Ракета-носитель «протон» знаменитое изделие гкнпц им. м

УР-500 Протон – советская/российская ракета-носитель тяжелого класса, разработанная в ОКБ-52 Челомея (ныне ГКНПЦ им. Хруничева) в 1960-хх годах.

История ракет Протон

В начале 1960-хх годов космическая гонка между СССР и США достигла апогея. Исследования космического пространства и появление огромного количества новых технологий и методик делало еще недавно разработанные ракеты морально устаревшими. Уже к началу 1960-хх руководство СССР приняло решение о создании нового поколения ракет, способных выводит в космос как большую полезную нагрузку, так и тяжелые сверхмощные ядерные заряды.

В конкурсе участвовали основные конструкторские школы: ОКБ Королева предложило ракету Н-1, ОКБ Янгеля тяжелую ракету Р-56, а ОКБ №52 под руководством Челомея предложило семейство ракет под наименованием УР – Универсальная Ракета. Челомей планировал создать сразу 4 унифицированные ракеты: легкую МБР УР-100, среднюю МБР УР-200, тяжелый носитель УР-500 и сверхтяжелый носитель УР-700.

По итогу конкурса было решено отказаться от варианта легкой ракеты. ОКБ №52 получило заказ на среднюю МБР и тяжелый носитель. Заказ на сверхтяжелый носитель получил Королев со-своей Н-1.

Изначально, УР-500 предполагал «пакетную» схему, составленную из четырех параллельно соединенных ракет УР-200, с третьей ступенью, так же созданной на базе УР-200. Со-временем от такой схемы отказались в пользу тандемной, хотя верхние ступени все же были созданы из УР-200.

Ракета создавалась как гражданская – для доставки в космос тяжелых грузов, так и военная – в качестве стратегического носителя сверхтяжелых бомб мощностью до 150 мегатонн. Для этого ракета должна была быть весьма мощной, т.к., например, созданная в 1961 году водородная бомба АН602 (знаменитая Кузькина мать или Царь-бомба) мощностью 58 мегатонн весила 26,5 тонн и не помещалась в фюзеляже бомбардировщика .

Для УР-500 были адаптированы двигатели РД-253, разработанные в КБ Глушко. В свое время этот двигатель был отвергнут Королевым в проекте Н-1 из-за применяемого в нем токсичного топлива. Было решено применить эту технологию с УР-500, хотя токсичность топлива до сих пор является главной претензией к ракетам Протон.

Над проектом надвисла серьезная опасность закрытия после отставки поддерживавшего его Хрущева. Проект УР-200 был закрыт, как дублировавший уже действующие проект МБР Р-9. Однако, после длительного противостояния политиков и инженеров УР-500 было решено сохранить в гражданской версии.

Первый пуск двухступенчатой версии УР-500 совершил в 1965 году с грузом массой в 8,4 тонны. Всего, за 1965-1966 годы было осуществлено 4 запуска, доставивших в космос спутники Протон. Изначально ракету планировали назвать Геркулес, но из-за того, что первые 2 года УР-500 доставляла в космос спутники Протон, то и ее саму стали так называть.

Тогда же началась разработка тяжелой версии Протон-К – уже трехступенчатой для возможности полетов к Луне. Эта ракета взлетела в 1967 году с прототипом будущего корабля для облета Луны.

Тем не менее, Лунная программа СССР не увенчалась успехом: из 11 запусков Протона-К и лунным кораблем полностью успешным признали только 1, а всего из 21 запуска Протона-К успешными признали лишь 6. Вкупе с неудачными запусками ракет Н-1 и тем фактом, что в 1969 году Аполлон-11 достиг Луны, в СССР программа была свернута.

Из-за высокой аварийности и большого количества доработок Протон-К была принят на вооружение только к 1978 году после 61 осуществленного пуска.

Протон-К использовалась для запуска различных научных, военных и гражданских космических аппаратов. Ракета использовалась для выведения полезной нагрузки на низкие орбиты, четырёхступенчатый - для выведения космических аппаратов на высокие. В зависимости от модификации ракета была способна вывести до 21 т полезной нагрузки на орбиту высотой 200 км и до 2,6 т на геостационарную орбиту.

В первом десятилетии XXI века ракета Протон-К сменилась модернизированной версией Протон-М, которая успешно эксплуатируется в России.

Конструкция ракет Протон

УР-200

Базовая УР-500 была двухступенчатой ракетой, у которой первая ступень – более мощная, была разработана специально, а вторая ступень унаследована от УР-200. Ракета могла вывести до 8,4 тонн груза на низкую орбиту.

Первая ступень семиблочная: один центральный, окруженный шестью боковыми блоками. Центральный блок включает хвостовой отсек, переходный отсек и бак окислителя, двигателей нет. Боковые блоки содержат хвостовые отсеки с двигателями РД-253, топливных баков и передних отсеков.

Вторая ступень состоит из переходного, топливного и хвостового отсеков. Оснащается тремя двигателями РД-0210 и одним РД-0211 (может обеспечивать наддув топливных баков).

Протон-К

Появление модификации Протон-К потребовало внести ряд изменений во вторую ступень базовой ракеты для обеспечения возможности добавления третьей и четвертой ступени. Это позволило увеличить массу полезной нагрузки и работать на более высоких орбитах.

Мощность двигателей первой ступени была увеличена на 7,7% (обновленные двигатели получили индекс РД-275).

Во второй ступени были увеличены топливные баки и изменилась конструкция переходного отсека между первой и второй ступенями.

Третья ступень – новая для УР-500 – состоит из приборного, топливного и хвостового отсеков. Ее разработали на базе второй ступени, но укоротили и установили 1 двигатель РД-0212 + небольшой рулевой двигатель РД-0214.

Протон-М

К 2012 году основной ракетой России стала обновленная модификация Протон-М. Она создана на базе модификации «К», но в нее был внесен ряд изменений, в первую очередь, в систему управления. Благодаря этому ракета эффективнее сжигает топливо, отработанные ступени возвращаются на Землю более точно, получает возможность маневрировать в космосе, а так же позволяет устанавливать более габаритные грузы. Так же двигатели РД-275 были заменены на РД-276, что увеличило на 650 кг массу забрасываемого на ГПО груза.

Все ступени используют топливо, составленное из несимметричного диметилгидразина (НДМГ или гептил) и тетраоксида азота. Это топливо позволило упростить двигатели, но считается крайне токсичным.

Разгонные блоки

Для окончательного выведения груза на орбиту и маневрирования в космосе используются разгонные блоки ДМ и Бриз-М.

Блок ДМ (изначально Блок Д) создавался в ОКБ-1 Королева. После модернизации до версии ДМ блок мог работать в космосе до 9 часов с тремя возможными запусками. Сейчас на его базе создаются новые модификации.

Блок Бриз-М предназначен для ракет Протон-М и и является универсальной и наиболее активно применяющейся системой. Блок позволяет увеличить массу нагрузки до 3,5 тонн на ГСО. Впервые был запущен в 2001 году.

Видео запуска ракеты-носителя Протон-М

Эксплуатация ракет Протон

Разработка ракеты-носителя явилась одной из основных программ в советской космонавтике. Несмотря на череду неудач в первые годы своего существования, наряду с «семёркой» (РН Восток, РН Союз и др.), Ракета Протон стала одной из наиболее используемых ракет-носителей в советской и позже в российской космонавтике. Со временем первоначальные ошибки конструкции были отработаны, и в настоящее время «Протон» является одним из самых надёжных носителей из когда-либо созданных.

Ракета Протон изготавливается на ГКНПЦ им. Хруничева. Собранные элементы ракет доставляются на космодромы по железной дороге. Окончательная сборка ракеты и подготовка к пуску осуществляется на космодроме на площадке 92А-50.

Пуски осуществляются с космодрома Байконур. Из четырех пусковых прощадок, построенных для ракеты в советский период эксплуатируются три: площадки 81Л, 81П и 200Л.

Специально для продвижения коммерческих пусков была учреждена международная компания International Launch Services (ILS). На 2011 год под эгидой ILS было проведено 72 пуска.

Начиная с 1965 года РН Протон в трех своих модификациях запускалась 409 раз (2015 год) из которых 27 пусков были неудачными и 20 частично неудачными.

Планируется, что к 2020 годам ракета уступит место новой, более совершенной и экологичной ракете Ангара.

Конструкция модификаций ракет Протон

Proton является одним из крупнейших автопроизводителей Малайзии, который специализируется на изготовлении транспортных средств под лицензией Mitsubishi.

Впервые производство транспортных средств на территории Малайзии началось еще в 1983 году в связи с подписанием межгосударственного соглашения местной малазийской автокомпании Heavy Industry of Malaysia, а также японским концерном "Mitsubishi Motor Corporation". Первые представители "Proton Saga" были спущены с конвейера в 1985 году. Автомобиль модели Saga (Iswara, Magma) с кузовами хэтчбек или седан был неким внешне модернизированным Lancer образца 1983 года. Автомобиль был оснащен более усиленной подвеской, что обеспечивало эффективную эксплуатацию транспорта в местных условиях.

В 1991 году произошло так называемое преобразование общего предприятия в компанию Public Limited Company (PLC), которая была освобожденной от влияния Mitsubishi Motor Corp. В 1995 году компания становится одним из составляющих элементов группы DRB-HICOM.

В начале 1996 года проходит первый показ седана среднего класса Proton Perdana, данная модель создавалась на основе Mitsubishi Eterna. Ближе к концу года предприятие Proton решается на приобретение контрольного пакета (80%) акций Lotus - британской фирмы.

Proton довольно «резво» расширяет ассортимент своего моджельного ряда, который еще несколько лет назад включал в себя только модели по лицензии Mitsubishi.

Транспортные средства серии 400 по конструкцией довольно похожие на Mitsubishi Lancer. Автомобили производятся с кузовами седан, а также 5-дверный хэтчбек.

Proton Putra 218 GLXi пре6дставляет собой некую копию известного двухдверного купе Mitsubishi Mirage 1991 года. Автомобиль не отличается яркой и оригинальной «внешностью», тем не менее, смотрится довольно ладно и гармонично. Модель оснащена спойлером, который находится на крыше багажника, а также хромированным наконечником, размещенным на двуствольной выхлопной трубе.

В основу кабриолета Wira Cabrio была положен модель Satria. По внешнему виду модели довольно сильно отличаются между собой, в основном в связи с использованием другой обвески.

Итак, самая большая и могучая автокомпания Малайзии Proton Otomobil Nasional Berhad на протяжении 2000 года выпустила более 169 тысяч автомобилей. Тем не менее, компания не собирается останавливаться на достигнутом, и уже в ближайшее время существенно расширить предлагаемый ассортимент собственными моделями разработками, которые не будут выпускаться под лицензией Mitsubishi.

Так, в начале 2000 года мир увидел новую модель Waja, которая уже с лета 2001 года была представлена на европейских рынках под звучным названием - Impian, что в переводе с родного малазийского языка означает - "мечта сбывается". Даная модель является исключительно малазийской разработкой прип помощи инженеров Lotus.

С 2003 года в Малайзии были отменены огромные пошлины на импортные транспортные средства, именно поэтому местный производитель автомобилей Proton прикладывает все усилия для того чтобы не быть вытесненным «импортными гостями».

Космонавтика всегда была «козырем» нашей страны, поводом для гордости ее граждан. Еще со времен и первого человека в космосе мы привыкли к динамичному развитию этой отрасли, являющейся одним из наиболее значимых геополитических аргументов.

К сожалению, разруха в 90-е годы значительно отбросила отрасль назад, но в последнее время все начинает выправляться. Доказательством тому могут служить возобновившиеся полеты тяжелой ракеты «Протон-М», которая способна выводить на орбиту рекордные объемы грузов.

История создания

К 1960 году, который едва ли не официально считался временем небывалого взлета советской космонавтики, стала окончательно ясна необходимость государства в очень мощной ракете-носителе, которая бы могла выводить на орбиту еще больше грузов. Конечно же, «первую скрипку» в лоббировании таких планов играла даже не официальная космонавтика, а военные, которым был нужен мощный «грузовик» для транспортировки в космос тяжелых военных грузов.

Обе стороны Холодной Войны в те годы проявляли небывалый интерес к планам вывода на сверхмощных К счастью, до практического выполнения столь самоубийственных шагов военные СССР и США все же не дошли, но ракета «Протон-М» к тому времени была уже готова.

Вернемся же к непосредственной истории создания. Заниматься разработкой было поручено ОКБ-52, во главе которого стоял Челомей В. Н. Чтобы это бюро могло справиться с тем невообразимым объемом работ, который предстояло выполнить в сравнительно сжатые сроки, потребовалось включить в него не один десяток авиационных КБ со всей страны.

Уже в 1962 году был создан первый прототип. Ракета называлась «УР-200». С 1962 по 1964 год было проведено сразу девять пробных запусков новой техники.

Новый прототип

Все они прошли успешно, но в 1961 году, еще до начала пробных полетов, сам Челомей настоял на разработке нового прототипа. Согласно расчетам, он должен был стать в пять (!) раз тяжелее исходного варианта!

Первоначально создатели хотели пойти по пути «наименьшего сопротивления», соединив две ракеты «УР-200» и добавив к получившейся конструкции еще одну разгонную ступень. Однако уже предварительные расчеты наглядно показали, что надежность такой конструкции явно будет оставлять желать много лучшего.

В результате было решено создать новую ракету «УР-500», но для некоторого упрощения расчетов ученые остановились на компромиссном варианте: взяв последовательное расположение ступеней, в качестве верхней части они использовали таковую для «УР-200». Конечно же, первоначальный проект был значительно переработан.

Двигатели

С двигателями разработчикам пришлось повозиться. Дело в том, что в результате долгих споров они выбрали полиблочный вариант компоновки первой ступени. Такая схема давала возможность вписываться в технологические пролеты мостов и туннелей при перевозке ступеней ракеты, но накладывала некоторые ограничения на используемое топливо.

Классическая кислород-керосиновая пара была практически невозможна, так как потребовалось бы значительно увеличивать размеры, а потому в качестве топлива выбрали ядовитый несимметричный диметилгидразин с тетраксидом азота в качестве окислителя.

На этой почве произошел конфликт с Королевым, который требовал именно керосин. До 1965 года проводились масштабные испытания новой силовой установки в условиях, максимально приближенных к реальности.

Дальнейшая история

Как часто бывало в отечественной космонавтике тех лет, политика властвовала над всем. К 1965 году, когда проект уже был фактически полностью готов, предприятие мучали проверками по приказу Л.И. Брежнева. Он с нескрываемым недоверием относился к наследию своего предшественника.

А потому разработка «УР-200» была окончательно остановлена. К счастью, 500-ю модель удалось отстоять. В середине 1965 года на орбиту был успешно выведен спутник «Протон». Сигнал от него удалось получить только спустя несколько часов после вывода на орбиту, так что долгое время запуск считался неудачным.

В первых публикациях прессы ракету ошибочно назвали именем спутника. А оно вскоре прижилось, а потому именно с 1965 года в нашей космонавтике и появился «Протон-М». Точнее, вместо индекса «М» у ракеты была приставка «К».

Модернизированной она стала именоваться только с 2001 года, когда на орбиту при помощи нее впервые закинули груз.

Основные характеристики

Характеристики этого чуда советско-российского ракетостроения и в самом деле впечатляют. Компоновка ракеты - трехступенчатая. Сама масса «Протона А Е М» - 702 тонны! Ракета позволяет выводить на геопереходную орбиту сразу шесть тонн полезного груза.

Первая ступень имеет диаметр более шести метров, третья - более четырех. Учитывая, что в качестве топлива используются весьма токсичные компоненты, требуется строжайшее соблюдение всех предполетных норм подготовки как самой ракеты, так и стартовой площадки для нее.

При этом стоимость запуска - менее 100 миллионов долларов. К слову, для американской ракеты Delta IV Heavy, которая является одним из основных конкурентов нашего аппарата «Протон-М», этот показатель равен… 265 миллионам долларов. В три раза выше!

Печальная статистика

Увы, но в названии статьи не просто так есть слово «крушение». Далеко не только габаритами и количеством выводимого груза прославился этот носитель. Дело в том, что ракета «Протон-М» известна количеством своих неудачных запусков. Традиция эта пошла еще с предшественника.

Судите сами. Из четырех первых запусков, прошедших в период с 1965 по 1966 год, один уже был неудачным по причине аварии второй разгонной ступени. Впрочем, было бы странно ожидать обратного, так как испытания принципиально новой техники такого рода всегда сопряжены с высокой вероятностью неудач.

Вообще, всего зафиксировано примерно 47 случаев, когда запуск «Протон-М» заканчивался неудачей. Учитывая, что всего было около 400 стартов, получаем около 89% успешных пусков.

Самые известные катастрофы

Аварии данной ракеты-носителя вряд ли бы вызвали такой широкий общественный резонанс (тем более что нештатные ситуации случались с «Протоном» постоянно), да вот только с его запусками связывают развитие отечественной системы - ГЛОНАСС.

Так что те 100 миллионов долларов, в которые обходится сам старт, попросту ничтожны в сравнении с тем ущербом, который государство несет в случае потери хотя бы одного такого спутника. Это особенно ярко проявилось в 2010 году, когда сразу три спутника группировки ГЛОНАСС отправились не на орбиту, а на дно Тихого Океана.

Ущерб тогда составил порядка 3 миллиардов рублей, не считая цены самой ракеты. В результате данной аварии (произошедшей из-за ошибок при заправке ступеней топливом) своих постов лишились десятки высокопоставленных «космических» чиновников.

В 2011 году, опять-таки, из-за неполадок с двигателями ракеты, не удалось вывести на правильную разгонную орбиту уникальный спутник «Экспресс АМ4». Именно с ним связывали полный переход к цифровому телевизионному вещанию в нашей стране. Спасти аппарат пытались всем миром: были задействованы станции телеметрии по всей планете, но предотвратить сгорание спутника в атмосфере не удалось.

Стоимость ущерба оценивается минимум в 10 миллиардов рублей.

В 2012 году произошла фактически аналогичная история с двумя спутниками связи. Опять-таки из-за неполадок в топливной системе ракеты аппараты были выведены на неправильную орбиту. Наладить с ними связь не удалось, техника была признана потерянной. Стоимость ущерба - примерно те же 10 миллиардов.

В середине 2013 года эпопея с ГЛОНАСС продолжилась. Опять-таки три многострадальных спутника (!) взорвались вместе с ракетой. Расследование было доскональным. На сей раз виноватыми оказались датчики которые при сборке установили с поворотом на 180 градусов от нормального положения. Из-за этого ракета-носитель пошла по совершенно неправильной орбите.

Наконец, в мае этого года на дно снова отправился спутник «Экспресс», вновь похоронили планы на скорый переход к цифровому вещанию.

Выводы и перспективы

В результате всех вышеописанных случаев лишились службы многие начальники. Правительство выделило приблизительно 2 миллиарда рублей на лучшую подготовку к этого типа. Как итог, стоимость запуска одного «Протона» (с учетом всех потерь) сравнялась с таковой для американской ракеты «Атлас-5».

Несмотря на это, РН «Протон-М» остается одним из самых важных столпов коммерческих запусков. Даже с авариями стоимость вывода на геостационарную орбиту остается самой низкой в мире, а потому нехватки в потенциальных партнерах и клиентах Роскосмос не испытывает.

Новая ракета

Впрочем, специалисты уже давно говорят о том, что «Протон-М» вскоре свое отлетает. Дело в том, что в настоящее время ведутся интенсивные разработки «Ангары». Это новая блочная ракета не только дешевле своего предшественника, но и куда проще в изготовлении. В «Ангаре» используются керосин-кислородные двигатели. Ее можно запускать с космодромов «Плесецк» и «Восточный», не платя казахам астрономические суммы за аренду «Байконура».

Несмотря на столь радужные перспективы, ракета-носитель «Протон-М» наверняка будет использоваться еще долго, так как разработка новой техники запаздывает.

«Протон» (УР-500 - Универсальная ракета, «Протон-К», «Протон-М») - ракета-носитель (РН) тяжёлого класса, предназначенная для выведения автоматических космических аппаратов на орбиту Земли и далее в космическое пространство. Разработана в 1961-1967 годах в подразделении ОКБ-23 (ныне ГКНПЦ им. М. В. Хруничева), являвшемся частью ОКБ-52 В. Н. Челомея. Исходный двухступенчатый вариант носителя «Протон» (УР-500) стал одним из первых носителей средне-тяжёлого класса, а трёхступенчатый «Протон-К» - тяжёлого, наряду с американской РН «Сатурн-1Б».

Видео пуска ракеты Протон-М

РН «Протон» явилась средством выведения всех советских и российских орбитальных станций «Салют-ДОС» и «Алмаз», модулей станций «Мир» и МКС, планировавшихся пилотируемых космических кораблей ТКС и Л-1/«Зонд» (советской лунно-облётной программы), а также тяжёлых ИСЗ различного назначения и межпланетных станций.

С середины 2000-х годов основной модификацией ракеты-носителя «Протон» стала РН «Протон-М», используемая для запуска как федеральных российских, так и коммерческих иностранных космических аппаратов.

Конструкция

Первый вариант ракеты-носителя «Протон» был двухступенчатым. Последующие модификации ракеты, «Протон-К» и «Протон-М», запускались либо в трёх- (на опорную орбиту), либо в четырёхступенчатом вариантах (с разгонным блоком).

РН УР-500

Ракета-носитель (РН) УР-500 («Протон», индекс ГРАУ 8K82) состояла из двух ступеней, первая из которых была разработана специально для этой РН, а вторая унаследована от проекта ракеты УР-200. В этом варианте РН «Протон» была способна выводить 8,4 т полезного груза на низкую околоземную орбиту.

Первая ступень

Первая ступень состоит из центрального и шести боковых блоков, расположенных симметрично вокруг центрального. Центральный блок включает в себя переходный отсек, бак окислителя и хвостовой отсек, в то время как каждый из боковых блоков ускорителя первой ступени состоит из переднего отсека, бака горючего и хвостового отсека, в котором закреплён двигатель. Таким образом, двигательная установка первой ступени состоит из шести автономных маршевых жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) РД-253. Двигатели имеют турбонасосную систему подачи топлива с дожиганием генераторного газа. Запуск двигателя осуществляется путём прорыва пиромембран на входе в двигатель.

Вторая ступень

Вторая ступень имеет цилиндрическую форму и состоит из переходного, топливного и хвостового отсеков. Двигательная установка второй ступени включает в себя четыре автономных маршевых ЖРД конструкции С. А. Косберга: три РД-0210 и один - РД-0211. Двигатель РД-0211 является доработкой двигателя РД-0210 для обеспечения наддува топливного бака. Каждый из двигателей может отклоняться на угол до 3° 15" в тангенциальных направлениях. Двигатели второй ступени также имеют турбонасосную систему подачи топлива и выполнены по схеме с дожиганием генераторного газа. Общая тяга двигательной установки второй ступени составляет 2352 кН в вакууме. Двигатели второй ступени запускаются раньше начала выключения маршевых ЖРД первой ступени, что обеспечивает «горячий» принцип разделения ступеней. Как только тяга двигателей второй ступени превышает остаточную тягу ЖРД первой ступени, происходит подрыв пироболтов, соединяющих фермы ступеней, ступени расходятся, а продукты сгорания из камер ЖРД второй ступени, воздействуя на тепловой экран, тормозят и отталкивают первую ступень.

РН «Протон-К»

Ракета-носитель (РН) «Протон-К» была разработана на базе двухступенчатой РН УР-500 с некоторыми изменениями на второй ступени и с добавлением третьей и четвёртой ступеней. Это позволило увеличить массу ПН на низкой околоземной орбите, а также выводить космические аппараты на более высокие орбиты.

Первая ступень

В начальном варианте РН «Протон-К» унаследовала первую ступень РН УР-500. Позже, в начале 1990-х годов, тяга двигателей первой ступени РД-253 была увеличена на 7,7 %, и новый вариант двигателя получил название РД-275.

Вторая ступень

Вторая ступень РН «Протон-К» была разработана на базе второй ступени РН УР-500. Для увеличения массы ПН на орбите были увеличены объёмы топливных баков и изменена конструкция ферменного переходного отсека, соединяющего её с первой ступенью.

Третья ступень

Третья ступень РН «Протон-К» имеет цилиндрическую форму и состоит из приборного, топливного и хвостового отсеков. Как и вторая ступень, третья ступень РН «Протон-К» также была разработана на базе второй ступени РН УР-500. Для этого исходный вариант второй ступени РН УР-500 был укорочен, и на ней был установлен один маршевый ЖРД вместо четырёх. Поэтому маршевый двигатель РД-0212 (конструкции С. А. Косберга) по устройству и работе аналогичен двигателю РД-0210 второй ступени и является его модификацией. Этот двигатель состоит из маршевого однокамерного двигателя РД-0213 и четырёхкамерного рулевого двигателя РД-0214. Тяга маршевого двигателя 588 кН в пустоте, а рулевого - 32 кН в пустоте. Разделение второй ступени происходит за счет тяги рулевого ЖРД третьей ступени, запускаемого до выключения маршевых ЖРД второй ступени, и торможения отделяемой части второй ступени имеющимися на ней шестью твёрдотопливными двигателями 8Д84. Отделение полезного груза осуществляется после выключения рулевого двигателя РД-0214. При этом третья ступень тормозится четырьмя твердотопливными двигателями.

Система управления РН «Протон-К»

РН «Протон-К» оснащена автономной инерциальной системой управления (СУ), обеспечивающей высокую точность выведения ПН на различные орбиты. СУ была спроектирована под руководством Н. А. Пилюгина и использовала ряд оригинальных решений на основе гироскопов, разработка которых началась ранее на ракетах Р-5 и Р-7.
Приборы СУ размещаются в приборном отсеке, расположенном на ускорителе третьей ступени. Клёпаный негерметизированный приборный отсек выполнен в виде торовой оболочки вращения прямоугольного поперечного сечения. В отсеках тора размещены основные приборы СУ, выполненной по троированной схеме (с тройным резервированием). Кроме того, в приборном отсеке расположены приборы системы регулирования кажущейся скорости; приборы, определяющие параметры конца активного участка траектории, и три гиростабилизатора. Командно-управляющие сигналы также построены с использованием принципа троирования. Такое решение повышает надёжность и точность выведения космических аппаратов.

Используемое топливо

В качестве компонентов топлива во всех ступенях ракеты используются несимметричный диметилгидразин (НДМГ, также известный как гептил) (CH3)2N2H2 и тетраоксид азота N2O4. Самовоспламеняющаяся топливная смесь позволила упростить двигательную установку и увеличить её надёжность. В то же время компоненты топлива являются весьма токсичными и требуют крайней осторожности в обращении.

Улучшения в РН «Протон-М»

C 2001 по 2012 год ракета-носитель «Протон-К» постепенно была заменена на новый модернизированный вариант носителя, РН «Протон-М». Хотя в основном конструкция РН «Протон-М» базируется на РН «Протон-К», серьёзные изменения были сделаны в системе управления (СУ) РН, которая была полностью заменена на новую совершенную систему управления на основе бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК). С использованием новой СУ на РН «Протон-М» достигаются следующие улучшения:

• более полная выработка бортового запаса топлива, что увеличивает массу ПГ на орбите и уменьшает остатки вредных компонентов в местах падения отработавших первых ступеней РН;
• сокращение размеров полей, отводимых для падения отработавших первых ступеней РН;
• возможность пространственного манёвра на активном участке полёта расширяет диапазон возможных наклонений опорных орбит;
• упрощение конструкции и увеличение надёжности многих систем, чьи функции теперь выполняет БЦВК;
• возможность установки головных обтекателей больших размеров (до 5 м в диаметре), что позволяет более чем вдвое увеличить объём для размещения полезного груза и использовать на РН «Протон-М» ряд перспективных разгонных блоков;
• быстрое изменение полётного задания.

Эти изменения в свою очередь привели к улучшению массовых характеристик ракеты-носителя «Протон-М». Кроме того, модернизация РН «Протон-М» с разгонным блоком (РБ) «Бриз-М» проводилась и после начала их использования. Начиная с 2001 года РН и РБ прошли четыре этапа модернизации (Фаза I, Фаза II, Фаза III и Фаза IV), целью которых было облегчение конструкции различных блоков ракеты и разгонного блока, увеличение мощности двигателей первой ступени РН (замена РД-275 на РД-276), а также другие усовершенствования.

РН «Протон-М» 4-го этапа

Типичный вариант РН «Протон-М», эксплуатируемый в настоящее время, называется «Phase III Proton Breeze M» (РН «Протон-М» - РБ «Бриз-М» третьей фазы). Этот вариант способен вывести на геопереходную орбиту (ГПО) ПГ массой до 6150 кг, используя обычную трассу выведения (с наклонением 51,6°) и ПГ массой до 6300 кг, используя оптимизированную трассу с наклонением 48° (с остаточной ΔV до ГСО 1500 м/с).

Тем не менее, в связи с постоянным увеличением массы телекоммуникационных спутников и невозможностью использовать оптимизированную трассу с наклонением 48° (так как эта трасса не оговорена в «Договоре аренды космодрома Байконур», и каждый раз, пуская «Протон» по этому наклонению, это необходимо дополнительно согласовывать с Казахстаном), грузоподъёмность РН «Протон-М» была увеличена. В 2016 году ГКНПЦ им. М. В. Хруничева завершило 4-й этап модернизации РН «Протон-М» - «Бриз-М» («Phase IV Proton Breeze M»). В результате проведённых усовершенствований масса выводимой на ГПО полезной нагрузки системы была увеличена до 6300-6350 кг на стандартной трассе (наклонение 51,6°, остаточная ΔV до ГСО 1500 м/с) и до 6500 кг при выводе на супер синхронную орбиту (орбиту с высотой в апогее до 65000 км). Первый пуск усовершенствованного носителя состоялся 9 июня 2016 года со спутником Intelsat 31.

Дальнейшие улучшения РН Протон-М

• Увеличение тяги двигателей первой ступени.
• Применение высокоэнергетических молекулярных комплексов, растворяемых в обоих компонентах высококипящего топлива.
• Снижение энергетических и гидравлических потерь в трактах турбонасосных агрегатов двигателя, путём использования специальных присадок из полимерных материалов, высокомолекулярный полиизобутилен (ПИБ). Использование горючего с присадкой ПИБ позволит увеличить массу полезного груза, выводимого на переходную к геостационарной орбиту на 1,8 %.

Разгонные блоки

Для выведения полезной нагрузки на высокие, переходные к геостационарным, геостационарные и отлётные орбиты используется дополнительная ступень, называемая разгонным блоком (РБ). Разгонные блоки позволяют осуществлять многократные включения своего маршевого двигателя и реориентацию в пространстве для достижения заданной орбиты. Первые разгонные блоки для РН «Протон-К» были сделаны на базе ракетного блока Д носителя Н-1 (его пятой ступени). В конце 1990 годов ГКНПЦ им. М. В. Хруничева разработал новый разгонный блок «Бриз-М», используемый в РН «Протон-М» наряду с РБ семейства Д.

Блок ДМ

Разработка блока Д велась в ОКБ-1 (сейчас РКК «Энергия» имени С. П. Королёва). В составе РН «Протон-К» с середины 60-х годов блок Д претерпел несколько модификаций. После модификации, направленной на повышение грузоподъёмности и снижение стоимости блока Д, РБ стал называться «Блок-ДМ». Модифицированный разгонный блок имел время активного существования 9 часов, и количество запусков двигателя было ограничено тремя. В настоящее время используются разгонные блоки моделей ДМ-2, ДМ-2М и ДМ-03 производства РКК «Энергия», у которых количество включений было увеличено до 5.

Блок Бриз-М

«Бриз-М» - разгонный блок для ракет-носителей «Протон-М» и «Ангара». «Бриз-М» обеспечивает выведение космических аппаратов на низкие, средние, высокие орбиты и ГСО. Применение разгонного блока «Бриз-М» в составе ракеты-носителя «Протон-М» позволяет увеличить массу полезной нагрузки, выводимой на геостационарную орбиту, до 3,5 т, а на переходную орбиту до более чем 6 т. Первый запуск комплекса «Протон-М» - «Бриз-М» состоялся 7 апреля 2001 года.

Переходные системы

При стандартной схеме выведения механическое и электрическое соединение КА с РБ «Бриз-М» осуществляется посредством переходной системы, состоящей из изогридного углепластикового или металлического адаптера и системы разделения (СР). Для выведения на геостационарные орбиты могут использоваться несколько различных переходных систем, различающихся по диаметру кольца крепления КА: 937, 1194, 1664 и 1666 мм. Конкретный адаптер и система разделения выбираются в зависимости от конкретного КА. Адаптеры, используемые в РН «Протон-М», разработаны и изготовляются ГКНПЦ им. М. В. Хруничева, а системы разделения производятся фирмами RUAG Space AB, ГКНПЦ им. М. В. Хруничева и EADS CASA Espacio.

Как пример можно привести систему разделения 1666V, которая состоит из замковой ленты, соединяющей КА и адаптер между собой. Лента состоит из двух частей, стянутых посредством соединительных болтов. В момент разделения РБ и КА пирогильотины системы разделения перерубают соединительные болты замковой ленты, после чего лента раскрывается, и за счёт освобождения восьми пружинных толкателей (количество может меняться в зависимости от типа используемой системы разделения), расположенных на адаптере, осуществляется отделение КА от РБ.

Электрические системы и системы телеметрии данных

Кроме основных механических блоков, упомянутых выше, РН «Протон-М» насчитывает ряд электрических систем, используемых на всём протяжении подготовки к пуску и пуска РКН. С помощью этих систем осуществляется электрическое и телеметрическое соединение КА и систем РН с пультовой 4102 во время подготовки к пуску, а также сбор телеметрических данных во время полёта.

Головные обтекатели

За всё время эксплуатации РН «Протон» с ней использовалось большое количество различных головных обтекателей (ГО). Тип обтекателя зависит от типа полезного груза, модификации РН и используемого разгонного блока. Сброс ГО осуществляется в начальный период работы ускорителя третьей ступени. Цилиндрическая проставка сбрасывается после отделения космической головной части. Классические стандартные обтекатели РН «Протон-К» и «Протон-М» для вывода КА на низкие орбиты без РБ имеют внутренний диаметр 4,1 м (внешний 4,35 м) и длину 12,65 м и 14,56 м соответственно. Так, например, обтекатель этого типа использовался при запуске РН «Протон-К» с модулем «Заря» для МКС 20 ноября 1998 года.
Для проведения коммерческих запусков в комплектации с блоком «ДМ» используются головные обтекатели длиной 10 м, внешним диаметром 4,35 м (максимальная ширина ПН должна быть не более 3,8 м). В случае использования РБ «Бриз-М» стандартный обтекатель при проведении одиночных коммерческих запусков имеет длину 11,6 м и при проведении двойных коммерческих запусков - 13,2 м. В обоих случаях внешний диаметр ГО равен 4,35 м.

Головные обтекатели производятся ФГУП ОНПП «Технология» в городе Обнинск Калужской области. ГО изготовляется из нескольких обечаек, которые представляют собой трёхслойные конструкции с алюминиевым сотовым заполнителем и обшивками из углепластика, содержащие усиления и вырезы для люков. Использование материалов этого типа позволяет достичь снижения массы по сравнению с аналогом из металлов и стеклопластика не менее чем на 28-35 %, повысить жёсткость конструкции на 15 % и улучшить акустические характеристики в 2 раза.
В случае коммерческих запусков через компанию ILS, которая осуществляет маркетинг пусковых услуг РН «Протон» на международном рынке, используются альтернативные ГО бо́льшего размера: длиной 13,3 м и 15,25 м и диаметром 4,35 м. Кроме того, для увеличения возможностей РН «Протон-М» активно изучается возможность использования ГО 5-метрового диаметра. Это позволит запускать спутники большего размера и повысит конкурентоспособность РН «Протон-М» против его основного конкурента «Ариан-5», который уже используется с ГО диаметром 5 м.

Варианты конфигурации

РН «Протон» (УР-500) существовала только в одной конфигурации - 8K82. РН «Протон-К» и «Протон-М» за многие годы эксплуатации использовали различные типы разгонных блоков. Кроме того, РКК, производитель РБ ДМ, оптимизировала свои изделия для конкретных полезных нагрузок и каждой новой конфигурации присваивала новое наименование. Так, например, различные конфигурации РБ 11С861-01 могли иметь различные наименования в зависимости от полезной нагрузки: Блок-ДМ-2M, Блок-ДM3, Блок-ДM4 и т. д.

Сборка РН «Протон-М»

Сборка и подготовка к запуску РН «Протон-М» проходят в монтажно-испытательных корпусах (МИК) 92-1 и 92А-50 на территории «площадки 92».
В настоящее время в основном используется МИК 92-А50, который был достроен и усовершенствован в 1997-1998 годах. Кроме того, в 2001 году была сдана в эксплуатацию единая оптоволоконная система дистанционного управления и контроля космических аппаратов (КА), которая позволяет заказчикам проводить подготовку КА на техническом и стартовом комплексах непосредственно из пультовой, размещенной в МИКе 92А-50.

Сборка РН в МИК 92-А50 проходит в следующем порядке:

• Блоки РН «Протон» доставляются в МИК 92-А50, где каждый блок проверяется автономно. После этого производится сборка ракеты-носителя. Сборка первой ступени выполняется в специальном стапеле «револьверного» типа, что существенно снижает трудозатраты и повышает надёжность сборки. Далее полностью собранный пакет из трёх ступеней подвергается комплексным испытаниям, после чего дается заключение о готовности его к стыковке с космической головной частью (КГЧ);
• Контейнер с КА доставляется в зал 102 МИКа 92-А50, где проводятся работы по очистке его наружных поверхностей и подготовительные операции для разгрузки;
• Далее КА извлекается из контейнера, подготавливается и заправляется компонентами топлива в чистовом зале 103А. Там же проводятся проверки КА, после чего он перевозится в соседний зал 101 для сборки с разгонным блоком;
• В чистовом зале 101 (технический комплекс сборки и проверки КГЧ) проводится стыковка КА с РБ «Бриз-М»;
• КГЧ перевозится в чистовой зал 111, где проводятся сборка и испытания ракеты космического назначения (РКН) «Протон-М»;
• Через несколько дней после завершения электрических испытаний полностью собранная РКН вывозится из МИКа на топливно-заправочную станцию для заправки баков низкого давления разгонного блока «Бриз-М». Эта операция длится два дня;
• По завершении заправки проводится заседание Государственной комиссии по итогам работ, выполненных на техническом и стартовом комплексах РН «Протон». Комиссия принимает решение о готовности РКН к установке на стартовой площадке;
• РКН устанавливается на стартовой площадке..

Сборка РН «Протон-К» проводится в МИКе 92-1. Этот МИК являлся основным до ввода в эксплуатацию МИКа 92-А50. В нём находятся технические комплексы сборки и проверки РН «Протон-К» и КГЧ, где также осуществляется стыковка КГЧ с РН «Протон-К».

Стандартная схема полёта РН «Протон-М» с РБ «Бриз-М»

Для выведения космических аппаратов на геостационарную орбиту РН «Протон-М» следует стандартной схеме выведения с использованием штатной трассы полёта для обеспечения точности падения отделяемых частей ракеты-носителя в заданных районах. В результате, после работы первых трёх ступеней РН и первого включения РБ «Бриз-М», орбитальный блок (ОБ) в составе РБ «Бриз-М», переходной системы и космического аппарата (КА) выводится на опорную орбиту высотой 170 × 230 км, обеспечивающую наклонение 51,5°. Далее РБ «Бриз-М» выполняет ещё 3 включения, в результате которых формируется переходная орбита с апогеем, близким апогею целевой орбиты. После пятого включения РБ выводит КА на целевую орбиту и отделяется от КА. Общее время полёта от подачи сигнала «Контакт подъёма» (КП) до отделения КА от РБ «Бриз-М» обычно составляет около 9,3 часа.
В следующем описании приведены приблизительные времена включений и выключений двигателей всех ступеней, время сброса ГО и пространственной ориентации РН для обеспечения заданной траектории. Точные времена определяются конкретно для каждого пуска в зависимости от конкретной полезной нагрузки и конечной орбиты.

Участок работы РН «Протон-М»

За 1,75 с (Т −1,75 с) до пуска включаются шесть двигателей первой ступени РД-276, чья тяга в этот момент составляет 40 % от номинала, и набирают 107 % тяги в момент подачи сигнала КП. Подтверждение сигнала КП поступает в момент Т +0,5 с. Через 6 секунд полёта (Т +6 с) тяга возрастает до 112 % от номинала. Ступенчатая последовательность включения двигателей позволяет получить подтверждение их штатного функционирования до того, как тяга увеличена до максимальной. После начального вертикального участка продолжительностью около 10 с РКН выполняет манёвр по крену для установления требуемого азимута полёта. При наклонении орбиты 51,5°, как в случае с выведением на геостационар, азимут составляет 61,3°. При других наклонениях орбиты используются другие азимуты: для орбит с наклонением 72,6° азимут составляет 22,5°, а для орбит с наклонением 64,8° - 35,0°.
Три РД-0210 и один РД-0211 второй ступени включаются на 119-й секунде полёта и переходят в режим полной тяги в момент отделения первой ступени на 123-й секунде. Рулевые двигатели третьей ступени включаются на 332-й секунде, после чего двигатели второй ступени выключаются на 334-й секунде полёта. Отделение второй ступени осуществляется после того, как на 335-й секунде включаются шесть тормозных РДТТ и происходит её уведение.

Двигатель РД-0213 третьей ступени включается на 338 с, после чего происходит сброс головного обтекателя (ГО) примерно на 347 секунде от сигнала КП. Как и для ступеней, момент сброса ГО выбирается для обеспечения гарантированного попадания ускорителя второй ступени РН в заданный район падения, а также обеспечения тепловых требований КА. После выключения маршевого двигателя третьей ступени на 576-й секунде четыре рулевых двигателя работают ещё в течение 12-ти секунд для калибровки расчётной скорости выведения.
После достижения заданных параметров, примерно на 588-й секунде полёта система управления выдаёт команду на выключение рулевого двигателя, после которой третья ступень отделяется от орбитального блока и уводится с помощью тормозных РДТТ. Момент разделения с третьей ступенью принимается за начало автономного полёта ОБ. Дальнейшее выведение КА осуществляется с помощью РБ «Бриз-М».

Участок работы РБ «Бриз-М»

Выведение ОБ на геопереходную орбиту осуществляется по схеме с пятью включениями маршевого двигателя (МД) РБ «Бриз-М». Как и в случае с РН, точные времена включений и параметры орбит зависят от конкретной миссии. Сразу после отделения третьей ступени РН включаются двигатели стабилизации РБ, которые обеспечивают ориентацию и стабилизацию ОБ на участке пассивного полёта по суборбитальной траектории до первого включения двигателя РБ. Примерно через полторы минуты после отделения от РН (в зависимости от конкретного КА) выполняется первое включение МД длительностью 4,5 мин, в результате которого формируется опорная орбита высотой 170 × 230 км и наклонением 51,5°.

Второе включение МД длительностью порядка 18 мин производится в районе первого восходящего узла опорной орбиты после 50 мин пассивного полёта (с выключенными двигателями), в результате которого формируется первая промежуточная орбита с апогеем высотой 5000-7000 км. После того, как в течение 2-2,5 часов пассивного полёта ОБ достигнет перигея первой промежуточной орбиты, выполняется третье включение маршевого двигателя в районе восходящего узла до полной выработки топлива из дополнительного топливного бака (ДТБ, около 12 мин). Примерно через две минуты, во время которых сбрасывается ДТБ, выполняется четвёртое включение МД. В результате третьего и четвёртого включений формируется переходная орбита с апогеем, близким к апогею целевой геопереходной орбиты (35 786 км). На этой орбите КА проводит в пассивном полёте примерно 5,2 часа. Последнее, пятое включение МД, выполняется в апогее переходной орбиты в районе нисходящего узла для поднятия перигея и изменения наклонения до заданного, в результате которого РБ выводит КА на целевую орбиту. Примерно через 12-40 мин после пятого включения МД производится ориентация ОБ в направлении отделения КА с последующим отделением КА.
В промежутках между включениями МД система управления РБ выполняет развороты орбитального блока для обеспечения поддержания оптимальной температуры на борту, выдачи импульсов тяги, проведения сеансов радиоконтроля, а также для отделения КА после пятого включения.

Эксплуатация

С 1993 года маркетинг пусковых услуг РН «Протон» на международном рынке осуществляется совместным предприятием «International Launch Services» (ILS) (с 1993 по 1995 год: «Локхид-Хруничев-Энергия»). ILS имеет эксклюзивное право на маркетинг и коммерческую эксплуатацию РН «Протон» и перспективного ракетно-космического комплекса «Ангара». Хотя компания ILS зарегистрирована в США, её контрольный пакет принадлежит российскому ГКНПЦ им. М. В. Хруничева. На октябрь 2011 года, в рамках компании ILS были осуществлены 72 запуска космических аппаратов с использованием РН «Протон-К» и «Протон-М».

Стоимость Протон-М

Стоимость РН «Протон» варьируется от года к году и неодинакова для федеральных и коммерческих заказчиков, хотя порядок цены одинаков для всех потребителей.

Коммерческие пуски

В конце 1990-х годов стоимость коммерческого пуска РН «Протон-К» с блоком ДМ составляла от $65 до $80 млн. В начале 2004 года стоимость запуска была снижена до $25 млн из-за существенного усиления конкуренции. С тех пор стоимость запусков на «Протонах» постоянно возрастала и в конце 2008 года достигла примерно $100 млн на ГПО с использованием «Протон-М» с блоком «Бриз-М». Однако с началом мирового экономического кризиса в 2008 году обменный курс рубля к доллару снизился на 33 %, что привело к снижению стоимости запуска до примерно $80 млн. В июле 2015 года стоимость пуска РН «Протон-М» была снижена до $65 млн для возможности конкуренции с РН "Фалкон".

Пуски по федеральной космической программе России

Для федеральных заказчиков прослеживается последовательное увеличение стоимости носителя начиная с начала 2000-х годов: стоимость РН «Протон-М» (без блока «ДМ») выросла с 2001 по 2011 год в 5,4 раза - с 252,1 млн до 1356,5 млн рублей. Общая стоимость «Протон-М» с блоком «ДМ» или «Бриз-М» в середине 2011 года составляла порядка 2,4 млрд рублей (около $80 млн или €58 млн). Эта цена складывается из самой РН «Протон» (1,348 млрд), РБ «Бриз-М» (420 млн), доставки компонентов на Байконур (20 млн) и комплекса услуг по запуску (570 млн).
Цены по состоянию на 2013 год: 1,521 млрд рублей стоил сам «Протон-М», 447 млн - разгонный блок «Бриз-М», 690 млн - услуги по запуску, ещё 20 млн рублей стоила транспортировка ракеты на космодром, 170 млн рублей - головной обтекатель. Итого российскому бюджету один запуск «Протона» обходился в 2,84 млрд рублей.

Тактико-технические характеристики Протон-М

Количество ступеней........................3 - 4 (здесь и далее для «Протон-М» третьей фазы модификации)
Длина........................58,2 м
Стартовая масса........................705 т
Вид топлива........................НДМГ + АТ
Масса полезной нагрузки
- на НОО........................23 тонны
- на ГПО........................6,35 т (с РБ «Бриз-М»)
- на ГСО........................до 3,7 т (с РБ «Бриз-М»)

История запусков

Места запуска........................Байконур
Число запусков........................411 (на 9.06.2016)
- успешных........................364
- неудачных........................27
- частично неудачных20
Первый запуск........................16.07.1965
Последний запуск........................9.06.2016
Всего произведено........................410

Первая ступень («Протон-М» 3-й фазы)

Длина........................21,18 м
Диаметр........................7,4 м
Сухая масса........................30,6 т
Стартовая масса........................458,9 т
Маршевые двигатели........................6 × ЖРД РД-276
Тяга........................10026 кН (зем.)
Удельный импульс........................288 с
Время работы........................121 с

Вторая ступень («Протон-М» 3-й фазы)

Длина........................17,05 м
Диаметр........................4,1 м
Сухая масса........................11 т
Стартовая масса........................168,3 т
Маршевый двигатель........................ЖРД РД-0210 (3 шт.) и РД-0211 (1 шт.)
Тяга........................2400 кН
Удельный импульс........................320 с
Время работы........................215 с

Третья ступень («Протон-М» 3-й фазы)

Сухая масса........................3,5 т
Стартовая масса........................46,562 т
Маршевый двигатель........................ЖРД РД-0213
Рулевой двигатель........................ЖРД РД-0214
Тяга........................583 кН (маршевый) (31 кН (рулевой))
Удельный импульс........................325 с
Время работы........................239 с

Фото Протон-М

You have no rights to post comments