`Зенит`, ракета. Ракета-носитель 11K77 (`Зенит`)

РН 11K77 «Зенит» – ракета среднего класса, предназначенная для вывода на околоземную орбиту в автоматическом режиме спутников гражданского и военного назначения, а также пилотируемых аппаратов. Существуют двух- и трехступенчатые модификации. В качестве топлива применяются керосин марки РГ-1 и жидкий кислород.

Пример взаимовыгодной кооперации

На вопрос, ракета «Зенит» русская или украинская, ответить непросто. Основные элементы конструкции разработаны в Днепропетровске в КБ «Южное» усилиями советских инженеров и ученых. После распада Светского Союза конструкторское бюро перешло под юрисдикцию Украины, сохранив свой профиль деятельности и продолжив развитие серии «Зенит». Сборка ракет осуществлялась также на днепропетровском предприятии «Южмаш».

Между тем, важные элементы конструкции разрабатывались и производились на российских предприятиях. В частности, разгонные блоки марки «ДМ» выпускались РКК «Энергия», а жидкостные ракетные двигатели РД-171 и РД-171М - на НПО «Энергомаш». В целом, предприятия РФ поставляли 70% комплектующих. Можно сказать, что «Зенит» – украинская ракета, а ее начинка – российская.

История создания

КБ «Южное» первоначально разрабатывало двухступенчатую РН «Зенит» с индексом 11K77 в конце 1970-х – начале 1980-х годов в соответствии с заданием Министерства обороны СССР иметь такое средство выведения, которое позволяло бы быстро и эффективно восполнять группировки ИСЗ военного назначения.

Соответственно, при ее конструировании особое внимание обращалось на надежность, простоту в эксплуатации и быстроту подготовки к пуску, что было достигнуто на основе широкого применения стандартизации и автоматизации. Ракеты-носители тяжелого класса по определению не могут быть мобильными, поэтому конструкторы сосредоточились на проектировании РН среднего класса.

В отличие от систем, разрабатывавшихся в предыдущие годы, в настоящей конструкции используются наиболее передовые технологии подготовки и пуска, разработанные НИИ СК, партнером ГП «КБ «Южное» по многим проектам.

Осуществление полетов

Дебютный запуск ракеты-носителя состоялся в апреле 1985, причем прошел нештатно, как и повторный. Успешный пуск осуществлен в октябре 1985 года. Изначально комплекс ориентировался на оперативный вывод военных спутников и систем двойного назначения, однако позже произошла переориентация на запуск коммерческих спутников.

Второй областью применения первоначального варианта РН «Зенит-2» 11K77 было обеспечение полетов на орбитальную станцию «Мир» с экипажем на борту. Чтобы соответствовать всем требованиям, предъявляемым к средствам выведения пилотируемых космических кораблей, в конструкцию РН «Зенит» было заложено значительное внутреннее резервирование и приняты многие другие меры повышения надежности.

Основные параметры конструкции

«Зенит» – ракета-носитель, чьи технические характеристики и конструктивные параметры соответствуют лучшим мировым стандартам. Заслуживает особого внимания тот факт, что более 90% полной массы ступеней приходится на долю топлива. Таким образом, конструкция обеих ступеней оказывается одной из наиболее эффективных в современной космонавтике.

В отношении 1-й ступени это во многом объясняется высокими характеристиками двигателя РД171М, а также отсутствием боковых ускорителей. Отсутствие боковых ускорителей еще более упрощает подготовку к пуску, являясь одним из основных отличий РН «Зенит» от других средств выведения. Кроме того, конструкция ступени оказывается более эффективной, сокращается количество пиротехнических средств, а также возрастает общая надежность, поскольку отпадает необходимость в механизмах отделения боковых ускорителей. Помимо этого, широкий диапазон управляемости на всех этапах полета позволяет проводить пуски «Зенита» при различных скоростях ветра и в разных погодных условиях, что также способствует своевременному и точному выведению полезного груза.

Основные системы

На РН имеется полный комплект бортовой радиоэлектронной аппаратуры для обеспечения работы системы телеметрии. Бортовая телеметрическая система «Сириус» обеспечивает передачу ТМИ по двум отдельным радиоканалам на существующие НИП, расположенные на территории России.

Разделение ступеней – «теплое»: осуществляется запуском рулевого двигателя 2-й ступени, подрывом межступенных механических связей и торможением при помощи четырех РДТТ отделяющейся части первой ступени. После ее удаления на безопасное расстояние запускается маршевый двигатель 2-й ступени.

На РН установлены следующие системы, обеспечивающие ее эксплуатацию и функционирование в полете:

• система управления;
• система измерений;
• пневмогидравлическая система подачи компонентов топлива;
• система управления расходованием топлива;
• система контроля заправки;
• система безопасности полета;
• система термостатирования воздухом высокого давления;
• элементы системы контроля температур;
• элементы системы термостатирования;
• системы гидроприводов;
• система пожаропредупреждения.

Модернизация

РН «Зенит-2» после развала СССР не канула в небытие. Украинское предприятие «Южмаш» при тесной кооперации с российскими и зарубежными партнерами продолжило развитие проекта «Зенит». Были разработаны ракетные комплексы, позволяющие осуществлять старты с земли («Зенит-2SL Б», «Зенит-3SL Б», «Зенит-3SL БФ») и с морских платформ («Зенит-3SL»). Практически все старты ракетных комплексов наземного базирования осуществлялись на Байконуре.

Международный проект «Морской старт» был организован в 1995 году усилиями американской компании Boeing Commercial Space (40 % капитала), российской РКК «Энергия» (25 %), украинскими ПО «Южмаш» и КБ «Южное» (общая доля 15 %) и норвежскими судостроителями Aker Solutions (20 %). Целью консорциума стали более удобные и экономичные запуски с морской платформы «Одиссей», расположенной в зоне экватора. Демонстративное испытание ракеты прошло успешно. С 1999 года было осуществлено 32 удачных коммерческих пуска с применением РН «Зенит-3SL», и 4 неудачных. На данный момент в связи с негативными событиями на Украине украинская сторона в проекте приостановила свое участие.

Первая ступень

Конструкция первой ступени РН «Зенит» включает:

• межступенную раму;
• двигатель РД171 (РД171М);
• хвостовой отсек;
• баки горючего и окислителя.

Межступенная рама представляет собой переходный отсек сварной ферменной конструкции. На ней смонтирована боковая плата электропневморазъемов, обеспечивающая связь систем РН и КА с соответствующими наземными системами до старта РКН.

В топливных баках размещены узлы автоматики ПГСП, датчики СКЗ, СУРТ, в баке окислителя, кроме того, установлены баллоны системы наддува. В хвостовом отсеке размещен четырехкамерный двигатель РД171М, который с помощью стержневой рамы устанавливается на нижний торцевой шпангоут.

Двигатель РД171

Силовая установка предназначена для создания тяги и управляющих усилий по всем каналам стабилизации РКН. Данный двигатель устанавливался на первых ступенях всех модификаций РН «Зенит». Ракета и в настоящее время комплектуется усовершенствованной модификацией РД171М. В конструкцию двигателя введены изменения, направленные на повышение его надежности и эксплуатационных качеств.

В РД171 нашли применение наиболее передовые технологии изготовления жидкостных ракетных двигателей, разработанные российскими предприятиями в области двигателестроения. На данный момент модификация РД171М является самым мощным ЖРД в мире, его тяга в момент старта (у Земли) составляет 740 тс.

Вторая ступень

Конструкция второй ступени РН «Зенит» включает:

• приборный модуль;
• маршевый двигатель РД120;
• рулевой двигатель РД8.
• баки окислителя и горючего;
• хвостовой отсек.

В приборном модуле размещается основная часть радиоэлектронной бортовой аппаратуры системы управления и системы измерений. В топливных баках, как и на первой ступени, размещены датчики СУРТ, СКЗ, узлы автоматики ПГСП, в баке окислителя – баллоны системы наддува.

Хвостовой отсек с цилиндрической клепаной силовой оболочкой предназначен для размещения двигательного блока, состоящего из однокамерного маршевого двигателя РД120 и четырехкамерного рулевого двигателя РД8.

«Зенит»: ракета и ее технические характеристики

За время эксплуатации ракет-носителей «Зенит» всех типов было осуществлено 82 пуска, большая часть прошла абсолютно успешно (69 запусков), 4 – частично неудачных, остальные нештатно.

• Длина ракеты: 57-59,6 м.
• Число ступеней: 2 или 3.
• Максимальный диаметр: 3,9 м.
• Полезная нагрузка: 15 т для систем морского старта, 13,7 т – для наземных систем.
• Стартовая масса: 445-462 т.

Несмотря на пример успешного сотрудничества по международной программе «Зенит», ракета на данный момент не выпускается по причине нестабильной ситуации на Украине.