj z merilno napravo, spustom in aparatom z instrumenti. V ta namen so bili nameščeni razdelilni raketni motorji, ki so delali na trdnem gorivu v kombinaciji s štirimi majhnimi kontrolnimi motorji. Na samem vrhu gladke glave je bil majhen motor, katerega naloga je bila, da je po delovanju pogonskega sistema za ločevanje preusmeril celoten modul na stran. Takšen sistem je postal tipičen za vse "sindikate".

Spremembe

PH 11A511 je imel 3 spremembe:

• "Soyuz-L" - je bil namenjen lansiranju luninskega kompleksa H1-LZ. Zunanja razlika tega izstrelitvenega vozila je nenavadna oblika opaženja glave. Izvedenih je bilo 3 izstrelitve tega izstrelitvenega vozila s vesoljskimi plovili serije “Cosmos” 379, 398 in 434.
• Soyuz-M je razvoj kubiškovske podružnice TsKBEM za izstrelitev posebnih izvidniških vozil serije Zenit (4M, 4MT, Orion) in vojaške raziskovalne ladje Soyuz 7K-VI v orbito Zemlje. Osem predstavitev te modifikacije je bilo izvedeno s kozmodroma Plesesk.
• Soyuz-U je zadnja sprememba, ki temelji na PH 11A511. Pri razvoju tega nosilca so bili upoštevani tudi dogodki, ki so se že uporabljali pri spremembah Soyuz-L in Soyuz-M. Ta raketni nosilec je bil zasnovan v sedemdesetih letih in je bil primarno namenjen zagonu plovil s posadko in brez posadke Progress. S pomočjo te rakete so v vesolje lansirali veliko domačih in tujih vesoljskih plovil takšnih serij kot so Cosmos, Foton, Resource-F in Bion. Glavna razlika med Soyuz-U je izboljšana energijska karakteristika daljinskega krmiljenja stopenj 1 in 2. Ta varianta lansirnega vozila se je štela za eno izmed najuspešnejših in je bila dolgo časa najbolj priljubljena. Njen začetek je bil izveden 771-krat.

Z nadgradnjo Soyuz-U v TsSKB-Progress je bil ustvarjen raketni nosilec Soyuz-2, ki je bil opazen zaradi povečane nosilnosti in je v zemeljsko orbito lahko naložil 9.200 kg tovora. Nato je bila na bazi Soyuz-2 izdelana cela družina izstrelitvenih vozil Sojuz-ST, ki so se razlikovali po spremenjenem kontrolnem sistemu. Najnovejša modifikacija raketnega lansirnika Soyuz-U je raketa Soyuz-FG, ki je nastala leta 2001.

Izstreli

Lansirno vozilo Sojuz je leta 1966 začelo uspešno uvajati umetne zemeljske satelite v vesolje. Sprva so to bile naprave vesoljskih plovil in kasneje vesoljska plovila. V prvih 10 letih delovanja lansirnega vozila 11A511 je bilo izvedenih 32 lansiranj s kozmodroma Baikonur, 30 pa je bilo uspešno.

Kasneje je bilo na osnovi raketnega lansirnika Soyuz ustvarjenih več sprememb, ki so opravljale različne naloge, predvsem za izstrelitev domačih in tujih vesoljskih plovil za različne namene. Za izstrelitev izstrelitvenega vozila Soyuz je bilo ustvarjenih 7 lansirnih blazinic:

• Baikonur - 2 mesti.
• Plesetsk - 3.
• Vesoljski center Gvajane (Francoska Gvajana) - 1.
• Kozmodrom Vostochny - 1.

Skupno število vseh lansiranj »Sojuza« je bilo 1020. Konec leta 2016 je bilo dokončanih 44 lansiranj plovil Soyuz 2.1a in Soyuz 2.1b LV.

Dejstva in incidenti

Ena od nalog Sojuza 11A511 je bila zmožnost sprožiti vesoljsko plovilo s posadko v lunino orbito. V ta namen je bilo predvideno, da se v bližnji orbiti ustvari celoten kompleks ladij s posadko, tankerjem in zgornjo etapo. Vsi elementi so bili spuščeni v orbito s pomočjo Sojuza.

Na izstrelitvi vozila Sojuz sta bila samo dva incidenta. Decembra 1966, med pripravo pred zagonom, pirozapal ni deloval in avtomatizacija je prekinila lansiranje. Osebje je začelo postopek izpusta goriva, vendar je po 27 minutah SAS deloval, kar je ves čas ostalo aktivno. Vzrok operacije je bila rotacija Zemlje, zaradi česar so senzorji zabeležili kotni odklon položaja ladje in aktivirali alarmni sistem. Kot rezultat, ko je bil glavni del odklopljen od cevovodov, se je hladilno sredstvo razlilo in zagorelo, sledila pa mu je vrsta eksplozij. Ena oseba je umrla zaradi zadušitve, dva sta bila ubita zaradi poškodb in oprema je bila poškodovana.

Leta 1975, ko je bila ladja sproščena v orbito na nadmorski višini 150 km, je neuspeh avtomatizacije povzročil ločitev ladje od izstrelitvenega vozila. Vozilo s posadko se je spustilo na gorsko pobočje na Altaju in se spustilo. Astronavti so bili rešeni s padalom, ki ga niso ustrelili, ujeli na drevo. Nobena posadka ni bila poškodovana.

Soyuz raketa zdaj

Razvitih je bilo skupno 10 modifikacij izstrelitvenega vozila Sojuz. Danes se s pomočjo prevoznika Soyuz-U izvajajo tovorne ladje. Konec leta 2016 je bil z napravo Soyuz-U zagnan aparat Progress MS-04. Največjo pozornost sodobne domače letalske industrije namenja razvoju raketnega lansirnika Soyuz-2.1a. Delo na posodobitvi te nosilne rakete se je začelo v devetdesetih letih. Razvili in namestili smo nove motorje, uvedli smo nov telemetrijski sistem, avtomatizirali smo testni in predstartni proces priprave. Posledično so se izboljšale splošne značilnosti naprave in natančnost spuščanja v orbito.