Семейство разгонных блоков Д — семейство разгонных блоков (верхних ступеней), происходящих от блока «Д» — пятой ступени космического ракетного комплекса Н1 - Л3 , предназначенного для полёта на Луну советских космонавтов . Используют в качестве топлива пару жидкий кислород — керосин , при этом допускается заправка « синтином » без переделки конструкции .

История создания

В составе штатного комплекса блок «Д» отвечал за перевод связки ЛК - ЛОК с траектории перелёта на окололунную орбиту , за перевод ЛК с окололунной орбиты на посадочную траекторию, а также за коррекции при перелёте (блоки «А», «Б» и «В» — первые три ступени ракеты Н-1 , выводившие комплекс на низкую опорную орбиту , блок «Г» разгонял экспедицию к Луне). Поэтому максимальное число запусков двигателя блока «Д» (он имеет индекс 11Д58 , или РД-58 в некоторых источниках) было равно семи, а время жизни блока «Д» было равно 7 суткам. Для этого кислородный бак имел форму сферы и был снабжён теплоизоляцией . Кроме того, он заправлялся охлаждённым до −200 °C кислородом (температура кипения −183 °C), что позволяло дополнительно уменьшить потери на испарение , и, вдобавок, увеличивало плотность жидкого кислорода, экономя необходимый объём бака. Бак керосина имел тороидальную форму и был наклонён на 3 градуса, для упрощения конструкции топливозаборника. Тяга двигателя 11Д58 составляла 8,5 тс .

Применение

В связи с неготовностью ракеты Н-1 было принято решение о программе облёта Луны без высадки с помощью ракеты УР-500К . Для этого был разработан космический корабль 7К-Л1, заимствовавший часть систем с орбитального корабля 7К-ОК, известного как « Союз ». Чтобы придать кораблю необходимую скорость, трёхступенчатая УР-500К была снабжена четвёртой ступенью — блоком «Д», заимствованным с ракеты Н-1.

Под названиями «Зонд-5»…«Зонд-8» корабль 7К-Л1 четырежды облетал Луну, но без космонавтов («Зонд-4» был запущен в противоположную от Луны сторону на высокоэллиптическую орбиту с высотой апогея около 330 000 км ).

Ракета УР-500К, получившая имя « Протон », вместе с блоком Д и дальше использовалась для запуска лунных станций « Луна-15 »…« Луна-24 », и межпланетных станций « Венера-9 »…« Венера-16 », « Марс-2 »…« Марс-7 », « Вега » и « Фобос ». В 1974 году начались полёты и на геостационарную орбиту для вывода спутников связи « Горизонт », « Радуга », « Экран ».

Требования, предъявлявшиеся к блоку Д в составе лунного комплекса, не вполне соответствовали тому, что было нужно для АМС и спутников связи. В результате была предпринята модификация, направленная на повышение грузоподъёмности и снижение стоимости блока Д. Модифицированный разгонный блок, названный ДМ, имел время активного существования всего 9 часов, и количество запусков двигателя было ограничено тремя. Это позволило избавиться от теплоизоляции на баке кислорода, и части блоков системы обеспечения запуска СОЗ.

В связи с различными требованиями, предъявляемыми разнообразными полезными нагрузками, были разработаны и другие модификации — ДМ-2, ДМ-03. Для работы в составе комплекса « Зенит-3SL » была разработана модификация ДМ-SL. Кроме керосина, блок ДМ может использовать в качестве горючего синтетический углеводород «синтин», что увеличивает удельный импульс его двигателя с 358 до 361 единицы.

Использование блока ДМ на ракете «Протон» подходит к концу — он заменяется блоком « Бриз-М », но в программе « Морской старт » блок ДМ-SL (в программе «Наземный старт» используется ДМ-SLБ) будет использоваться и дальше. Это связано с тем, что «Бриз-М» использует те же компоненты топлива, что и ракета «Протон», а блок ДМ, наоборот, соответствует ракете «Зенит». Интересно, однако, что для выведения спутников « Глонасс-М » («Ураган-М») на круговые орбиты высотой около 20 000 км блок ДМ обеспечивает более высокую точность выведения, чем «Бриз-М», и поэтому его использование на ракете «Протон-М» прекратится, видимо, только после окончательной замены спутников «Глонасс-М» на новые негерметичные аппараты « Глонасс-К », лётные испытания которых начались в феврале 2011 года. Тем не менее, 5 декабря 2010 года был осуществлён первый запуск новой модификации блока ДМ (11С861-03) с увеличенной заправкой и большей грузоподъёмностью. Блок ДМ-03 был использован для запуска тройки спутников «Глонасс-М», при этом вывод на орбиту завершился неудачно .

Отношение к выводу из эксплуатации блока ДМ несколько изменилось после аварий РБ «Бриз-М» в 2006 году при запуске « » и в 2008 году при запуске , и, возможно, блок ДМ останется в эксплуатации для подстраховки и как опция для коммерческих заказчиков.

19 августа 2012 года разгонный блок ДМ-SL установил рекорд по точности выведения при запуске .

Модификации

Блок Д (11С824)

Прототипом данного блока, является блок «Д», разработанный ОКБ-1 , в качестве пятой ступени комплекса Н1 - Л3 , части советской лунно-посадочной пилотируемой программы и межпланетных станций « Венера-9 »…" Венера-16 ", « Марс-2 »…" Марс-7 ", « Вега » и « Фобос ». В этом варианте блок Д не имел собственной системы управления, управление осуществлялось из СУ космического аппарата.

На блоке «Д» комплекса Л3 устанавливался двигатель 11Д58 разработки ОКБ-1. Двигатель 11Д58, выполненный по замкнутой схеме, впервые должен был обеспечивать многократный запуск в условиях космического пространства и невесомости с помощью раскрутки бустерного бакового турбонасосного агрегата окислителя сжатым газом из автономной газобаллонной секции пневмогидросистемы пуска блока «Д». В процессе пневмозапуска насос окислителя создавал значительный напор (около 10 кг/см²), что обеспечивало надёжное заполнение неохлажденного тракта окислителя жидким кислородом и начальный уровень расхода газогенераторного газа через турбину основного ТНА, необходимые для выхода двигателя на нормальный режим. Такая схема обеспечивала минимальные потери кислорода на захолаживание ДУ. Для уменьшения теплового притока к окислителю (переохлажденный кислород с температурой до −193 °C) была принята сферическая форма бака окислителя с экранно-вакуумной теплоизоляцией, а все соединения выполнены с помощью тепловых мостов. Бак горючего, внутри которого располагался двигатель, имел форму тора. На блоке впервые были применены технические решения, которые впоследствии стали классическими в ракетной технике (например, использование баковых преднасосов, входящих в состав двигателя, и хранение гелия в баллонах, погруженных в жидкий кислород, и др.)

Блок ДМ (11С86)

Модификация блока Д, разработанная для выведения на геостационарную орбиту спутников связи и телевидения, разработки КБ ПМ (Главный конструктор М. Ф. Решетнёв ).

Спутники связи не имели аппаратуры управления ракетным блоком, поэтому блок Д был оснащен самостоятельной системой управления, расположенной в герметичном приборном отсеке тороидальной формы, в котором также размещалась аппаратура телеметрии и командной радиолинии. Приборный отсек был установлен на специальной ферме над баком окислителя и имел систему терморегулирования. На блоке Д был установлен двигатель 11Д58М , разработанный в НПО «Энергия» под руководством . Данный двигатель серийно изготавливается на Воронежском механическом заводе .

Модифицированный разгонный блок имел время активного существования 9 часов, и количество запусков двигателя было ограничено тремя. В настоящее время ^{[ когда? ]} используются разгонные блоки моделей ДМ-2, ДМ-2М и ДМ-03 производства РКК «Энергия» , у которых количество включений было увеличено до 5 .

Разработка

Разработка блока ДМ началась в 1969 году. Блок этой модификации с 3 августа 1973 года по 30 июля 1975 года прошёл шесть огневых испытаний, в процессе которых блок заправлялся по два-три раза, а двигатель включался по 4—5 раз. Эксплуатируется с РН «Протон» с 1974 года.

Характеристики

• Масса блока ДМ сухая: 3420 кг
• Масса элементов, отделяемых в полёте: 1090 кг
• Масса КА, выводимых на ГСО: до 2600 кг
• Заправляемый запас компонентов топлива: 15 050 кг
• Длина: 6280 мм
• Ширина (диаметр): 3700—4100 мм
• Тяга двигателя 11Д58М (в пустоте): 8550 кгс
• Удельная тяга (в пустоте): 361 с

Блок ДМ состоит из: маршевого двигателя; двух двигательных установок стабилизации и ориентации; сферического бака окислителя; тороидального бака горючего; приборного отсека; аппаратуры командно-измерительного комплекса; отделяемых в полете нижнего и среднего переходников.

Подтвержденная надежность двигателя 0,997 при доверительном уровне 0,9. Каждый двигатель проходит контрольные испытания без переборки с использованием прогрессивных средств диагностирования технического состояния.

Коммерческие блоки

Разработка коммерческих блоков на базе блока ДМ началась в 1993 году. Коммерческие блоки получили обозначение в виде двух исходных букв ДМ и номера модификации, связанных с необходимостью доработки под конкретную иностранную коммерческую нагрузку В конструкторской документации этот номер пишется сразу после букв ДМ без пробела, в отличие от официальных названий блоков 11С861-01, принятых военно-космическими силами (ВКС). В официальных названиях исходные буквы и номер модификации пишутся через дефис (Д-2, ДМ-2, ДМ-2М). Существование двух систем похожих обозначений породило немало путаницы.

Первоначально каждый разгонный блок проектировался под конкретную полезную нагрузку. Это объяснялось небольшим количеством контрактов на коммерческие запуски с помощью РН « Протон-К », ограниченных квотой в пять пусков. В порядке заключения контрактов блоки получили обозначения: для КА — ДМ1, для трёх пусков КА Iridium — ДМ2, для КА — ДМ3 и для КА — ДМ4. В связи с тем, что крепление семи КА Iridium требовало установки диспенсера большого диаметра, в качестве прототипа блока ДМ2 был взят не 11С861-01, а ещё не использовавшийся тогда РБ . На этом блоке верхняя силовая ферма, на которой крепится адаптер системы разделения, имеет больший диаметр, чем на блоках серии 11С861.

ДМ3

ДМ3 — коммерческий вариант блока ДМ, изначально предназначавшийся для вывода КА типа . Разгонным блоком ДМ3 было успешно выведено множество иностранных коммерческих спутников. 25 декабря 1997 года КА Asiasat-3 не был выведен на заданную орбиту из-за неисправности РБ.

ДМ4

ДМ4 — коммерческий вариант блока ДМ, изначально предназначавшийся для вывода КА типа .

Блок ДМ-2 (11С861)

Блок ДМ-2 использует однокамерный двигатель 11Д58M на компонентах топлива жидкий кислород — керосин. Первый запуск блока ДМ-2 состоялся 12 октября 1982 года, когда на близкую к круговой орбиту были выведены два первых спутника серии «Ураган» и габаритно-весовой макет третьего спутника. . Разгонный блок ДМ-2 успешно вывел международную астрофизическую обсерваторию « Интеграл ».

Блок ДМ-2М (ДМ-2-01, 11С861-01)

Блок ДМ-2М имеет повышенные энергетические характеристики и использует двигатель 11Д58С . Эта модификация ДУ в качестве горючего использует синтетический керосин («синтин»). Новая модификация блока 11С861-01 впервые использовалась 20 января 1994 года. Этот блок отличается от своего предшественника уменьшением в некоторых местах числа слоев теплоизоляционного покрытия, изменениями в системе управления и пр. За счет этого масса блока снизилась на 120 кг. Массу же выводимых на стационарную орбиту аппаратов удалось поднять до 2500 кг. Разгонный блок 11С861-01 использовался для выведения российских спутников «Экспресс».

Блок ДМ-03 (11С861-03)

Блок ДМ-03 — один из основных российских разгонных блоков, предназначенных для проведения запусков космических аппаратов с низкой околоземной на высокоэнергетические орбиты, включая геостационарную, высококруговые и высокоэллиптические орбиты, а также отлетные траектории к Луне и планетам Солнечной системы .

Блок 14С48 («Персей»)

14С48 — модернизированный вариант разгонного блока 11С861-03 с двигателем 11Д58М, который создавался в рамках ОКР «Двина-ДМ» по заказу Роскосмоса для РН «Протон-М» с последующей адаптацией его к « Ангаре-А5 » и другим перспективным РН тяжелого класса . Но поскольку эксплуатация «Протонов» должна завершиться в 2026 году, работы по ОКР «Двина-ДМ» были прекращены, и дальнейшая модернизация разгонного блока проводится уже в рамках ОКР «Персей-КВ» только для РН «Ангара-А5». Так, ОКР «Персей-КВ» предполагает создание комплекса разгонного блока для «Ангары-А5» на космодроме Плесецк. В перспективе, согласно Федеральной космической программе России на 2016—2025 годы, аналогичный комплекс (ОКР «Орион») будет строиться на космодроме Восточный.

При создании базового модуля разгонного блока 14С48 были использованы наработки с РБ 11С861-03, 452ГК и 314ГК.А18. Так, в новом «разгоннике» увеличены топливные баки, изменилась пневмогидросистема. Его отработкой изначально занимался ОАО «Красмаш», но впоследствии производство было передано Воронежскому механическому заводу.

В начале декабря 2018 года «Красмаш» отгрузил первый летный образец 14С48 . В 20-х числах декабря в РКК «Энергия», которая является разработчиком 14С48, с завода «Красмаш» был доставлен базовый модуль первого разгонного блока. В 2019 году в ЦНИИмаш намечаются вибропрочностные испытания макета нового разгонного блока. В течение 2019 года году специалистам РКК «Энергия» предстоит дооборудовать и испытать РБ 14С48 перед предстоящим в четвёртом квартале 2019 года использованием в ходе второго пуска ракеты «Ангара-А5» . В декабре 2020 года стало известно, что запуск «Ангары-А5» с РБ «Персей» состоится в 2021 году.

27 декабря 2021 года с космодрома Плесецк состоялся третий испытательный пуск тяжёлой ракеты-носителя «Ангара-А5» с разгонным блоком «Персей». РБ «Персей» с макетом полезной нагрузки штатно отделился от ракеты-носителя, но не вышел на заданную геостационарную орбиту высотой 36 тыс. км . По данным Командования воздушно-космической обороны Северной Америки ( NORAD ) на низкой околоземной орбите высотой 179 × 201 км появился объект 50505/2021-133A, элементы орбиты которого соответствуют времени запуска «Ангары-А5». Спустя двое суток после запуска «Ангары» на сайте celestrak.com, отслеживающем околоземные объекты, фиксируемые NORAD, присутствовали уже 4 объекта .

Блок ДМ-УЗ (14С49)

14С49 — дальнейшая модернизация разгонного блока 14С48 с двигателем 11Д58МФ с улучшенными энергетическими характеристиками и увеличенной заправкой топливом для использования в пусках «Ангары-А5» (не ранее третьего пуска в рамках летно-конструкторских испытаний данной РКН) .

Характеристики

• Масса блока ДМ сухая: 3140 кг ,

в том числе сбрасываемые отсеки:

• средний переходный отсек 700 кг
• съемный отсек 250 кг
• нижний переходник 290 кг
• Заправляемый запас компонентов топлива: 18 900 кг
• Компоненты топлива: жидкий кислород и нафтил
• Длина: 6160 мм
• Ширина (диаметр): 4100—4350 мм
• Тяга двигателя 11Д58МФ (в пустоте): 5000 кгс
• Удельная тяга (в пустоте): 372 с

Блок ДМ-5 (17C40)

Блок ДМ-5 — модификация блока ДМ, разработанная для выведения на орбиту тяжёлых космических аппаратов серии « Аракс ».

Блок ДМ-SL

Блок ДМ-SL — модификация блока ДМ, предназначавшаяся в качестве разгонного блока РН « Зенит-3SL », которая используется для запусков по проекту Sea Launch . Считается ^{[ кем? ]} одним из самых «точных» разгонных блоков.

Блок ДМ-SL создан на основе РБ 315ГК, разработанного в РКК «Энергия» в 1980-х годах для РН «Зенит-3». Первый лётный блок ДМ-SL успешно выполнил свою задачу во время демонстрационного запуска РН «Зенит-3SL». Блоки ДМ-SL выпускаются с 1997 года параллельно с РБ ДМ3. В будущем невостребованные блоки серии ДМ3 тоже могут быть переделаны в РБ ДМ-SL.

Характеристики

• Масса конструкции полностью собранного блока: 3,5 т
• Заправляемый запас топлива: 15,1 т
• Тяга маршевого двигателя 11Д58М в вакууме: 8,0 тс
• Количество включений маршевого двигателя: до 5
• Масса ПГ, выводимого на ГСО: 2,5 т

Блок ДМ-SLБ

Блок ДМ-SLБ — модификация ДМ-SL, переработанная специально для РН « Зенит-3SLБ », используемой для запусков с космодрома « Байконур » по проекту « Наземный старт ». Впервые был использован при запуске спутника « Амос-3 » в 2008 году.

Характеристики

• Масса конструкции полностью собранного блока: 3,22 т
• Заправляемый запас топлива: 14,58 т
• Тяга маршевого двигателя в вакууме: 8,103 тс
• Количество включений маршевого двигателя: до 3

Характеристики

Примечания

Литература

• Гудилин В. Е. , Слабкий Л. И. Разгонные блоки. Ядерные энергетические установки космических аппаратов. Ядерные ракетные двигатели // . — М. , 1996. — 326 с.
• Уманский С. П. Ракеты-носители. Космодромы. — М. : «Рестарт», 2001.
• Лантратов К. // « Новости космонавтики » : журнал. — 1994. — 18 ноября ( № 23 ). — С. 36—37 .

Для улучшения этой статьи желательно : Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники , подтверждающие написанное . После исправления проблемы исключите её из списка. Удалите шаблон, если устранены все недостатки.

Ссылки

• (неопр.) . РКК «Энергия» .
• (неопр.) . « Красноярский машиностроительный завод ».
• Gunter Dirk Krebs. (англ.) . Gunter's Space Page .
• Anatoly Zak. (англ.) . RussianSpaceWeb.com .