Atlas 3A - новая старая ракета

И.Черный. "Новости космонавтики"

Российский РД-180, установленный на американскую РН Atlas 3, буквально вдохнул новую жизнь в изделие, первый старт которого состоялся более 40 лет назад. Двигатель дал возможность не только существенно (на 9-20%) увеличить грузоподъемность носителя, но и значительно упростить его, заменив полторы ступени и четыре стартовых твердотопливных ускорителя (СТУ), используемые на прежнем варианте - Atlas 2AS. Энергетика повысилась, несмотря на то, что верхняя ступень - разгонный блок (РБ) Centaur - лишилась одного из двух двигателей. Уникальный РД-180 позволил увеличить надежность и снизить издержки на эксплуатацию машины.

Нынешние "Атласы" получили название по имени первых ступеней. Centaur - семейство высокоэнергетических РБ с двигателями повторного запуска. Atlas 2AS - "2.5-ступенчатая" машина: верхняя ступень Centaur установлена на "полутораступенчатом" ускорителе Atlas.

"Двухступенчатый" Atlas 3 длиннее, чем Atlas 2AS, из-за увеличенного на 3 м кислородного бака первой ступени и межступенчатого адаптера. Ракета имеет переделанный хвостовой отсек для размещения двухкамерного РД-180 вместо трехкамерной двигательной установки, используемой на прежних моделях. На блоке уже нет сбрасываемой юбки со стартовыми ЖРД и навесными СТУ.

Сравнивая блоки первой ступени третьего и второго "Атласов", можно констатировать, что число отделяющихся элементов уменьшилось с пяти до одного, а деталей стало на 10000 меньше. Из конструкции РБ Centaur также устранено 4200 деталей. В производстве Atlas 3A примерно на 20% дешевле предшественника.

Atlas 3A способен вывести на геопереходную орбиту (ГПО) полезный груз (ПГ) массой 4060 кг (8950 фунтов). Тяга двигателя в полете AC-201 на уровне моря составила 280 тс, т.е. 74% уровня, доступного РД-180. Максимальной тяги (390 тс) будет достаточно, чтобы вывести на ГПО спутник массой 4500 кг (9920 фунтов).

Пневмогидравлическая схема двигателя РД-180

РД-180 - двухкамерная производная четырехкамерного кислородно-керосинового двигателя РД-170. Высокие удельные характеристики (более чем на 10% выше, чем у американских аналогов) достигаются за счет использования замкнутой схемы с дожиганием отработанного на турбонасосе генераторного газа в основных камерах сгорания. Эксплуатация двигателя "экологически чиста": он использует газогенератор, работающий на избытке окислителя, что исключает коксообразование на элементах турбины и снижает возможность загрязнения окружающей среды несгоревшим керосином.

Широкий диапазон дросселирования не только упрощает управление траекторией движения РН, но и позволяет проводить тесты двигателя на стартовом столе еще до начала движения ракеты.

В Америку РД-180 поставляется как единый двигательный блок с собственной гидравликой, приводами системы управления вектором тяги, пневматикой для активизации клапанов, системой продувки и силовой рамой. Две камеры могут отклоняться на угол ±8°. Двигатель имеет встроенную систему диагностики и мониторинга состояния. Связи со стартовым комплексом и ракетой минимизированы: РД-180 включает собственную пневмо- и гидроавтоматику; электросоединения - консольные; рама имеет упрощенные механические интерфейсы.

Блок первой ступени Atlas 3A имеет 3.05 м в диаметре и 25.62 м в длину. Топливные баки из коррозионно-стойкой стали тонкостенные, несущие; форма их поддерживается за счет избыточного внутреннего давления. Баки горючего (содержит керосин RP-1) и окислителя (жидкий кислород) разделены куполообразной промежуточной перегородкой.

Для наведения, управления и контроля состояния ракеты на всех участках полета используется бортовое радиоэлектронное оборудование (БРЭО), установленное на РБ Centaur. Первая ступень оснащена оборудованием обеспечения безопасности полигона (самоподрыва), пневматической и контрольно-измерительной аппаратурой.

Ступени соединены межступенчатым переходником из алюминиевого сплава, который разрезается гибким удлиненным детонационным зарядом, расположенным вдоль верхнего шпангоута адаптера.

Блок второй ступени (РБ Centaur) имеет диаметр 3.05 м и длину 10.07 м. В его баках, разделенных общей куполообразной перегородкой, находится высокоэнергетическое криогенное топливо - жидкий кислород и жидкий водород. Как и у первой ступени, баки тонкостенные, из нержавеющей стали. Их форма также поддерживается за счет избыточного внутреннего давления.

В качестве двигательной установки РБ использует один RL10A-4-1B разработки Pratt & Whitney со сдвигающимся сопловым насадком. ЖРД развивает тягу в пустоте 10115 кгс и способен многократно включаться даже после длительных участков пассивного полета в невесомости.

На переднем шпангоуте "Центавра" установлен отсек БРЭО, адаптер крепления ПГ и головной обтекатель (ГО, при запуске Eutelsat W4 он имел диаметр 14 футов (4.27 м)), который защищает спутник во время полета через плотные слои атмосферы.

Обтекатель изготовлен из алюминиевого сплава и разделяется вертикальным лонжероном на две полуоболочки. Он состоит из цилиндрического участка, завершающегося носовым конусом и сферическим колпачком.

ГО обеспечивает термоакустическую защиту ПГ и БРЭО носителя перед запуском и в полете. Внешняя поверхность обтекателя защищена пробковым теплоизоляционным покрытием, а внутренняя - пенопластом, чтобы уменьшить тепловые потоки в КА. Обтекатель сбрасывается через восемь секунд после первого включения двигателя РБ Centaur.

ПГ устанавливается на стандартном механическом адаптере производства компании Lockheed Martin, от которого отделяется на орбите по команде РБ Centaur.

Компоненты ступеней Atlas 3A производятся отделениями компании Lockheed Martin Space Systems в Денвере (Колорадо), Сан-Диего (Калифорния) и Харлингене (Техас). Собранные ступени переправляются из Денвера на мыс Канаверал для окончательной интеграции и проверки на комплексе SLC-36.

По материалам Pratt & Whitney, НПО "Энергомаш", Spaceflight Now