Московський Державний Технічний Університет ім. Н.е. Баумана

Західноєвропейські ракети-носії серії «Аріан»

Виконав: студент групи М1-42 Сергій Мельников

(E-mail: king.midas@mtu-net.ru)

Зміст:

Вступ

Характеристики ЖРД окремих ступенів

Схематичне зображення ракети-носія

Порівняння програм польоту ракет серії «Аріан»

Про конкуренції між «Спейс Шаттл» і «Аріан»

Перспективні моделі «Аріан-3» і «Аріан-4»

перспективи експлуатації

стартовий комплекс

Деякі історичні факти

П'ятий запуск (L-5)

Шостий запуск (L-6)

Плани запусків ракет-носіїв «Аріан»

Про витрати на програму «Аріан» Список літератури

Західноєвропейська організація ESA в 1983 році займалася розробкою ракет-носіїв «Аріан-2» і «Аріан-3», що представляють собою вдосконалені варіанти експлуатованої в даний час ракети-носія «Аріан-1». Ракета «Аріан-1» може вивести на орбіту з висотою перігерія 200 км, висотою апогею ~ 36 000 км і нахилом 8 ° корисне навантаження масою 1780 кг, ракета «Аріан-2» - 2210 кг, ракета «Аріан-3» - 2580 кг. Ракета «Аріан-3» є ракету «Аріан-2», додатково оснащену стартовими прискорювачами. Першою була запущена ракета «Аріан-3».

Нижче перераховуються основні відмінності ракети «Аріан-3» від ракети «Аріан-1» (на рис. 1 показано розташування елементів і вузлів ракети «Аріан-3», що мають ці відмінності).

1. Змінено форму (з конуса) на подвійний конус) носка головного обтічника, що дозволило збільшити обсяг для розміщення корисного навантаження без збільшення довжини і максимальної довжини обтічника.

2. Збільшена на 0.5 м довжина конструкції «Сільд», що розміщується під головним обтічником, що дозволяє виводити на орбіту два супутники PAM-D.

3. подовжити баковий відсік третього ступеня, що дозволило збільшити запас палива (рідкий водень і рідкий кисень) на ступені з 8 до 10.5 т.

4. Тиск в камері згоряння ЖРД НМ-7 на третьому щаблі підвищено з 30 до 35 атм.

5. Довжина сопла ЖРД третього ступеня збільшена на 0.2 м, що дозволило підвищити питомий імпульс приблизно на 4 кг * с / кг.

6. Тиск в камері згоряння ЖРД «Вікінг-4» на другому ступені збільшено з 53.5 до 58.5 атм. У цьому ЖРД, а також в ЖРД, «Вікінг-5» на першому місці, як пальне використовується не чистий несиметричний діметілгідрозін (НДМГ), а суміш НДМГ (75%) з гідразингідратом (25%), що зменшило вірогідність виникнення нестійкого горіння .

7. Модифікований межбакового відсік першого ступеня в розрахунку на кріплення підвісних твердопаливних прискорювачів.

8. Передбачено використання двох твердопаливних прискорювачів.

9. Модифікована подмоторную рама ЖРД першого ступеня в розрахунку на кріплення підвісних прискорювачів.

10. Тиск в камері згоряння ЖРД «Вікінг-5» на першому місці збільшено з 53.5 до 58.5 атм.

Характеристики ЖРД окремих ступенів і стартових прискорювачів ракети «Аріан-3»:

Порівняння програм польоту ракет «Аріан-1», «Аріан-2» і «Аріан-3»:

Витрати на розробку ракет «Аріан-2» і «Аріан-3» оцінюють приблизно в 75 млн. Дол. В

цінах 1979 року. Для порівняння вказується, що витрати на розробку ракети-носія «Аріан-1» перевищили 1 млрд. Дол. В цінах 1980 року.

Про конкуренції між МТКК «Спейс Шаттл» і західноєвропейської ракетою-носієм «Аріан»

Як уже повідомлялося, консорціум ITSO вважав за краще МТКК «Спейс Шаттл» ракеті-носію «Аріан-4-4LP» в якості носія для перших двох супутників моделі INTELSAT-6. На думку спостерігачів, однією з причин такого рішення були менші витрати в разі використання МТКК, причому NASA в даному випадку знизило вартість фрахту в порівнянні з оголошеною фіксованою величиною для періоду з 1 жовтня 1985 року по 30 вересня 1988 року. Характерно, що вперше в своїй практиці NASAзапретіло поширювати будь-яку інформацію про фінансовий бік своєї пропозиції.

Повідомляється, що в конкурентній боротьбі за надання носіїв для інших трьох супутників моделі INTELSAT-6 консорціум «Арианспейс» переглянув фінансову сторону своєї пропозиції.

Перспективні моделі «Аріан-3» і «Аріан-4»

Ракети-носії «Аріан-4» повинні використовувати навісні твердопаливні і рідинні прискорювачі. Твердопаливні прискорювачі виготовляє італійська фірма DifesaeSpazio, рідинні - західнонімецький концерн MBB / ERNO. Контракт (30 млн. Марок) на рідинні прискорювачі передбачає виготовлення шести зразків: двох для міцності і вібраційних випробувань (з середини 1984 року), двох для вогневих випробувань (в кінці 1984 року) і двох для літніх випробувань у складі першої ракети «Аріан- 4 », запуск якої був намічений на кінець 1985 року. Концерн MBB / ERNO привернув італійську фірму Aeritalia (паливні баки), бельгійську фірму SABCA (подмоторную рама, межбакового відсік і передня спідниця), французьке об'єднання Aerospatiable (система відділення) і нідерландську фірму Fokker (головний обтічник). Для спрощення конструкції прискорювача засоби управління його запалювальної пристроєм, піротехнічними пристроями та телеметричної системою розміщені в межбакового відсіку першого ступеня ракети, де

є достатній вільний об'єм. Збірка прискорювача буде проводитися на заводі концерну MBB / ERNO в Бремені (ФРН). Планується збірка в горизонтальному положенні, а не в вертикальному, як практикується в даний час для ступенів ракети «Аріан». Вказується, що в результаті витрати на складання скоротяться в чотири рази за рахунок робочих платформ та іншого спеціалізованого обладнання.

Національне управління аерокосмічних досліджень (ONERA) планує провести в аеродинамічній трубі випробування діючої масштабної моделі «Аріан-4» для оцінки аеродинамічних характеристик і спливав потоку газів двигунів. Зокрема, в 1984 році намічені випробування моделі ракети «Аріан-4-4L», яка має найкращі енергетичні характеристики з усіх варіантів ракети «Аріан-4». Модель оснащується вісьмома працюють ЖРД (чотири ЖРД першого ступеня і чотири ЖРД навісних рідинних блоків).

Твердопаливні прискорювачі для ракети «Аріан-3» розробила італійська фірма DifesaeSpazio. Перші випробування прискорювача були невдалими, всі наступні - успішними. Після восьмих випробувань, проведених 15 липня 1983, прискорювач отримав свідоцтво про льотної придатності. При сьоме випробуваннях прискорювач був встановлений вертикально, при всіх інших - горизонтально.

перспективи експлуатації

Консорціум «Арианспейс», що експлуатує західноєвропейські ракети-носії «Аріан», повідомив, що він отримав заявку на запуск цієї ракетою-носієм італійського передексплуатаційних супутника зв'язку «Італсат» в 1987 році. З урахуванням цієї заявки остаточно затверджені запуски 22 супутників ракетами-носіями «Аріан». Власники цих супутників повинні виплатити консорціуму «Арианспейс» в цілому близько 600 млн. Дол. Відзначається, що приблизно половина заявок виходить від власників корисних навантажень з неєвропейських країн. До теперішнього часу консорціум «Арианспейс» замовив 24 ракети-носія «Аріан».

стартовий комплекс

На полігоні Куру у Французькій Гвінеї споруджується другий стартовий комплекс для ракет-носіїв «Аріан».На цьому комплексі передбачається використання двох мобільних стартових столів: одного для ракет «Аріан-2» і «Аріан-3», другого для ракет «Аріан-4». Перший стіл має велику висоту, оскільки висота ракет «Аріан-2» і «Аріан-3» менше, ніж ракети «Аріан-4». Опори для ракети на стартовому столі за контрактом (3.5 млн. Фнт. Стерл. В цінах 1980 року), організації ESA створює англійська фірма BritishAerospaceDynamic. Опори для стартового столу ракет «Аріан-2» і «Аріан-3» фірма повинна поставити в кінці 1984 року для стартового столу ракет «Аріан-4» - початку 1985 року. Перший запуск ракети «Аріан-3» зі стартового комплексу ELA-2 намічений на початок 1985 року, перший запуск ракети «Аріан-4» - на грудень 1985 року.

З комплексу ELA-2 можна буде щорічно запускати 12 ракет-носіїв «Аріан» (з комплексу ELA-1 - шість). Потрібних витрати на його будівництво оцінюють в 700 млн. Франків. На будівництві зайнято 450 чоловік, з них 150 прибули із західноєвропейських країн. Будівництво ведуть французькі (52,7% від вартості робіт), західнонімецькі (22%), бельгійські (11,5%), англійські, данські, іспанські, італійські та швейцарські фірми.

Деякі історичні факти

БРИТАНІЯ

Про супутниках «Юнісат»

Цей супутник забезпечить ретрансляцію двох програм «Бі-Бі-Сі» на Великобританію і Західну Європу, а, крім того, передачу даних з високою інформативністю між абонентами Великобританії і абонентами США (в останньому випадку - з використанням в якості ретрансляторів супутників INTELSAT). Перший супутник «Юнісат» планують вивести на орбіту в початку 1986 року імовірно ракетою-носієм «Аріан-4».

БРИТАНІЯ-ФРАНЦІЯ

Про супутнику «Євростар» (ESC / «телеско I»)

Англійська фірма BAC і французька фірма Matra створили консорціум SatcomInt. Для розробки супутника «Євростар». Експериментальний зразок супутника, який отримав назви «Атос» і «ST-100», повинен бути виведений на стаціонарну орбіту в грудні 1985 року ракетою-носієм «Аріан-4» при першому її запуску.

ESA

Про супутнику ERS-1 для дослідження природних ресурсів

Західноєвропейський супутник ERS-1, призначений для дослідження природних ресурсів моря, повинен бути запущений в кінці 1987 року ракетою-носієм «Аріан-3». Цей супутник буде використовувати модифікований відсік службового обладнання, розроблений для французького супутника «Спот», призначеного для дослідження природних ресурсів суші. Модифікації піддасться енергетична установка, яка повинна забезпечити більшу потужність, також бортова рухова установка, яка повинна нести 300 кг гідразину, вдвічі більше, ніж на супутнику «Спот».

СКАНДИНАВСЬКІ КРАЇНИ

Про супутнику «Теле-Х»

Експериментальний супутник зв'язку «Теле-Х» повинен бути запущений в 1986 році ракетою-носієм «Аріан». Розрахункова точка стояння на стаціонарній орбіті - над 5˚ с.д. Маса супутника 2100 кг. Він повинен використовувати «платформу» (корпус і службові системи), розроблену для супутників TV-SAT і TDF-1. Супутник призначений для безпосереднього телевізійного мовлення на скандинавські країни з використанням діапазонів 12/18 ГГц і на передачу цифрових даних і відеоінформації з використанням діапазонів 12/14 ГГц. Розрахункова тривалість експлуатації супутника 7 років.

П'ятий запуск (L-5)

10 вересня на полігоні Куру відбувся п'ятий запуск (запуск L-5) ракети-носія «Аріан». Це був перший експлуатаційний запуск ракети (після чотирьох запусків в рамках льотно-конструкторських випробувань), при якому вона повинна була вивести на орбіту два супутники західноєвропейської організації ESA: «Марекс В» і «Сіріо II». Однак, внаслідок аварії ракети-носія, супутники на орбіту не вийшли.

На ракеті-носії «Аріан» супутник «Сіріо II» розміщувався всередині конструкції «Сільд», а супутник «Марекс В» - на цій конструкції. Маса конструкції «Сільд», яка при запуску L-5 використовувалася вперше, 185 кг, вона кріпиться болтами безпосередньо до конусу з алюмінієвого сплаву на відсіку обладнання ракети.

Для заміни цих супутників організація ESA передбачає запустити супутники «Марекс С» і «Сіріо IIB», але це буде можливо не раніше 1984 року.

Старт ракети-носія «Аріан» був призначений на 2 год 15 хв 10 вересня по Грінвічу. Фактично запуск відбувся в 2 ч 12 хв. Перші два ступені ракети-носія відпрацювали нормально. Воднево-кисневий ЖРД НМ-7 третього ступеня, відповідно до розрахункової програмою польоту, був включений в Т [1] + 285 с. В Т + 560 с було зареєстровано падіння швидкості обертання турбіни ТНА третього ступеня від 61 800 до 60 800 об / хв, а через 1 с, - до 30 000 об / хв. В Т + 610 с швидкість обертання турбіни впала до нуля. Паралельно зі зменшенням швидкості обертання турбіни знижувався тиск в камері згоряння ЖРД НМ-7, яка впала з номінального (32 атм) до нуля. ЖРД НМ-7 пропрацював 5 хв 25 с замість ~ 10 хв. В офіційному повідомленні вказувалося: «Все інші робочі параметри третього ступеня, зокрема, тиск в паливних баках і в системі наддуву відповідали розрахунковим. Таким чином, причиною аварії, мабуть, стало припинення роботи рухової установки внаслідок виходу з ладу ТНА ». У момент аварії третій ступінь з корисним навантаженням перебувала на висоті ~ 200 км і мала швидкість ~ 7 км / с, в той час як програма польоту передбачала досягнення в кінці роботи ЖРД третього ступеня швидкості 10,25 км / с, необхідної для виведення корисного навантаження на перехідну еліптичну орбіту з висотою апогею ~ 36 000 км. Ступінь з корисним навантаженням впала в Атлантичний океан.

Одним із завдань запуску L-5 було стеження за відокремилася першим ступенем ракети-носія «Аріан» для точного визначення її точки падіння. Штатна програма польоту ракет-носіїв «Аріан» передбачає підрив першого ступеня після її відділення, проте при польоті L-5 відповідна команда видана не була. Стеження за польотом відокремилася ступені здійснювалося з метою отримання інформації, важливої ​​запланованого в майбутньому порятунку ступені для її повторного використання. При запуску L-5 перший ступінь ніяких коштів спасіння не несла. Ступінь в польоті не зруйнувалася, але при падінні в океан розпалася на кілька шматків. Один з них (бак окислювача) був врятований спеціально висланим судном.

Шостий запуск (L-6)

16 червня 1983 року зі полігону Куру був здійснений шостий запуск ракети-носія «Аріан». Як корисного навантаження на ракеті були встановлені супутники ESC-I (маса 1 043 кг) для використання західноєвропейської регіональної системи зв'язку і «Амсат-Оскар Х» (маса 130 кг) для використання радіоаматорами. Запуск пройшов успішно. Супутники були виведені на орбіту з висотою перигею ~ 1500 км і висотою апогею ~ 36 000 км. Супутник «Амсат- Оскар Х» розрахований на експлуатацію протягом 3 років, ESC-I - 7 років.

Плани запусків ракет-носіїв «Аріан»

Після аварії ракети-носія «Аріан» при запуску L-5 були розроблені нові плани запусків цих ракет. Для запусків L-6, ... L-9 і L-20 повинні використовуватися ракети-носії «Аріан-1», для запусків L-10, ... L-19, L-21 і L-22 - ракети «Аріан-2» або «Аріан-3», для запуску L-23 - ракети «Аріан-4». Запуски L-6, ... L-9 здійснює західноєвропейська організація ESA, всі наступні - консорціум «Арианспейс». З січня 1985 року запуски стають частішими в зв'язку з введенням в дію другого стартового комплексу на полігоні Куру.

Американський бюлетень AerospaceDaily пише, що в разі ще однієї аварії ракети деякі організації-власники корисних навантажень можуть розірвати свої угоди з консорціумом «Арианспейс» і шукати інші носії, при цьому NASA сподівається, що вони виберуть МТКК «Спейс Шаттл». Бюлетень повідомляє, що NASA проявляє особливу зацікавленість в залученні до використання МТКК власників супутників «Уестар», ESC, «Джістар», SPC і STC.

Відповідно до початкових планів, корисним навантаженням ракети-носія «Аріан» при запуску L-6 повинен був стати науковий супутник «Екзосат», що належить західноєвропейської організації ESA. Запуск цього супутника ракетою «Аріан» не принесе організації ESA ніякого доходу, тому вона вирішила використовувати для запуску цього супутника американську ракету-носій «торада-Дельта», з тим щоб «розчистити шлях» для комерційної експлуатації ракети-носія «Аріан», що , за словами керівників організації ESA, «є основним призначенням ракети». Запуски L-7, L-8 і L-9 з супутниками моделі INTELSAT-5 відносяться саме до цієї категорії. Рішення закупити для запуску супутника «Екзосат» американську ракету-носій обумовлено і тією обставиною, що «вікно» для запуску обмежена характером наукових досліджень з використанням цього супутника. Як повідомив один з керівників організації ESA: «Не було змоги відкладати запуск супутника« Екзосат »до того часу, коли для цього вдасться виділити ракету-носій« Аріан ». Американський журнал Science повідомляє, що рішення про запуск супутника «Екзосат» американською ракетою прийнято під тиском західноєвропейських астрономів, які побоюються, зокрема, що подальша відстрочка відіб'ється на характеристиках деяких приладів. Наприклад, можуть погіршиться властивості берилієвого вікна в детекторі частинок середньої енергії.

Про витрати на програму «Аріан»

Жан-П'єр Шевенмана, міністр наукових досліджень і промисловості Франції, навів деякі дані про витрати на програму «Аріан». Загальні витрати до кінця 1985 року, тобто до завершення розробки ракети-носія «Аріан-4», складуть 8 млрд. франків (1,16 млрд. дол.). З 1973 р по 1981 р включно витрачено понад 5 млрд. Франків. На 1982 рік асигновано ~ 600 млн. Франків, на 1983 р вимагалось 1293 млн. Франків. Зі згаданої суми 5 млрд. Франків на частку Франції припадає 3,5 млрд. Франків, а всього до кінця

1985 року Франція витратить на програму «Аріан» ~ 5,55 млрд. Франків.

Шевенмана заявив також, що аварійні запуски LO-2 і L-5 привели до втрати 800 млн. Франків. У цю суму входять 450 млн. Франків, необхідних на «відновлення» супутників «Марекс В» і «Сіріо II», втрачених під час запуску L-5. Згадані аварії викликали

17 місячну затримку в роботах, а кожен зайвий місяць, згідно з повідомленням Шевенмана, обходиться в 20 млн. Франків.

література

1. Підшивка щотижневого журналу «Ракетна космічна техніка» № 1-26 за 1983 рік

2. Підшивка щотижневого журналу «Ракетна космічна техніка» № 27-52 за 1983 рік

[1] Т- момент старту.