НК №12/1999 г.

Информационный период номера 1 – 31 октября 1999 г.
 


Запуски космических аппаратов

Орбитальный комплекс «Мир»

Пилотируемые полеты

Космонавты. Астронавты. Экипажи

Автоматические межпланетные станции

Искусственные спутники Земли

Противоракетная оборона

Ракеты-носители. Ракетные двигатели

Космодромы

Международная космическая станция

Предприятия. Учреждения. Организации

Юбилеи

Совещания. Конференции. Выставки

Люди и судьбы

Страницы истории

Короткие новости
 

Двигатели верхних ступеней «Протона–К»

И.Чёрный «Новости космонавтики»

Двигательная установка 2-й ступени РН «Протон-К» на сборке.
Фото И.Афанасьева

Двигатели верхних (второй и третьей) ступеней ракеты-носителя (РН) «Протон-К» спроектированы в Конструкторском бюро химической автоматики имени С.А.Косберга (КБХА), г.Воронеж, и изготавливаются на Воронежском механическом заводе (ВМЗ).

РД-0210/РД-0211 (ведущий конструктор – В.П.Козелков), предназначенный для оснащения двигательной установки (ДУ) второй ступени РН «Протон-К», был впервые продемонстрирован на салоне «Мосаэроспейс-93» в составе экспонатов стенда КБХА им.С.А.Косберга. Интересный момент: табличку с краткими характеристиками ЖРД убрали через два часа после начала выставки. Тогда представители КБ химавтоматики отказались как-либо прокомментировать этот факт.

ДУ ступени комплектуется тремя двигателями РД-0210 и одним РД-0211, для которого характерно наличие генератора и смесителя для системы наддува баков ракеты. ЖРД однокамерные, однократного включения, с турбонасосной подачей долгохранимого самовоспламеняющегося топлива (горючее – несимметричный диметилгидразин (НДМГ), окислитель – азотный тетроксид (АТ)), построен по замкнутой схеме с дожиганием отработанного турбогаза в основной камере сгорания при высоком давлении. Рабочее тело турбины ТНА – продукты сгорания основных компонентов топлива при большом избытке окислителя (фактически весь АТ сгорает в газогенераторе (ГГ) при небольшой добавке горючего). Раскрутка ТНА двигателей второй ступени – от пневмостартера. Самовоспламеняемость компонентов топлива упрощает проблему зажигания в камере сгорания и ГГ. Сопло с большой степенью расширения позволяет увеличить удельный импульс, приближая его значение к аналогичному параметру таких кислородно-керосиновых двигателей, как РД-0110 третьей ступени РН «Союз».

РД-0210/-0211 относительно компактны благодаря расположению ТНА сбоку камеры сгорания. Управление вектором тяги второй ступени «Протона» осуществляется за счет качания двигателей в диапазоне ±3° в карданных подвесах. В состав ДУ ступени, кроме четырех ЖРД, входят рама крепления, рулевые машинки и нижний (донный) теплозащитный экран с гибкими юбками, через которые проходят сопла двигателей.

Изменение тяги двигателя осуществляется регулятором, установленным в магистрали горючего ГГ. Одновременная выработка компонентов топлива из баков обеспечивается дросселем, установленным в магистрали горючего камеры. Hаддув баков производится восстановительным и окислительным газом, вырабатываемым в соответствующих газогенераторах двигателя РД-0211. Управление элементами автоматики двигателя осуществляется с помощью пироэнергодатчиков.

ДУ третьей ступени «Протона-К» – РД-0212 (ведущий конструктор – Л.А.Поздняков), состоит из двух автономных ЖРД – маршевого РД-0213 и рулевого РД-0214, камеры сгорания которого установлены на шарнирных подвесах по бокам нижней части ступени. Управление осуществляется за счет качания рулевых камер в диапазоне ±45°. Двигатель РД-0213 в основном аналогичен РД-0211, за исключением несколько увеличенной степени расширения сопла. Наддув баков ступени осуществляется за счет отработанных газов ТНА двигателя открытой схемы РД-0214, разбавленных для снижения температуры соответствующим компонентом топлива.

Прототипы ДУ верхних ступеней «Протона-К» разработаны в КБХА в 1961–1963 гг. под руководством С.А.Косберга по техническому заданию ОКБ-52 В.Н.Челомея и предназначались для установки на двухступенчатую МБР УР-200. Ракета имела тандемную схему; ДУ первой ступени включала четыре качающихся маршевых ЖРД с короткими («атмосферными») соплами, ДУ второй ступени – один маршевый двигатель с «высотным» соплом большой степени расширения и один рулевой, малой тяги, с четырьмя качающимися камерами сгорания. В конце участка работы первой ступени включался рулевой ЖРД; затем происходило разделение и – после отхода первой ступени на безопасное расстояние – включался маршевый двигатель второй ступени.

Маршевые двигатели для обеих ступеней УР-200 были аналогичны, за исключением длины сопел; они строились на базе одного мощного ЖРД замкнутой схемы с дожиганием отработанного турбогаза в основной камере сгорания. По своим удельным показателям он превышал все имеющиеся в СССР и в мире ЖРД аналогичной тяги. Работа по УР-200 дошла до стадии начала летных испытаний.

В 1963 г. в ОКБ-52 начались работы по созданию МБР УР-500 с тяжелой боеголовкой. Практически одновременно с этой ракетой предполагалось создать РН для выведения на околоземную орбиту тяжелых полезных грузов. Для ускорения работ в качестве верхних ступеней решили использовать соответствующим образом модифицированный вариант УР-200 с «высотными» соплами на обеих ступенях.

Двигатели для УР-500 создавались с учетом опыта разработки и эксплуатации ЖРД-прототипа. Дальнейшее их развитие шло по пути увеличения удельных параметров и улучшения эксплуатационных свойств. Сданы в эксплуатацию в 1978 г.

В процессе создания двигателей был выявлен ряд серьезных дефектов, заключающихся в возгорании деталей газового тракта турбины ТНА и высокочастотных колебаниях в камере сгорания. Для исключения возгорания узла турбины заменены материалы отдельных деталей, введена продувка застойных зон, изменена конструкция уплотнений, введен автомат осевой разгрузки ротора ТНА. Для устранения высокочастотных колебаний произведена доработка смесительной головки камеры сгорания путем перекрытия части отверстий в форсунках горючего.

Количество пусков РД-0210/0211 при стендовых испытаниях – более 1100; РД-0212 – более 600. Уровень надежности РД-0210/0211 на 1.07.97 г. – 0.99844; РД-0212 – 0.99469.

Источники:
1. Проспект по истории КБХА, распространяемый на салоне «Мосаэроспейс-93».
2. «Авиация и космонавтика». 04.93. №4, c.10-12.
3. Справочник по российскому ракетному оружию, СПб., «ПИКА Лтд», 1993, табл.21.2.
4. Энциклопедия «Космонавтика», М., Сов.Энциклопедия, 1985, с.307.
5. Flight International, v.141, p.37.
6. Проспект на РН «Протон» КБ «Салют», распространяемый на выставке «К Звездам-1991».
7. Российский космический бюллетень, КБХА, т.4, №3, 1997.

   < ВЕРНУТЬСЯ