Многоразовая космическая система Байкал-Ангара
«Байкал» — проект многоразового ускорителя (МРУ) первой ступени ракеты-носителя “Ангара”. Основная идея проекта состоит в том, чтобы выполнивший задачу ракетный ускоритель, отделившись от носителя, автоматически возвращался к месту старта и приземлялся на самолётную взлётно-посадочную полосу как крылатый беспилотный летательный аппарат.
Ускоритель может применяться как в составе РН семейства «Ангара» лёгкого, среднего и тяжёлого классов, так и в составе других ракетных комплексов. «Байкал» спроектирован в ОАО НПО “Молния” по заказу ГКНПЦ им. М. В. Хруничева.
«Байкал» оснащён уникальной автоматической системой управления, обеспечивающей сопровождение полёта на всех этапах с момента старта в составе РН до посадки на аэродром, входящий в состав космодрома Плесецк. Традиционная самолетная аэродинамическая схема многоразового ускорителя “Байкал” была признана наиболее эффективной по сумме показателей, главными из которых являются необходимость интенсивного торможения ускорителя после разделения для минимизации удаления от точки старта и требование высокого аэродинамического качества при дозвуковом полете к аэродрому посадки на этапе возвращения.
Применение многоразового ускорителя ракетной ступени «Байкал» позволит:
полностью или частично ликвидировать зоны отчуждения в районах падения отработавших ступеней РН.
обеспечить всеазимутальность запуска для доставки полезных грузов на орбиты различного наклонения.
использовать изделие в качестве экспериментального аппарата для отработки новых технологий в интересах создания перспективных средств выведения.
снизить удельную стоимость выведения полезных нагрузок на орбиту на 25—50 %.
В зависимости от класса ракеты-носителя Ангара используется разное число многоразовых ускорителей:
Легкий класс — один ускоритель
Средний класс — два ускорителя
Тяжелый класс — четыре ускорителя
При этом один и тот же экземпляр многоразового ускорителя может использоваться в составе ракет-носителей разных классов.
Сухая масса 17,8 т
Масса при посадке 18 т
Длина 28,5 м
Высота 8,5 м
Размах поворотного крыла 17,1 м
Радиус возвращаемого полёта 410 км
Тип и тяга (зем./пуст.) ракетного двигателя ЖРД РД-191М (1 шт.), 196 тс / 212,6 тс
Топливная пара – сжиженный кислород и керосин
Допустимое количество полётных использований 10 (с доведением до 25)
Тип и тяга двигателя для возвратного полёта ТРД, максимальная тяга 5 тс
Число Маха при разделении со II ст. 5,64
Посадочная скорость 280 км/ч
Пробег при посадке 1200 м
В ГКНЦ Хруничева утверждают: Практически мы завершили переговоры о разработке подобной ступени для ракеты-носителя Ариан-5 Европейского космического агентства.
Многоразовый ускоритель “Байкал” создан на базе универсального ракетного модуля, спроектированного для РН “Ангара”. Он включает маршевый ракетный двигатель, топливные баки для жидкого кислорода и керосина, а также элементы системы управления РН. Для возврата к месту старта и посадки на аэродром многоразовый ускоритель “Байкал” оснащен прямым поворотным крылом, хвостовым оперением, шасси, воздушно-реактивной двигательной установкой (ВРДУ), реактивной системой управления, дополнительным оборудованием.
На этапе выведения крыло сложено вдоль корпуса многоразового ускорителя, а после разделения со второй ступенью оно поворачивается в рабочее положение для автономного полета на этапе возвращения.
Несмотря на использование ряда уникальных технических решений, ускоритель имеет минимальную стоимость изготовления и эксплуатации, что делает его создание реальным в условиях дефицита финансовых ресурсов. Значительная часть его систем и агрегатов уже отработана на других изделиях и освоено в производстве. Сюда относятся: сам универсальный ракетный модуль, воздушно-реактивные двигатели, двигатели реактивной системы управления, шасси и др.
На многоразовый ускоритель “Байкал” получен патент на изобретение в Российской Федерации.
Этой теме уже почти 20 лет, и она заглохла из-за проблем с самой ракетой Ангара. Однако недавно она снова возродилась – в виде проекта Крыло-СВ.
Крыло-СВ – многоразовая крылатая ступень ракеты лёгкого класса, аванпроект которой был подготовлен и защищён 29 мая 2019 года в Фонде перспективных исследований. Он выполнялся рабочей группой, где головным предприятием выступил АО ЭМЗ имени В.М. Мясищева. Планируется создание полнофункционального лётно-экспериментального демонстратора (ЛЭД) с ракетным двигателем, который должен будет выполнить весь цикл испытаний, начиная со старта, выхода на необходимую высоту, полёт на дозвуковых и гиперзвуковых режимах, заканчивая возвращением с автоматической посадкой. Для ступени специально разрабатывается двигатель «Вихрь». В основу «Крыла-СВ» легла конструкция крылатой ракеты «Байкал», работы над которой велись в Центре имени Хруничева.
Распоряжением главы Роскосмоса в ЦНИИмаш создается экспериментальное «Конструкторское бюро им. Бартини», первой темой которого станет разработка легких многоразовых ракет, на базе прошедшего одобрение аванпроекта «Крыло-СВ». Работать в нем будут молодые специалисты Роскосмоса, а также инженеры, уволившиеся из ПАО «Ильюшин» (входит в Объединенную авиастроительную корпорацию).
Испытание авиационного полета ракеты в режиме сброса ракеты в воздухе без вертикального старта с космодрома, предполагается выполнить в 2020 году.
Первое полноценное испытание со стартом с земли на полигоне «Капустин Яр», дальнейшим выходом на необходимую высоту и возвращением с посадкой планируется провести на рубеже 2023 года.
глава европейской ArianeGroup Ален Шармо в интервью немецкому изданию Spiegel Online заявил следующее:
Предположим, у нас будет ракета, которую можно использовать повторно десять раз, тогда мы будем строить ровно одну ракету в год. Это не имеет смысла. Я не могу сказать моим командам: «всем пока, продолжим работу в следующем году!»
Опираясь на его слова, известный российский популяризатор науки Виталий Егоров называет главным препятствием на пути многоразовости ограниченность грузопотока на орбиту.
Мнэээ… что?
Вот интересная фотография – танки и САУ из состава 1-го механизированного корпуса 2-й гвардейской танковой армии, входивших в состав войск 1-го Белорусского фронта на улицах Берлина во время штурма города:
Обратите внимание, чем вооружены танкисты-гвардейцы.
Самоходки – ИСУ-122, хороший выбор. Столь же хорош и выбор танков.
М4А2-М4А3, гвардия, однако.
Это к вопросу о хорошести Т-34 и ИС. Впрочем, ИС-2 у гвардейцев тоже встречались:
http://istogram.info/wp-content/uploads/2018/07/istogram.info_istoriya_sovetskie-tanki-v-berline_1.jpeg.jpg
Их агитпроп и юзал для съемок:
М4А2-76W, ибо мокрая боеукладка и трёхдюймовка, аА2 -только спарка дизелей – именно они поставлялись по Ленд-Лизу.А3 вчепятлил наших прожорливостью, и речь о поставках не шла.ИСУ-122 как наиболее универсальная сау, весьма показала себя в городских боях – созданная как истреблятель тяжёлой бронетехники, с ОФС в 25 кг неплохо и в городе, как и ИС-2.И именно ИС и ИСУ отличались высокой точностью стрельбы и вполне могли насовать под хобот кенигтигеру и прочему чижолому зоопарку. ИСУ-152 , конечно, более штурмовая САУ, но не такой универсал.Да, и Т-34-85 уже тоже не был слепым и слабым – вполне боевая машина с приемлемой пушкой для того периода.При боестолкновении Пантерой и Шерман, и Т-34-85 находились в равной позиции – Уматывай и бей в борт!.
Но между тем гвардейцы ездили именно на Шерманах, а не на Т-34-85.
Кстати, ты никогда не задумывался, отчего американцы до последнего держались за Шерман с пушкой М3 (75 мм), в то время как в СССР без всяких проблем гнали машины с пушкой М1 (76 мм) высокой баллистики?
Я тебе сейчас приподниму глаза на эту загадку. Из-за большой отдачи орудие М1 удалось вписать в башню Шермана только с дульным тормозом. А ты в курсе, куда вылетают газы из дульного тормоза при выстреле? Они вылетают НАЗАД. Поэтому при первом же выстреле десанту, сидящему на броне – ПИСЕЦ. А танк без десанта – легкая мишень для пехоты с фаустпатронами и панцершреками.
По этой же причине и Ис-2 был весьма сомнительным танком – фактически это штурмовое орудие или осадный танк, но в качестве универсального танка для ввода мехсоединений в прорыв он малопригоден. Только русские с наплевательским отношением к пехоте могли возить на нем десант – который первый же выстрел своего орудия отправлял в нокаут.
В результате ИС-2, введенные в Берлин, ползали практически без прикрытия пехоты – и горели в количествах, ты сам можешь посмотреть фоточки – их там набили просто кучу. А вот битых Шерманов на улицах Берлина ты найдешь с большим трудом – всё-таки позади башенки от выхлопа 76w пара человек успешно прятались, и относительно успешно контролировали окна домов.
И у классической версии Ису-122 пушка не случайно не имеет дульного тормоза – в отличие от Ис-2.
Да и американцы довольно быстро проблему решили – это вот пресловутый М4А3 с орудием М1 без дульного тормоза – несколько изменили башню, создав больше места для отката, и пересмотрели тормоза отката, сделав больше ход:
Если ты присмотришься – ты увидишь у гвардейцев в Берлине именно такие машины в количествах, уже с новой башней и орудием без тормоза.
Нндаа, как то не появилось идеи машин поддержки танков. А так бы в пропорциях 1:7 — 1:10 — вполне бы.
Почему не появилось? У немцев были так называемые “зенитные танки” – именно их в таком качестве и применяли.
И нашим очень повезло, что Кугельблитцев не успели понаклепать:
Один только остался, в камментах нас веселит.
Я к тому, что если продумывать эту концепцию до логического завершения — должны были появиться два вида ОБТ. Полевые и для городских условий. Это если вообще не возлагать на БМПТ все городские бои.
Эшелонирование на сегодня: БПЛА — ОБТ-БМПТ — пехота(контрбатарейные средства обнаружения) — артиллерия — авиация.
А экономический смысл у таких ускорителей на этой ракете Есть? И какой ресурс у ускорителя, может достаточно было, что бы они планируя просто падали в точно заданном месте
Американцы на шатллах многоразовым ускорителем(правда на твёрдом топливе) угробили Челленджер, правда и тяга у них была очень приличная.
Для возвращения используется отдельный обычный реактивный двигатель. Так что с ресурсом проблем особых нет.
Да, там небольшой турбореактивный двигатель от крылатой ракеты. Его воздухозаборник прекрасно видно в носу модуля, а выхлоп – сверху над корпусом УРМ.
Как носитель для для той-же Спирали – выглядит разумно. А обычному УРМ проигрывает катастрофически – выводимая масса будет меньше раза в 2.
В общем, есть 3 схемы возвращения ступеней ракет: парашютная, самолётная и ракетная. У каждой свои недостатки. У парашютов слишком большая масса, непредсказуемое место посадки и сильный удар в конце. У самолётной схемы горизонтальный силовой каркас, дополнительный двигатель и крыло. У ракетной – выработка ресурса двигателя и большой дополнительный расход топлива.
Ещё есть планерная. Вроде Бурана. Двигатель не нужен
Твой “горизонтальный силовой каркас” – это иллюзия. У УРМ Ангары в заднице стоит мотор, создающий тягу 200 тонн. Это усилие через корпус УРМ передается на передний фланец, к которому пришпандорены остальные ступени. Представляешь себе запас прочности этой трубы?
Однако к моменту разделения ступеней топливо из УРМ уже выработано, его остаточная масса составляет всего 18 тонн (это расчетная масса “Байкала” с крылом, передним мотором и запасом керосина для этого мотора). Как ты думаешь – эта вот труба, только что выдерживавшая 200 тонн, сможет выдержать 18 тонн и не согнуться?
УРМ возят по железной дороге в горизонтальном положении – и он не деформируется, несмотря на все коллизии желдороги, удары и вот это всё. Запас прочности – достаточный.
Да чо там УРМ Ангары – даже у масковского Фалькона запас прочности достаточен, несмотря на то, что соотношение длины к диаметру у него по сравнению с УРМ Ангары в разы хуже:
Достаточно убедительно?
Нет. То что “горизонтальный силовой каркас” – проблема решаемая – это да. Но аргументация спорная.
“200 тонн вертикальной нагрузки и 18 – горизонтальной” – это всё считать надо; на-пальцах здесь не прикинешь. УРМы по железной дороге таскают пустыми. А то, что Фалькон переутяжелён, очевидно.
PS. На мой взгляд, схема посадки по-самолётному, наиболее разумная. Конечно, если мы хотим сохранять ступень.
Ну тут есть нюанс. Бак наддутый, считается на вертикальную нагрузку + кручение ну и устойчивость конечно. На изгиб он не работает почти – изгиб – это скорее резкий увод с траектории и бух!
В самолётном варианте траектории появляется вот этот самый изгиб длинномера, соответственно прибавка массы на наддув во время посадки (ну там гарантированные остатки жечь можно) и усиление длИИИИнной макаронины на изгиб, тяжеловато будет, но вполне решаемо (наверное) – ну изогнётся обрежут по днищам и новую обечайку приткнут, делов-то. Может и долетит буквой зюююю.
Но тут пробег вылезает – поведёт и не побежишь, да.
Как-то так.
Зенит-3SL устроен вот так:
Мы говорим о спасении “по-самолетному” первой ступени. Так вот – в зоне стыка баков кислорода и керосина там расположен силовой пояс. К нему достаточно логично монтируется модуль с поворотным крылом сверху и колёсики основного шасси снизу. Хвостовое оперение крепится на силовой пояс, на который закреплена ферма двигателя. Носовое колесо в момент касания полосы вообще не работает, оно входит в контакт с полосой только в процессе пробежки, и существенной нагрузки не несет – да это видно уже по его размеру. Изгибная прочность ПУСТОЙ ступени, с выработанным топливом – для этого вполне достаточна даже без усилений. Максимум что понадобится – какие-то местные усиления, это незначительная добавка массы, совсем не столько, сколько нужно тащить с собой керосина ступени товарища Илона для посадки по-ракетному.
Для особенно тупых – вот фото:
Это ПОЛНОСТЬЮ СОБРАННАЯ ракета Зенит-3SLБ на подъемном кране судна обслуживания. Не одна ступень – а вся ракета, три ступени и обтекатель со спутником массой около 5 тонн внутри (наличие спутника выдает шланг системы кондиционирования, подсоединенный к обтекателю). Нетрудно заметить, что кран поднимает ее за две точки, и не боится, что ракета сломается.
А вот первая ступень в цеху:
Она лежит на заднем силовом поясе (том самом, куда крепится двигатель) и переднем поясе – том, на который крепится вторая ступень. Даже в середине подпорки нету, потому что в ней нет необходимости, прочность на изгиб более чем достаточная.
Ага, всё правильно – в статике всё прочно даже с минимальным наддувом. Вот только аэродинамические нагрузки, сцуко, динамические и даже наддунув существующую оболочку до предела – не факт что выдержит, так-что усилять всяко-разно придётся. Вон даже у велосипедов кратковременная перегрузка 10g считается – трясёт их (ну если не вру). Вообщем вилы+вода+камлание… Ну а серьёзно всё-таки “о поведении сложных систем нельзя судить по поведении её компонентов” ага. И информации толковой нет, да искать лень. А так – надо будет – полетит.
Щас пассажирских пилотов дрючат за 0.2G при посадке, вы о чем вообще? О каких нагрузках?
О кратковременных – порядка миллисекунд, ну вот тряхнуло вас на колдоОбине – бац и вы-то не почувствуете, а железка может и деформироваться – шины вон придумали зачем-то. Ну и если порыв воздуха мотанёт на скорости 5М – 260 км-ч, тоже мало не покажется. И просто нагрузка с несущих-управляющих плоскостей. Или птичка влетит (Рух). (СкААзка)
Автоматика сейчас научилась садиться так, что касания вообще не чувствуешь.
Ну до касания ещё дожить надо – вот и растёт масса-то. Начиналось это с выбора схемы спасения ступени.
Так-что скажет босс – Ето хАчу, и Алга! Оптимизация однако!
>>УРМы по железной дороге таскают пустыми.
А садится он полный, штоле?
Помнится в своей статье про новые союзы вы как раз ангару-то и заплевали весьма ощутимо. Или я что-то путаю? Или в данном случае важно, что бог сней с ангарой, а вот эти бустеры вещь интересная? Странно, что на 20 лет тема заглохла.
Я говорил о том, что сущность Ангары – излишня, ведь есть Зенит-3SL, который летает и с которым всё ясно. Ангара ничем его не лучше – она просто повторяет всё то же самое.
Именно это люди из Союзов и предложили – выкинуть из Зенита все хохлокомпоненты, поставить цифровую систему управления от Союза-3, и летать на здоровье. Вот примерно вот так:
http://bastion-karpenko.ru/VVT/SOUZ-5_150820_01.jpg
Союз-5 – это оно и есть. Он же Феникс, он же Сункар.
Всё равно диаметр 3900 – это максимум, что можно просунуть в железнодорожный габарит. При этом у Ангары УРМы зачем-то сделаны диаметром 2900 – в результате на этих УРМах ракета получается слабее. Это уже все поняли, и очередную Ангару планируют делать с центральным блоком диаметром 3900.
Возят такие ступени ракеты вот в таких ракетовозах:
Как видите, нормальный габарит предполагает ширину 3250 мм. Первый негабарит – 3700 мм, второй негабарит – 4000 мм, и так далее. Дорога до байконура сделана под третий негабарит, потому что ступени ракеты Протон имеют диаметр 4100-4300 мм. Сейчас уже ясно, что это был перегиб – возить дуры такого размера по железке сложно, приходится стопить всё встречное движение. Поэтому шагнули назад на 3900.
Фалкон-9 имеет диаметр 3.7 м в цилиндрической части.
Может УРМы Ангары планировали по европейским-китайским дорогам возить? Вот только зачем?
А на самом деле понятно зачем – его же корейцам продали. Ты в курсе, что первая ступень корейской ракеты-носителя KSLV – это как раз УРМ Ангары и есть?
Это характерный стиль советских воров из КБ Хруничева – делаем изделие за государственные деньги, а потом продаем его конструкцию за валюту с хороооошим откатом себе на карман. Соответственно изделие проектируется не такое, какое нужно России – а такое, какое можно продать.
Они и Байкал рассчитывали продать европейцам, Арианы таскать. А когда с европейцами не срослось – интерес резко пропал.
Носитель Korea Space Launch Vehicle, он же KSLV, стоит из УРМ от Ангары и второй ступени собственного корейского производства. Запускался он трижды, все три раза российская ступень отработала успешно, а вот корейская часть дважды отказала.
Первый запуск 25 августа 2009 года
Последний запуск 30 января 2013 года (успешно)
А вот Ангара впервые полетела лишь 09.07.2014 года, причем в кастрированной легкой конфигурации с массогабаритным макетом нагрузки по суборбитальной траектории, низэнько-низэнько. Что ясно дает понять – какими запусками занималось КБ Хруничева всё это время.
И с тех пор, с 2014 года – Ангара больше не летала. Спутник AngoSat, который собирались на ней выводить в 2017 году – выведен ракетой «Зенит-3SLБ».