omega_giperon (omega_hyperon) wrote,
omega_giperon
omega_hyperon

Category:

Наследник ТКС НК 06/2009

Продолжая тему конкурса Роскосмоса по ППТС 2009-го год будет не лишним вспомнить и предложения ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Для обратимся к статие И. Афанасьева из июньского номера журнала «Новости космонавтики» за 2009 год:

6 апреля конкурсная комиссия Роскосмоса объявила результаты тендера на разработку эскизного проекта перспективной пилотируемой транспортной системы (ППТС; НК №5, 2009, с.28). Победил проект Ракетно-космической корпорации (РКК) «Энергия» имени С.П.Королёва. На вопрос о подробностях предложенной конструкции ППТС президент РКК «Энергия» В.А. Лопота сказал, что она очень близка к тому, что напечатано в НК №9, 2008, с. 8-12, и обещал вернуться к этому вопросу после утверждения эскизного проекта системы. Сейчас же идет этап эскизного проектирования, во время которого в концепцию могут быть внесены существенные изменения.

А пока «Энергия» дорабатывает свой проект, мы решили познакомить читателей НК с конкурсным предложением, представленным ГКНПЦ имени М.В. Хруничева.

Что требовал Роскосмос?

Для того чтобы лучше понять логику работы конкурсной комиссии, подробнее расскажем о требованиях Федерального космического агентства к предложениям по ППТС.

Итак, пилотируемый корабль в базовом варианте должен доставить к орбитальной пилотируемой станции (ОПС)(Предполагаются миссии на орбиту высотой 200–500 км и наклонением 51.6° (при полете к МКС), 51.8° (при полете к перспективной ОПС) и 73.2° (к «высокоширотной» станции)) и возвратить на Землю экипаж из шести человек и не менее 500 кг полезного груза (ПГ). Кроме того, необходимо предусмотреть модификации корабля для следующих целей:
❖ доставка на окололунную орбиту, на окололунную орбитальную станцию и возвращение на Землю четырех человек экипажа и не менее 100 кг ПГ;
❖ проведение экспериментов и исследований в автономном полете продолжительностью не менее 30 суток с экипажем численностью до четырех человек (определяется целевыми задачами);
❖ транспортноотехническое обслуживание низкоорбитальных автоматических КА, платформ и автономных модулей, а также очистка орбит от крупных фрагментов космического мусора;
❖ оказание коммерческих услуг (космический туризм);
❖ доставка в беспилотной модификации на ОПС не менее 2000 кг грузов и возвращение на Землю не менее 500 кг грузов.

Для базового варианта пилотируемого корабля и беспилотной грузовозвращающей модификации длительность автономного полета должна составлять не менее пяти суток, для пилотируемых кораблей при обслуживании автоматических КА и платформ, а также для других автономных операций, включая военные, – не менее 30 суток. Для модификации, предназначенной для окололунных миссий, длительность автономного полета должна составлять не менее 14 суток. Предусмотрено пребывание корабля в составе околоземной станции не менее 365 суток, в составе окололунной станции – не менее 200 суток.

Выведение корабля на низкую опорную орбиту наклонением 51.8° должно обеспечиваться носителем среднего класса повышенной грузоподъемности (не менее 20 т на Нкр=200 км). В кабине необходимо оборудовать два равнозначных рабочих места, однако космонавт должен иметь возможность управлять кораблем со своего рабочего места в одиночку.

Необходимо предусмотреть многоразовую (кратность применения – до 10 полетов) эксплуатацию возвращаемого аппарата (ВА) корабля в течение 15-летнего срока. ВА должен обеспечивать точность посадки не хуже 10 км в штатном режиме.

Перегрузки, действующие на экипаж, не должны превышать:
◆ 4 единиц на этапе выведения по штатной программе;
◆ 3 единиц на участке штатного спуска в атмосфере;
◆ 5 единиц при спуске с максимальной боковой дальностью;
◆ 7 единиц во время нештатных ситуаций при уводе корабля от аварийной РН с
помощью двигательной установки (ДУ) системы аварийного спасения (САС);
◆ 12 единиц на атмосферном участке спуска после завершения работы САС.

Должна обеспечиваться возможность безопасной посадки ВА при срочном спуске и при аварии на участке выведения в любое время года на неподготовленную площадку суши и на воду.

Что предложил Центр Хруничева


Базовая конфигурация ПТК, предложенная Центром Хруничева

На основании вышеизложенных требований Роскосмоса ГКНПЦ имени М.В.Хруничева предложил пилотируемый транспортный корабль (ПТК), в котором были реализованы решения всех прототипов-предшественников – от корабля ЛК-1 для облета Луны, разработанного в ЦКБМ (ныне – НПО машиностроения) в 1964–1968 гг., до транспортного корабля снабжения ТКС, созданного в 1968–1977 гг. в КБ «Салют» для орбитального пилотируемого комплекса «Алмаз».

ПТК Центра Хруничева состоит из возвращаемого аппарата и дополнительного орбитального модуля (ДОМ). В первом отсеке на участке выведения, стыковки с орбитальной станцией и возвращения на Землю размещается экипаж и доставляемый груз, а также устанавливается большая часть бортового оборудования, что позволяет использовать его повторно. Назначение второго отсека – увеличение обитаемого объема, размещение оборудования, обеспечивающего стыковку и образование необходимых интерфейсов с ОПС. Для перехода экипажа в ДОМ в тепп лозащитном экране ВА по оси симметрии предусмотрен переходный люк диаметром 800 мм. Этот люк, ставший «фирменным знаком» ТКС, через сильфон соединяется с обитаемым модулем, на заднем торце которого расположен стыковочный агрегат.

По замыслу разработчиков, наличие ДОМа позволяет уменьшить диаметр ВА до пределов, допускающих транспортировку по железной дороге. В противном случае диаметр ВА может достигать 4500…4800 мм (при сохранении свободного объема на уровне ~3 м3 на одного члена экипажа).

Возвращаемый аппарат выполнен в виде усеченного конуса (угол полураствора – 27°) с выпуклым днищем. Герметичный корпус аппарата – сварной, из алюминиево-магниевого сплава; к носовой части крепится парашютный отсек конической формы со сферическим затуплением. Конструкция этого отсека, размещаемого непосредственно в носовой части ВА, – еще одна характерная черта выбранной схемы. Такое решение исключает необходимость перецепки куполов парашютов после их раскрытия.

На внешней поверхности ВА размещены антенны радиотехнической системы стыковки, телевизионная камера и двигатели системы управления спуском. Снаружи аппарат закрыт теплозащитным покрытием, в которое встроены антенно-фидерные устройства.

Маршевая двигательная установка (МДУ) состоит из двух однокамерных ЖРД типа КРД-79 (С5.79)( Применяются на Служебном модуле «Звезда» Международной космической станции) с вытеснительной системой подачи топлива, размещенных на коническом переходном отсеке между ВА и ДОМом. Этот отсек крепится к смежным модулям с помощью пирозамков и содержит часть аппаратуры корабля, а также восемь баков высокого давления для хранения компонентов топлива – АТ и НДМГ.

ДОМ представляет собой герметичный отсек, цилиндрическая часть которого имеет длину 3500 мм. Через передний шпангоут он сопрягается со сферическим днищем, через задний – с коническим днищем (угол полураствора – 45°), где размещен стыковочный агрегат. На внешней поверхности модуля расположены две поворотные панели солнечных батарей и двигатели управления причаливанием и стабилизации (ДУПС), в качестве которых на начальном этапе проектирования рассматриваются РДМТ-400 (11Д458). Снаружи также установлены антенны радиотехнических систем, оптические приборы системы управления, радиаторы системы обеспечения теплового режима и другое оборудование. Вся внешняя поверхность, за исключением радиаторов, укрыта микрометеоритной защитой.

Внутри ДОМа размещаются каюты, зона приема пищи, санузел, стойки для установки научной аппаратуры и доставляемого ПГ. Общий гермообъем ДОМа – около 30 м3, а объем зоны обитания экипажа, включая каюты и «коридор» высотой 2000 мм и шириной 1000 мм, составляет примерно 10.9 м3.

Наличие ДОМа позволяет увеличить массу доставляемого ПГ при его размещении в грузовых ящиках в стойках. Сферические топливные баки высокого давления, кроме рабочего запаса, могут содержать дополнительное топливо как для подъема орбиты ОПС, так и для маневрирования самого корабля.

При старте ДОМ защищен головным обтекателем, на котором крепится ДУ САС, сбрасываемая вместе с обтекателем после окончания работы первой ступени РН.

На основе базового «околоземного» варианта ПТК Центр Хруничева проработал и другие модификации, предусмотренные требованиями Роскосмоса. В первую очередь, речь идет о лунном пилотируемом транспортном корабле (ЛПТК) для полетов на окололунную орбиту. В его конструкцию внесен ряд изменений.

Основные отличия ВА заключаются в уменьшении экипажа с шести до четырех человек, изменении радиационной защиты, увеличении объема запасов системы жизнеобеспечения (СЖО), снижении массы доставляемого и возвращаемого ПГ с 500 до 100 кг. Для обеспечения входа в атмосферу со второй космической скоростью изменена конструкция теплозащитного покрытия.

Для выполнения маневров с большим расходом характеристической скорости (маневрирование на околоземной орбите, стыковка с разгонным блоком ~165 м/с, маневрирование на окололунной орбите, стыковка с лунной орбитальной станцией или посадочным кораблем ~130 м/с, выведение на траекторию возвращения к Земле ~1280 м/с, коррекция траектории перелета ~30 м/с) увеличена до 6880 кг заправка топлива и газов наддува, применена МДУ с насосной подачей топлива и тягой около 2 тс. При этом компоненты топлива – АТ+НДМГ или современные малотоксичные аналоги – располагаются в двух баках низкого давления с совмещенным днищем, которые соединяются с ДОМом через переходной отсек конической формы. Компоненты топлива ДУПС (1210 кг) размещены в шести сферических баках высокого давления.

В одном из вариантов ЛПТК рассмотрена МДУ на основе кислородно-водородного двигателя КВД-1М2.

ДОМ в составе ЛПТК также существенно изменен. В отличие от околоземного варианта, его длина уменьшена, а диаметр увеличен. Коническое днище заменено сферическим, а стыковочный узел перенесен на боковую поверхность. Соответственно бортовые системы, размещаемые в ДОМе, перекомпонованы.

Схема полета лунного комплекса к Луне и конфигурация ЛПТК по предложению ГКНПЦ имени М.В.Хруничева
Полет к Луне осуществляется по следующей схеме. ЛПТК запускается на низкую околоземную орбиту с помощью носителя среднего класса повышенной грузоподъемности. После этого ракета тяжелого класса (например, «Ангара-7В», см. НК №8, 2008, с.60-63) выводит орбитальный ракетный блок (ОРБ), с которым ЛПТК осуществляет сближение и стыковку в активном режиме. После стыковки и проведения необходимых проверок ОРБ переводит корабль на траекторию полета к Луне. Коррекция траектории осуществляется корректирующей ДУ разгонного блока. При подлете к Луне ОРБ выдает тормозной импульс, выводит связку на окололунную орбиту высотой 100 км, после чего отделяется и уничтожается падением в заданном районе лунной поверхности.

Далее ЛПТК с экипажем осуществляет самостоятельный полет по окололунной орбите, коррекцию и стыковку – либо с лунной орбитальной станцией (ЛОС), в составе которой находится лунный посадочно-взлетный корабль (ЛПВК), либо непосредственно с ЛПВК, запущенным на окололунную орбиту до этого. Космонавты переходят в посадочный корабль и переносят в него полезный груз, предназначенный для доставки на Луну. Затем осуществляется высадка на поверхность Луны. Часть экипажа может остаться на ЛОС для обслуживания и осуществления отдельной программы исследований с окололунной орбиты. После завершения работ на поверхности Луны экипаж возвращается на ЛОС во взлетной ступени ЛПВК, стыкуется с ЛОС или ЛПТК и возвращается на Землю.

Основные характеристики базового и лунного вариантов ПТК приведены в таблице.

На описанной выше компоновочной схеме базируются остальные модификации ПТК. В таких вариантах, как сервисный и исследовательский, объем ДОМа уменьшен, а вместо стыковочного агрегата добавлена шлюзовая камера для выходов в открытый космос.

В целом проект Центра Хруничева проработан на весьма высоком уровне и базируется на обширном заделе, полученном в ходе отработки ТКС. Разработка обладает рядом несомненных достоинств. К ним, в первую очередь, надо отнести увеличенный объем общей зоны обитания, большую массу доставляемого ПГ, удачное размещение парашютного контейнера, а также возможность создания разнообразных вариантов ПТК для выполнения специализированных задач.

Редакция НК благодарит сотрудника КБ «Салют» Центра Хруничева С.Е.Пугаченко за любезно предоставленные материалы «Развитие основных конструкторских решений ТКС в предложениях ГКНПЦ по перспективному кораблю нового поколения»
Tags: Ангара, ГКНПЦ, НПО машиностроения, Новости космонавтики, Роскосмос, адвокат дьявола, злая Луна, информация к размышлению, космос, найденное, переделка, чтобы не пропало
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 6 comments