Rusiška viršutinė stadija „breze-m“. Įdomūs ir mokomi: viršutinė „Breeze-M“ pakopa

Viršutinė Briz-M pakopa skirta padidinti sunkiosios klasės nešančiųjų raketų, tokių kaip Angara A5, Proton-K, galimybes,
„Proton-M“ tiek pagal krovinio, paleistos įvairiomis orbitomis, masę, tiek pagal teikiamos naudingosios apkrovos zonos tūrį.

Greitėjimo blokas Briz-M turi kompaktišką išdėstymą. Jį sudaro centrinis blokas ir jį supantis išskleidžiamasis papildomas degalų bakų blokas.

1 pav. Erdvėlaivio paleidimo naudojant Briz-M RB schema

14D30 palaikantis skystas raketinis variklis sumontuotas nišoje centrinio bloko degalų bako viduje ir gali būti įjungiamas kelis kartus. Mažos traukos skystųjų raketų varikliai, veikiantys naudojant tuos pačius degalų komponentus kaip ir pagrindinis variklis, užtikrina raketos orientaciją ir stabilizavimą pasyviose autonominio skrydžio fazėse, taip pat kuro nusėdimą bakuose pakartotinai paleidžiant pagrindinį variklį.

Inercinė valdymo sistema, sumontuota prietaisų skyriuje, esančiame centrinio bloko viršuje, valdo viršutinės pakopos ir jos borto sistemų skrydį. Viršutinėje Briz-M pakopoje taip pat sumontuota maitinimo sistema ir įranga, skirta rinkti telemetrinę informaciją ir išorinius trajektorijos matavimus.

Erdvėlaivis paleistas naudojant Briz-M viršutinę pakopą. Siekiant optimizuoti energijos sąnaudas, RB skrydžio į tikslinę orbitą schema su penkiais pagrindinio variklio (MD) įjungimais

lenktynių blokas.

Pirmasis MS RB įjungimas atliekamas praėjus 93 sekundėms po atsiskyrimo nuo LV, ko pasekoje orbitinis blokas (OB) patenka į atskaitos orbitą.

Antrasis MD įjungimas atliekamas etaloninio orbitos mazgo srityje ir užtikrina tarpinės orbitos susidarymą, kurios perigėjuje per orbitą atliekamas trečiasis ir ketvirtasis MD įjungimas, ko pasekoje orbitinis blokas paleidžiamas į perdavimo orbitą. Per pauzę tarp trečio ir ketvirto MD įjungimo iškraunami papildomi viršutinės pakopos degalų bakai (ATT). Ketvirtasis MD įjungimas atliekamas praėjus 125 s po trečiojo MD įjungimo pabaigos. Skrydis perkėlimo ir tarpinėmis orbitomis atliekamas sukant OB aplink išilginę ašį.

2 pav. – RB „Briz-M“ atliekant bandymus MIK

Pagrindinės RB "Briz-M" charakteristikos:

Bendri matmenys, m:

Ilgis, m 2 654

Skersmuo, m 4

Sausas svoris, m 2 665

Kuro komponentai:

Oksidatorius: Azoto tetroksidas

Kuras: UDMH

Pripilto kuro svoris, kg

Oksidatorius: 13 26

Kuras: 6660

Pagrindinis variklis: 14D30

Trauka, kN 20

Savitasis traukos impulsas, N*s/kg 3255

Penktasis MD RB įjungimas apsaugo OB tikslinėje orbitoje ir atliekamas perdavimo orbitos apogėjaus srityje.

Prieš atskiriant erdvėlaivį, orbitinis blokas pasukamas į erdvėlaivio atskyrimo padėtį, kuri nustatoma pagal Užsakovo reikalavimus. Erdvėlaivis atskiriamas praėjus 700 s po to, kai MD išjungiamas tikslinėje orbitoje.

Erdvėlaivio ir RB mechaninės jungtys nutrūksta atskyrimo proceso metu erdvėlaivio sandūroje su pereinamąja sistema. Nutrūkus įtempimo juostai, erdvėlaivis spyruoklinių stūmikų pagalba nustumiamas nuo RB santykiniu 0,75 m/s greičiu.

Atskyrus erdvėlaivį ir matuojant orbitos parametrus, viršutinė pakopa pašalinama iš erdvėlaivio darbo zonos ir perkeliama į saugią būseną (slėgis išleidžiamas iš visų rezervuarų).

Bendra įterpimo trukmė nuo nešančiosios raketos paleidimo momento iki erdvėlaivio atskyrimo yra 33020 sekundžių (~ 9 valandos 10 minučių).

Iš visų orbitos parametrų čia mus sudomins trys parametrai: periapsės aukštis (Žemei - perigėjus), apocentro aukštis (Žemei - apogėjus) ir polinkis:

• Apocentro aukštis yra aukščiausio orbitos taško aukštis, žymimas Ha.
• Periapsės aukštis yra žemiausio orbitos taško aukštis, žymimas Hn.
• Orbitos polinkis yra kampas tarp orbitos plokštumos ir plokštumos, einančios per Žemės pusiaują (mūsų atveju, orbitos aplink Žemę), žymimas kaip i.

Geostacionarioji orbita yra apskrita orbita, kurios periapsis ir apoapsis aukštis virš jūros lygio yra 35 786 km, o nuolydis 0 laipsnių. Atitinkamai mūsų užduotis suskirstyta į šiuos etapus: įvažiuoti į žemą Žemės orbitą, pakelti apocentrą iki 35 700 km, pakeisti polinkį iki 0 laipsnių, pakelti periapsį iki 35 700 km. Labiau apsimoka keisti orbitos polinkį ties apocentru, nes ten palydovo greitis mažesnis, o kuo mažesnis greitis, tuo mažiau delta-V reikia taikyti jam pakeisti. Viena iš orbitinės mechanikos gudrybių yra ta, kad kartais apsimoka pakelti apocentrą daug aukščiau nei norima, pakeisti ten polinkį, o vėliau apocentrą nuleisti iki norimo. Apocentro pakėlimas ir nuleidimas virš norimo + polinkio pokytis kaštai gali būti mažesni nei polinkio pokytis norimo apocentro aukštyje.

Skrydžio planas

Pagal Briz-M scenarijų būtina paleisti 2007 metais paleistą Švedijos ryšių palydovą Sirius-4. Per pastaruosius metus jis jau buvo pervadintas, dabar jis yra „Astra-4A“. Jo pašalinimo planas buvo toks:


Aišku, kad rankiniu būdu patekę į orbitą prarandame balistinius skaičiavimus atliekančių mašinų tikslumą, tad mūsų skrydžio parametrai turės gana didelių paklaidų, tačiau tai nėra baisu.

1 etapas. Įvažiavimas į atskaitos orbitą

1 etapas užtrunka nuo programos paleidimo iki patekimo į žiedinę orbitą, kurios aukštis yra maždaug 170 km ir nuolydis 51 laipsnis (skausmingas Baikonūro platumos palikimas; jei paleista iš pusiaujo, iškart būtų 0 laipsnių ).
Scenarijus Proton LV / Proton M / Proton M – Breeze M (Sirius 4)

Nuo treniruoklio įkrovimo iki viršutinės pakopos atskyrimo nuo trečios pakopos galima grožėtis vaizdais – viskas daroma automatiškai. Nebent jums reikia perjungti fotoaparato fokusavimą į raketą iš vaizdo nuo žemės (paspauskite F2į vertes kairėje viršuje absoliuti kryptis arba pasaulinis rėmas).
Veisimo metu rekomenduoju pereiti prie „vidaus“ vaizdo. F1, pasiruoškite tam, kas mūsų laukia:


Beje, „Orbiter“ galite pristabdyti Ctrl-P, tai gali būti jums naudinga.
Keletas paaiškinimų apie mums svarbių rodiklių reikšmes:


Po trečiosios pakopos atsiskyrimo atsiduriame atviroje orbitoje su grėsme nukristi į Ramųjį vandenyną, jei elgsimės lėtai ar neteisingai. Kad išvengtume tokio liūdno likimo, turėtume patekti į atskaitos orbitą, kuriai turėtume:

1. Sustabdykite bloko sukimąsi paspausdami mygtuką 5 numeris. T.N. KillRot režimas (sustabdyti sukimąsi). Užfiksavus padėtį, režimas automatiškai išsijungia.
2. Mygtuku perjunkite vaizdą atgal į vaizdą į priekį C.
3. Perjunkite priekinio stiklo indikatorių į orbitinį režimą (Orbit Earth viršuje), paspausdami mygtuką H.
4. Raktai 2 numeris(atsikelti) 8 numeris(nuleisti) 1 numeris(pasukite į kairę), 3 numeris(pasukite į dešinę), 4 numeris(sukite į kairę), 6 numeris(sukite į dešinę) ir 5 numeris(sustabdyti sukimąsi) pasukite bloką judėjimo kryptimi maždaug 22 laipsnių kampu ir užfiksuokite padėtį.
5. Pradėkite variklio užvedimo procedūrą (pirmiausia Skaičius +, tada nepaleisdamas, Ctrl).

Jei viską padarysite teisingai, paveikslėlis atrodys maždaug taip:


Užvedus variklį:

1. Sukurkite pasukimą, kuris fiksuos žingsnio kampą (pora paspaudimų Num 8 ir kampas pastebimai nepasikeis).
2. Kai variklis veikia, palaikykite nuolydžio kampą 25–30 laipsnių diapazone.
3. Kai periapsis ir apocenter reikšmės yra 160-170 km, išjunkite variklį mygtuku Num*.

Jei viskas klostysis gerai, bus kažkas tokio:


Baisiausia nervingiausia dalis, esame orbitoje, nėra kur kristi.

2 etapas. Įėjimas į tarpinę orbitą

Dėl mažo traukos ir svorio santykio apocentrą tenka pakelti iki 35 700 km dviem etapais. Pirmas etapas – įvažiavimas į tarpinę orbitą, kurios apocentras ~5000 km. Problemos specifika ta, kad reikia įsibėgėti, kad apocenteras neatsidurtų toliau nuo pusiaujo, t.y. reikia įsibėgėti simetriškai pusiaujo atžvilgiu. Išvesties schemos projekcija į Žemės žemėlapį mums padės:


Neseniai išleisto Turksat 4A paveikslėlis, bet tai nesvarbu.
Pasiruošimas įvažiuoti į tarpinę orbitą:

1. Kairįjį daugiafunkcį ekraną perjunkite į žemėlapio režimą ( Kairė Shift F1, Kairė pamaina M).
2. R, sulėtinti 10 kartų T) palaukite, kol skrisite virš Pietų Amerikos.
3. Orientuokite bloką prograde (nosies judėjimo kryptimi) padėtyje. Galite paspausti mygtuką [ , kad tai būtų daroma automatiškai, bet čia tai nėra labai efektyvu, geriau tai padaryti rankiniu būdu.
4. Pasukite bloką žemyn, kad išlaikytumėte progresinę padėtį

Tai turėtų atrodyti maždaug taip:


27 laipsnių platumos srityje reikia įjungti variklį ir, išlaikant progradės padėtį, skristi, kol pasieksite 5000 km apocentrą. Galite įjungti 10 kartų pagreitį. Pasiekę 5000 km tašką, išjunkite variklį.

Muzika, mano nuomone, labai tinka įsibėgėjimui orbitoje

Jei viskas buvo gerai, gausime kažką panašaus į:

3 etapas. Įėjimas į perdavimo orbitą

Labai panašus į 2 etapą:

1. Greitinant laiką (10 kartų pagreitinti R, sulėtinti 10 kartų T, galite saugiai paspartinti iki 100x, nerekomenduoju 1000x) palaukite, kol skrisite virš Pietų Amerikos.
2. Nukreipkite bloką į prograde (nosies judėjimo kryptimi) padėtį.
3. Pasukite bloką žemyn, kad išlaikytumėte progresinę padėtį.
4. 27 laipsnių platumos srityje reikia įjungti variklį ir, išlaikant progresinę padėtį, skristi, kol pasieksite 35 700 km apocentrą. Galite įjungti 10 kartų pagreitį.
5. Kai išoriniame degalų bake baigiasi degalai, paspausdami nustatykite jį iš naujo D. Vėl užveskite variklį.

Degalų bako atstatymas, matomas nusodinimo variklių veikimas


Rezultatas. Atkreipkite dėmesį, kad aš skubėjau išjungti variklį, apocentras yra 34,7 tūkst. Tai nėra baisu, dėl eksperimento grynumo mes jį paliksime taip.


Gražus vaizdas

4 etapas. Orbitos polinkio keitimas

Jei viską padarėte su nedidelėmis klaidomis, tada apocenteras bus šalia pusiaujo. Procedūra:

1. Greitėjant iki 1000 kartų, laukite artėjimo prie pusiaujo.
2. Nukreipkite bloką statmenai skrydžiui aukštyn, žiūrint iš orbitos išorės. Tam tinka automatinis režimas Nml+, kuris įjungiamas paspaudus mygtuką ; (dar žinomas kaip ir)
3. Įjunkite variklį.
4. Jei po polinkio nulio nustatymo manevro liko degalų, galite jį išleisti periapsiui pakelti.
5. Pasibaigus kurui, naudokite mygtuką J atskirti palydovą, atskleisti jo saulės baterijas ir antenas Alt-A, Alt-S

Pradinė padėtis prieš manevrą


Po manevro

5 etapas. Nepriklausomas palydovo paleidimas į GEO

Palydovas turi variklį, kuriuo galima pakelti periapsį. Norėdami tai padaryti, periapsio srityje mes palaipsniui orientuojame palydovą ir įjungiame variklį. Variklis silpnas, reikia kartoti kelis kartus. Jei viską padarysite teisingai, palydovui vis tiek liks maždaug 20% ​​kuro, kad ištaisytų orbitos trikdžius. Realiai Mėnulio ir kitų veiksnių įtaka lemia tai, kad palydovų orbita yra iškraipoma, o norint palaikyti reikiamus parametrus tenka eikvoti kurą.
Jei viskas jums pavyko, paveikslėlis atrodys maždaug taip:

Na, nedidelė iliustracija to, kad GEO palydovas yra virš vienos vietos Žemėje:

Turksat 4A paleidimo diagrama, palyginimui

Viršutinių pakopų Briz šeima – Briz-M, Briz-KM – yra įrenginio, sukurto po SSRS žlugimo, pavyzdys. Šio vystymosi priežastys buvo kelios:

• UR-100 ICBM pagrindu buvo sukurta konversijos raketa „Rokot“, kuriai praverstų viršutinė pakopa (UR).
• Protone paleidimui į geostacionarią orbitą buvo naudojamas DM RB, kuris naudojo „deguonies ir žibalo“ porą „nevietinę“ protonui, turėjo tik 7 valandų autonominio skrydžio laiką, o jo naudingoji apkrova galėjo būti padidintas.

„Breeze“ šeimos viršutinių etapų kūrėjas yra federalinė valstybinė vieninga įmonė „Valstybinis kosmoso tyrimų ir gamybos centras, pavadintas M. V. Chruničevo vardu“. 1990–1994 m. vyko bandomieji paleidimai, o 2000 m. gegužės–birželio mėnesiais – abiejų „Briz“ modifikacijų skrydžiai – „Briz-KM“ skirta „Rokot“ ir „Briz-M“ su „Proton“. Pagrindinis skirtumas tarp jų yra tai, kad Brize-M yra papildomi išleidžiami degalų bakai, kurie užtikrina didesnę būdingą greičio ribą (delta-V) ir leidžia paleisti sunkesnius palydovus.

„Breeze“ šeimos blokai išsiskiria labai tankiu išdėstymu:

Techninių sprendimų ypatybės:

• Variklis yra bako „stiklo“ viduje
• Cisternų viduje taip pat yra helio cilindrai, skirti slėgiui
• Kuro ir oksidatoriaus bakai turi bendrą sienelę (dėl UDMH/AT poros naudojimo tai nesukelia techninių sunkumų), bloko ilgis nepadidėja dėl talpyklos skyriaus.
• Cisternos yra laikančiosios - nėra jėgos santvarų, kurios pareikalautų papildomo svorio ir padidintų ilgį
• Išleidžiami bakai iš tikrųjų yra pusė etapo, o tai, viena vertus, reikalauja papildomo svorio ant sienelių, kita vertus, leidžia padidinti būdingą greičio ribą išmetant tuščius bakus.

Tankus išdėstymas taupo geometrinius matmenis ir svorį, tačiau turi ir trūkumų. Variklis, kuris veikiant išskiria šilumą, yra labai arti bakų ir vamzdynų.

Aukštesnės (1-2 laipsniais, pagal specifikaciją) degalų temperatūros ir didesnio variklio šiluminio intensyvumo derinys eksploatacijos metu (taip pat pagal specifikaciją) lėmė oksidatoriaus užvirimą, turbokompresoriaus turbinos aušinimo sutrikimą. skysto oksidatoriaus ir jo veikimo sutrikimo, dėl kurio 2012 metų gruodį paleidžiant palydovą Yamal-402 įvyko avarija RB.

RB varikliuose naudojamas trijų tipų variklių derinys: pagrindinis S5.98 (14D30) su 2 tonų trauka, keturi korekciniai varikliai (iš tikrųjų tai yra nusodinimo varikliai, iškrovimo varikliai), kurie įjungiami prieš užvedant pagrindinį variklį. degalams nusodinti ant bakų dugno ir dvylika orientacinių variklių, kurių trauka yra 1,3 kg. Pagrindinis variklis turi labai aukštus parametrus (slėgis degimo kameroje ~100 atm, savitasis impulsas 328,6 s) nepaisant atviros konstrukcijos. Jo „tėvai“ stovėjo Marso stotyse „Phobos“, o jo „seneliai“ stovėjo Mėnulio nusileidimo stotyse, tokiose kaip „Luna-16“. Varomasis variklis gali būti patikimai įjungtas iki aštuonių kartų, o aktyvus įrenginio eksploatavimo laikas yra ne trumpesnis nei para.

Visiškai įkrauto agregato masė iki 22,5 tonos, naudingoji apkrova siekia 6 tonas. Tačiau bendra bloko masė po atskyrimo nuo trečiosios paleidimo raketos pakopos yra šiek tiek mažesnė nei 26 tonos. Įstačius į geotransferinę orbitą, RB yra per mažai degalų, o pilnai užpildytas bakas, skirtas tiesiogiai įterpti į geostacionarią orbitą, atneša daugiausiai 3,7 tonos naudingosios apkrovos įrenginio traukos ir svorio santykis yra lygus ~ 0,76. Tai yra Breeze RB trūkumas, bet mažas. Faktas yra tas, kad po atskyrimo RB+PN yra atviroje orbitoje, todėl papildomai įterpti reikia impulso, o maža variklio trauka sukelia gravitacinius nuostolius. Gravitacijos nuostoliai yra maždaug 1-2%, o tai yra gana maža. Be to, ilgas variklio veikimo laikotarpis padidina patikimumo reikalavimus. Kita vertus, pagrindinio variklio garantuotas veikimo laikas yra iki 3200 sekundžių (beveik valanda!).

Briz-KM viršutinės pakopos veikimo charakteristikos

• Sudėtis - Monoblokas su kūgio formos bako skyriumi ir varomuoju varikliu, esančiu bako nišoje „G“.
• Taikymas: kaip Rokot raketos dalis kaip trečiasis etapas
• Pagrindinės savybės - Galimybė manevruoti skrydžio metu.
• Pradinė masė, t - 6,475
• Kuro rezervas (AT+UDMH), t - iki 5,055
• Variklių tipas, skaičius ir vakuuminė trauka:
  • Skystas raketinis variklis 14D30 (1 vnt.), 2,0 tf (priežiūra),
  • Skysčių raketų variklis 11D458 (4 vnt.) po 40 kgf (korekciniai varikliai),
  • 17D58E (12 vnt.) po 1,36 kgf (požiūrio ir stabilizavimo varikliai)

• Maksimalus autonominio skrydžio laikas, valanda. – 7
• Pirmojo skrydžio metai – 2000 gegužė

Briz-M viršutinės pakopos taktinės ir techninės charakteristikos

• Sudėtis – Viršutinė pakopa, susidedanti iš centrinio bloko, paremto Briz-KM RB, ir jį supančio toroido formos išmetamo papildomo kuro bako.
• Taikymas – kaip nešančiosios raketos „Proton-M“, „Angara-A3“ ir „Angara-A5“ raketų dalis
• Pagrindinės savybės
  • itin maži matmenys;
  • galimybė paleisti sunkius ir didelius erdvėlaivius;
  • Galimybė ilgai dirbti skrydžio metu

• Pradinis svoris, t - iki 22,5
• Kuro rezervas (AT+UDMH), t - iki 20
• Pagrindinio variklio įjungimų skaičius – iki 8
• Maksimalus autonominio skrydžio laikas, valanda. - mažiausiai 24 (pagal TTZ)

Gera reakcija į Orbiter kosminį treniruoklį ir mažiausiai du šimtai žmonių, kurie susidomėjo ir atsisiuntė jo priedus, paskatino mane pratęsti edukacinių ir žaidimų straipsnių seriją. Taip pat noriu palengvinti perėjimą nuo pirmojo straipsnio, kuriame viskas daroma automatiškai, nereikalaujant jūsų veiksmų, prie savarankiškų eksperimentų, kad nesibaigtumėte juokais apie pelėdos piešimą. Šis straipsnis turi šiuos tikslus:

• Papasakokite apie Breeze viršutinių pakopų šeimą
• Pateikite idėją apie pagrindinius orbitos judėjimo parametrus: apocenterą, periapsis, orbitos polinkį
• Suteikite supratimą apie orbitinės mechanikos pagrindus ir paleidimus į geostacionarią orbitą (GEO)
• Pateikite paprastą vadovą, kaip valdyti treniruoklio rankinį išėjimą iš GSO

Įvadas

Mažai apie tai galvojama, tačiau Briz šeimos viršutinių pakopų – Briz-M, Briz-KM – pavyzdys yra įrenginio, sukurto po SSRS žlugimo. Šio vystymosi priežastys buvo kelios:

• UR-100 ICBM pagrindu buvo sukurta konversijos raketa „Rokot“, kuriai praverstų viršutinė pakopa (UR).
• Protone paleidimui į geostacionarią orbitą buvo naudojamas DM RB, kuris naudojo „deguonies ir žibalo“ porą „nevietinę“ protonui, turėjo tik 7 valandų autonominio skrydžio laiką, o jo naudingoji apkrova galėjo būti padidintas.

1990–1994 m. vyko bandomieji paleidimai, o 2000 m. gegužės–birželio mėnesiais – abiejų „Briz“ modifikacijų skrydžiai – „Briz-KM“ skirta „Rokot“ ir „Briz-M“ su „Proton“. Pagrindinis skirtumas tarp jų yra tai, kad Brize-M yra papildomi išleidžiami degalų bakai, kurie užtikrina didesnę būdingą greičio ribą (delta-V) ir leidžia paleisti sunkesnius palydovus. Štai nuotrauka, kuri puikiai iliustruoja skirtumą:

Dizainas

„Breeze“ šeimos blokai išsiskiria labai tankiu išdėstymu:

Išsamesnis brėžinys

Atkreipkite dėmesį į techninius sprendimus:

• Variklis yra bako „stiklo“ viduje
• Cisternų viduje taip pat yra helio cilindrai, skirti slėgiui
• Kuro ir oksidatoriaus bakai turi bendrą sienelę (dėl UDMH/AT poros naudojimo tai nesukelia techninių sunkumų), bloko ilgis nepadidėja dėl talpyklos skyriaus.
• Cisternos yra laikančiosios - nėra jėgos santvarų, kurios pareikalautų papildomo svorio ir padidintų ilgį
• Išleidžiami bakai iš tikrųjų yra pusė etapo, o tai, viena vertus, reikalauja papildomo svorio ant sienelių, kita vertus, leidžia padidinti būdingą greičio ribą išmetant tuščius bakus.

Tankus išdėstymas taupo geometrinius matmenis ir svorį, tačiau turi ir trūkumų. Pavyzdžiui, variklis, kuris veikiant išskiria šilumą, yra labai arti bakų ir vamzdžių. O aukštesnės (1–2 laipsniais, pagal specifikaciją) degalų temperatūros ir didesnio variklio šiluminio intensyvumo derinys eksploatacijos metu (taip pat ir pagal specifikaciją) lėmė oksidatoriaus užvirimą, sutriko jo aušinimas. turbokompresoriaus turbiną dėl skysto oksidatoriaus ir jos veikimo sutrikimo, dėl ko 2012 m. gruodį paleidžiant Yamal-402 palydovą įvyko RB avarija.
RB varikliuose naudojamas trijų tipų variklių derinys: pagrindinis S5.98 (14D30) su 2 tonų trauka, keturi korekciniai varikliai (iš tikrųjų tai yra nusodinimo varikliai, iškrovimo varikliai), kurie įjungiami prieš užvedant pagrindinį variklį. degalams nusodinti ant bakų dugno ir dvylika orientacinių variklių, kurių trauka yra 1,3 kg. Pagrindinis variklis turi labai aukštus parametrus (slėgis degimo kameroje ~100 atm, savitasis impulsas 328,6 s) nepaisant atviros konstrukcijos. Jo „tėvai“ stovėjo Marso stotyse „Phobos“, o jo „seneliai“ stovėjo Mėnulio nusileidimo stotyse, tokiose kaip „Luna-16“. Varomasis variklis gali būti patikimai įjungtas iki aštuonių kartų, o aktyvus įrenginio eksploatavimo laikas yra ne trumpesnis nei para.
Pilnai degalų bloko masė iki 22,5 tonos, kai naudingoji apkrova ~6 tonos, bloko masė atsiskyrus nuo trečiosios paleidimo raketos pakopos bus ~28-29 tonos. Tie. Bloko traukos ir svorio santykis lygus ~0,07. Tai yra Breeze RB trūkumas, bet ne labai didelis. Faktas yra tas, kad po atskyrimo RB+ PN yra atviroje orbitoje, kuriai reikalingas impulsas papildomam įterpimui, o maža variklio trauka sukelia gravitacinius nuostolius. Be to, ilgas variklio veikimo laikotarpis padidina patikimumo reikalavimus. Kita vertus, pagrindinio variklio garantuotas veikimo laikas yra iki 3200 sekundžių (beveik valanda!).

Šiek tiek apie patikimumą

Breeze RB šeima yra labai aktyviai naudojama:

• 4 „Breeze-M“ skrydžiai „Proton-K“
• 72-asis „Breeze-M“ skrydis „Proton-M“
• 16 „Briz-KM“ skrydžių Rokote

Iš viso 92 skrydžiai 2014 m. vasario 16 d. Iš jų 5 avarijos įvyko (dalinę Yamal-402 sėkmę įvardijau kaip nelaimingą atsitikimą) dėl Briz-M kaltės ir 2 dėl Briz-KM kaltės, todėl mums patikimumas yra 92 %. Pažvelkime į avarijų priežastis išsamiau:

1. 2006 m. vasario 28 d., ArabSat 4A - priešlaikinis variklio išjungimas dėl pašalinių dalelių patekimo į hidraulinės turbinos antgalį (,), vienas gamybos defektas.
2. 2008 m. kovo 15 d., AMC-14 - priešlaikinis variklio išjungimas, aukštos temperatūros dujotiekio sunaikinimas (), jį reikėjo modifikuoti.
3. 2011 m. rugpjūčio 18 d., Express-AM4. Giroskopo stabilizuotos platformos pasukimo laiko intervalas nepagrįstai „susiaurinamas“, neteisinga orientacija (), programuotojo klaida.
4. 2012 m. rugpjūčio 6 d., Telkom 3, Express MD2. Variklio išjungimas dėl užsikimšusios stiprintuvo linijos (), gamybos brokas.
5. 2012 m. gruodžio 9 d., Jamalas-402. Variklio išjungimas dėl siurblio siurblio gedimo, nepalankių temperatūros veiksnių derinys ()
6. 2005 m. spalio 8 d., „Briz-KM“, „Cryosat“, antrosios ir viršutinės pakopos neatskyrimas, nenormalus programinės įrangos veikimas (), programuotojo klaida.
7. 2011-02-01, „Briz-KM“, Geo-IK2, nenormalus variklio impulsas, tikėtina, dėl valdymo sistemos gedimo dėl telemetrijos trūkumo, tikslios priežasties nustatyti negalima.

Jei analizuotume avarijų priežastis, tai su projektavimo problemomis ir projektavimo klaidomis siejasi tik dvi – dujotiekio perdegimas ir šildymo siurblio aušinimo gedimas. Visos kitos avarijos, kurių priežastis patikimai žinomos, yra susijusios su gamybos kokybės ir paruošimo paleidimui problemomis. Tai nenuostabu – kosmoso pramonė reikalauja itin aukštos darbo kokybės, o net ir paprasto darbuotojo klaida gali sukelti nelaimingą atsitikimą. „Breeze“ pats savaime nėra nesėkmingas dizainas, tačiau verta atkreipti dėmesį į saugos ribos trūkumą dėl to, kad, siekiant užtikrinti maksimalų RB medžiagų našumą, jos dirba arti savo fizinės jėgos ribos.

Skrendam

Atėjo laikas pereiti prie praktikos – rankiniu būdu eikite į geostacionarią orbitą „Orbiter“. Tam mums reikės:
„Orbiter“ leidimas, jei dar neatsisiuntėte jo perskaitę pirmąjį straipsnį, čia yra nuoroda.
Atsisiųskite „Proton LV“ priedą iš čia

Šiek tiek teorijos

Iš visų orbitos parametrų čia mus sudomins trys parametrai: periapsės aukštis (Žemei - perigėjus), apocentro aukštis (Žemei - apogėjus) ir polinkis:

• Apocentro aukštis yra aukščiausio orbitos taško aukštis, žymimas Ha.
• Periapsės aukštis yra žemiausio orbitos taško aukštis, žymimas Hn.
• Orbitos polinkis yra kampas tarp orbitos plokštumos ir plokštumos, einančios per Žemės pusiaują (mūsų atveju, orbitos aplink Žemę), žymimas kaip i.

Geostacionarioji orbita yra apskrita orbita, kurios periapsis ir apoapsis aukštis virš jūros lygio yra 35 786 km, o nuolydis 0 laipsnių. Atitinkamai mūsų užduotis suskirstyta į šiuos etapus: įvažiuoti į žemą Žemės orbitą, pakelti apocentrą iki 35 700 km, pakeisti polinkį iki 0 laipsnių, pakelti periapsį iki 35 700 km. Labiau apsimoka keisti orbitos polinkį ties apocentru, nes ten palydovo greitis mažesnis, o kuo mažesnis greitis, tuo mažiau delta-V reikia taikyti jam pakeisti. Viena iš orbitinės mechanikos gudrybių yra ta, kad kartais apsimoka pakelti apocentrą daug aukščiau nei norima, pakeisti ten polinkį, o vėliau apocentrą nuleisti iki norimo. Apocentro pakėlimas ir nuleidimas virš norimo + polinkio pokytis kaštai gali būti mažesni nei polinkio pokytis norimo apocentro aukštyje.

Skrydžio planas

Pagal Briz-M scenarijų būtina paleisti 2007 metais paleistą Švedijos ryšių palydovą Sirius-4. Per pastaruosius metus jis jau buvo pervadintas, dabar jis yra „Astra-4A“. Jo pašalinimo planas buvo toks:


Aišku, kad rankiniu būdu patekę į orbitą prarandame balistinius skaičiavimus atliekančių mašinų tikslumą, todėl mūsų skrydžio parametrai turės gana didelių paklaidų, tačiau tai nėra baisu.

1 etapas. Įvažiavimas į atskaitos orbitą

1 etapas užtrunka nuo programos paleidimo iki patekimo į žiedinę orbitą, kurios aukštis yra maždaug 170 km ir nuolydis 51 laipsnis (skausmingas Baikonūro platumos palikimas; jei paleista iš pusiaujo, iškart būtų 0 laipsnių ).
Scenarijus Proton LV / Proton M / Proton M – Breeze M (Sirius 4)

Nuo treniruoklio įkrovimo iki viršutinės pakopos atskyrimo nuo trečios pakopos galima grožėtis vaizdais – viskas daroma automatiškai. Nebent jums reikia perjungti fotoaparato fokusavimą į raketą iš vaizdo nuo žemės (paspauskite F2į vertes kairėje viršuje absoliuti kryptis arba pasaulinis rėmas).
Veisimo metu rekomenduoju pereiti prie „vidaus“ vaizdo. F1, pasiruoškite tam, kas mūsų laukia:


Beje, „Orbiter“ galite pristabdyti Ctrl-P, tai gali būti jums naudinga.
Keletas paaiškinimų apie mums svarbių rodiklių reikšmes:


Po trečiosios pakopos atsiskyrimo atsiduriame atviroje orbitoje su grėsme nukristi į Ramųjį vandenyną, jei elgsimės lėtai ar neteisingai. Norėdami išvengti tokio liūdno likimo, turėtume patekti į atskaitos orbitą, kuriai turėtume:

1. Sustabdykite bloko sukimąsi paspausdami mygtuką 5 numeris. T.N. KillRot režimas (sustabdyti sukimąsi). Užfiksavus padėtį, režimas automatiškai išsijungia.
2. Mygtuku perjunkite vaizdą atgal į vaizdą į priekį C.
3. Perjunkite priekinio stiklo indikatorių į orbitinį režimą (Orbit Earth viršuje), paspausdami mygtuką H.
4. Raktai 2 numeris(atsikelti) 8 numeris(nuleisti) 1 numeris(pasukite į kairę), 3 numeris(pasukite į dešinę), 4 numeris(sukite į kairę), 6 numeris(sukite į dešinę) ir 5 numeris(sustabdyti sukimąsi) pasukite bloką judėjimo kryptimi maždaug 22 laipsnių kampu ir užfiksuokite padėtį.
5. Pradėkite variklio užvedimo procedūrą (pirmiausia Skaičius +, tada nepaleisdamas, Ctrl).

Jei viską padarysite teisingai, paveikslėlis atrodys maždaug taip:


Užvedus variklį:

1. Sukurkite pasukimą, kuris fiksuos žingsnio kampą (pora paspaudimų Num 8 ir kampas pastebimai nepasikeis).
2. Kai variklis veikia, palaikykite nuolydžio kampą 25–30 laipsnių diapazone.
3. Kai periapsis ir apocenter reikšmės yra 160-170 km, išjunkite variklį mygtuku Num*.

Jei viskas klostysis gerai, bus kažkas tokio:


Baisiausia nervingiausia dalis, esame orbitoje, nėra kur kristi.

2 etapas. Įėjimas į tarpinę orbitą

Dėl mažo traukos ir svorio santykio apocentrą tenka pakelti iki 35 700 km dviem etapais. Pirmas etapas – įvažiavimas į tarpinę orbitą, kurios apocentras ~5000 km. Problemos specifika ta, kad reikia įsibėgėti, kad apocenteras neatsidurtų toliau nuo pusiaujo, t.y. reikia įsibėgėti simetriškai pusiaujo atžvilgiu. Išvesties schemos projekcija į Žemės žemėlapį mums padės:


Neseniai išleisto Turksat 4A paveikslėlis, bet tai nesvarbu.
Pasiruošimas įvažiuoti į tarpinę orbitą:

1. Kairįjį daugiafunkcį ekraną perjunkite į žemėlapio režimą ( Kairė Shift F1, Kairė pamaina M).
2. R, sulėtinti 10 kartų T) palaukite, kol skrisite virš Pietų Amerikos.
3. Orientuokite bloką prograde (nosies judėjimo kryptimi) padėtyje. Galite paspausti mygtuką [ , kad tai būtų daroma automatiškai, bet čia tai nėra labai efektyvu, geriau tai padaryti rankiniu būdu.
4. Pasukite bloką žemyn, kad išlaikytumėte progresinę padėtį

Tai turėtų atrodyti maždaug taip:


27 laipsnių platumos srityje reikia įjungti variklį ir, išlaikant progradės padėtį, skristi, kol pasieksite 5000 km apocentrą. Galite įjungti 10 kartų pagreitį. Pasiekę 5000 km tašką, išjunkite variklį.

Muzika, mano nuomone, labai tinka įsibėgėjimui orbitoje

Jei viskas buvo gerai, gausime kažką panašaus į:

3 etapas. Įėjimas į perdavimo orbitą

Labai panašus į 2 etapą:

1. Greitinant laiką (10 kartų pagreitinti R, sulėtinti 10 kartų T, galite saugiai paspartinti iki 100x, nerekomenduoju 1000x) palaukite, kol skrisite virš Pietų Amerikos.
2. Nukreipkite bloką į prograde (nosies judėjimo kryptimi) padėtį.
3. Pasukite bloką žemyn, kad išlaikytumėte progresinę padėtį.
4. 27 laipsnių platumos srityje reikia įjungti variklį ir, išlaikant progresinę padėtį, skristi, kol pasieksite 35 700 km apocentrą. Galite įjungti 10 kartų pagreitį.
5. Kai išoriniame degalų bake baigiasi degalai, paspausdami nustatykite jį iš naujo D. Vėl užveskite variklį.

Degalų bako atstatymas, matomas nusodinimo variklių veikimas


Rezultatas. Atkreipkite dėmesį, kad aš skubėjau išjungti variklį, apocentras yra 34,7 tūkst. Tai nėra baisu, dėl eksperimento grynumo mes jį paliksime taip.


Gražus vaizdas

4 etapas. Orbitos polinkio keitimas

Jei viską padarėte su nedidelėmis klaidomis, tada apocenteras bus šalia pusiaujo. Procedūra:

1. Greitėjant iki 1000 kartų, laukite artėjimo prie pusiaujo.
2. Nukreipkite bloką statmenai skrydžiui aukštyn, žiūrint iš orbitos išorės. Tam tinka automatinis režimas Nml+, kuris įjungiamas paspaudus mygtuką ; (dar žinomas kaip ir)
3. Įjunkite variklį.
4. Jei po polinkio nulio nustatymo manevro liko degalų, galite jį išleisti periapsiui pakelti.
5. Pasibaigus kurui, naudokite mygtuką J atskirti palydovą, atskleisti jo saulės baterijas ir antenas Alt-A, Alt-S

Pradinė padėtis prieš manevrą


Po manevro

5 etapas. Nepriklausomas palydovo paleidimas į GEO

Palydovas turi variklį, kuriuo galima pakelti periapsį. Norėdami tai padaryti, periapsio srityje mes palaipsniui orientuojame palydovą ir įjungiame variklį. Variklis silpnas, reikia kartoti kelis kartus. Jei viską padarysite teisingai, palydovui vis tiek liks maždaug 20% ​​kuro, kad ištaisytų orbitos trikdžius. Realiai Mėnulio ir kitų veiksnių įtaka lemia tai, kad palydovų orbita yra iškraipoma, o norint palaikyti reikiamus parametrus tenka eikvoti kurą.
Jei viskas jums pavyko, paveikslėlis atrodys maždaug taip:

Apie kosmoso treniruoklį „Orbiter“ ir mažiausiai du šimtus žmonių, kurie susidomėjo ir atsisiuntė jo priedus, kilo mintis tęsti edukacinių ir žaidimų įrašų seriją. Taip pat noriu palengvinti perėjimą nuo pirmojo įrašo, kuriame viskas daroma automatiškai, nereikalaujant jūsų veiksmų, prie savarankiškų eksperimentų, kad nesibaigtumėte pokštu apie pelėdos piešimą. Šis įrašas turi šiuos tikslus:

• Papasakokite apie Breeze viršutinių pakopų šeimą
• Pateikite idėją apie pagrindinius orbitos judėjimo parametrus: apocenterą, periapsis, orbitos polinkį
• Suteikite supratimą apie orbitinės mechanikos pagrindus ir paleidimus į geostacionarią orbitą (GEO)
• Pateikite paprastą vadovą, kaip valdyti treniruoklio rankinį išėjimą iš GSO

Įvadas

• UR-100 ICBM pagrindu buvo sukurta konversijos raketa „Rokot“, kuriai praverstų viršutinė pakopa (UR).
• Protone paleidimui į geostacionarią orbitą buvo naudojamas DM RB, kuris naudojo „deguonies ir žibalo“ porą „nevietinę“ protonui, turėjo tik 7 valandų autonominio skrydžio laiką, o jo naudingoji apkrova galėjo būti padidintas.

Dizainas

Išsamesnis brėžinys

• Variklis yra bako „stiklo“ viduje
• Cisternų viduje taip pat yra helio cilindrai, skirti slėgiui
• Kuro ir oksidatoriaus bakai turi bendrą sienelę (dėl UDMH/AT poros naudojimo tai nesukelia techninių sunkumų), bloko ilgis nepadidėja dėl talpyklos skyriaus.
• Cisternos yra laikančiosios - nėra jėgos santvarų, kurios pareikalautų papildomo svorio ir padidintų ilgį
• Išleidžiami bakai iš tikrųjų yra pusė etapo, o tai, viena vertus, reikalauja papildomo svorio ant sienelių, kita vertus, leidžia padidinti būdingą greičio ribą išmetant tuščius bakus.

Šiek tiek apie patikimumą

• 4 „Breeze-M“ skrydžiai „Proton-K“
• 72 „Briz-M“ skrydžiai „Proton-M“.
• 16 „Briz-KM“ skrydžių Rokote

1. 2006 m. vasario 28 d., ArabSat 4A - priešlaikinis variklio išjungimas dėl pašalinių dalelių patekimo į hidraulinės turbinos antgalį (,), vienas gamybos defektas.
2. 2008 m. kovo 15 d., AMC-14 - priešlaikinis variklio išjungimas, aukštos temperatūros dujotiekio sunaikinimas (), jį reikėjo modifikuoti.
3. 2011 m. rugpjūčio 18 d., Express-AM4. Giroskopo stabilizuotos platformos pasukimo laiko intervalas nepagrįstai „susiaurinamas“, neteisinga orientacija (), programuotojo klaida.
4. 2012 m. rugpjūčio 6 d., Telkom 3, Express MD2. Variklio išjungimas dėl užsikimšusios stiprintuvo linijos (), gamybos brokas.
5. 2012 m. gruodžio 9 d., Jamalas-402. Variklio išjungimas dėl siurblio siurblio gedimo, nepalankių temperatūros veiksnių derinys ()
6. 2005 m. spalio 8 d., „Briz-KM“, „Cryosat“, antrosios ir viršutinės pakopos neatskyrimas, nenormalus programinės įrangos veikimas (), programuotojo klaida.
7. 2011-02-01, „Briz-KM“, Geo-IK2, nenormalus variklio impulsas, tikėtina, dėl valdymo sistemos gedimo dėl telemetrijos trūkumo, tikslios priežasties nustatyti negalima.

Skrendam

Šiek tiek teorijos

• Apocentro aukštis yra aukščiausio orbitos taško aukštis, žymimas Ha.
• Periapsės aukštis yra žemiausio orbitos taško aukštis, žymimas Hn.
• Orbitos polinkis yra kampas tarp orbitos plokštumos ir plokštumos, einančios per Žemės pusiaują (mūsų atveju, orbitos aplink Žemę), žymimas kaip i.

Skrydžio planas

1 etapas. Įvažiavimas į atskaitos orbitą

1. Sustabdykite bloko sukimąsi paspausdami mygtuką 5 numeris. T.N. KillRot režimas (sustabdyti sukimąsi). Užfiksavus padėtį, režimas automatiškai išsijungia.
2. Mygtuku perjunkite vaizdą atgal į vaizdą į priekį C.
3. Perjunkite priekinio stiklo indikatorių į orbitinį režimą (Orbit Earth viršuje), paspausdami mygtuką H.
4. Raktai 2 numeris(atsikelti) 8 numeris(nuleisti) 1 numeris(pasukite į kairę), 3 numeris(pasukite į dešinę), 4 numeris(sukite į kairę), 6 numeris(sukite į dešinę) ir 5 numeris(sustabdyti sukimąsi) pasukite bloką judėjimo kryptimi maždaug 22 laipsnių kampu ir užfiksuokite padėtį.
5. Pradėkite variklio užvedimo procedūrą (pirmiausia Skaičius +, tada nepaleisdamas, Ctrl).

1. Sukurkite pasukimą, kuris fiksuos žingsnio kampą (pora paspaudimų Num 8 ir kampas pastebimai nepasikeis).
2. Kai variklis veikia, palaikykite nuolydžio kampą 25–30 laipsnių diapazone.
3. Kai periapsis ir apocenter reikšmės yra 160-170 km, išjunkite variklį mygtuku Num*.

2 etapas. Įėjimas į tarpinę orbitą

1. Kairįjį daugiafunkcį ekraną perjunkite į žemėlapio režimą ( Kairė Shift F1, Kairė pamaina M).
2. R, sulėtinti 10 kartų T) palaukite, kol skrisite virš Pietų Amerikos.
3. Nukreipkite bloką į padėtį išilgai orbitos greičio vektoriaus (su nosimi judėjimo kryptimi). Galite paspausti mygtuką [ , kad tai būtų daroma automatiškai, bet čia tai nėra labai efektyvu, geriau tai padaryti rankiniu būdu.

Muzika, mano nuomone, labai tinka įsibėgėjimui orbitoje

3 etapas. Įėjimas į perdavimo orbitą

1. Greitinant laiką (10 kartų pagreitinti R, sulėtinti 10 kartų T, galite saugiai paspartinti iki 100x, nerekomenduoju 1000x) palaukite, kol skrisite virš Pietų Amerikos.
2. Nukreipkite bloką į padėtį išilgai orbitos greičio vektoriaus (su nosimi judėjimo kryptimi).
3. Pasukite bloką žemyn, kad išlaikytumėte orientaciją pagal orbitos greičio vektorių.
4. 27 laipsnių platumos srityje reikia įjungti variklį ir, išlaikant stabilizavimą pagal orbitos greičio vektorių, skristi, kol pasieksite 35 700 km apocentrą. Galite įjungti 10 kartų pagreitį.
5. Kai išoriniame degalų bake baigiasi degalai, paspausdami nustatykite jį iš naujo D. Vėl užveskite variklį.

4 etapas. Orbitos polinkio keitimas

1. Greitėjant iki 1000 kartų, laukite artėjimo prie pusiaujo.
2. Nukreipkite bloką statmenai skrydžiui aukštyn, žiūrint iš orbitos išorės. Tam tinka automatinis režimas Nml+, kuris įjungiamas paspaudus mygtuką ; (dar žinomas kaip ir)
3. Įjunkite variklį.
4. Jei po polinkio nulio nustatymo manevro liko degalų, galite jį išleisti periapsiui pakelti.
5. Pasibaigus kurui, naudokite mygtuką J atskirti palydovą, atskleisti jo saulės baterijas ir antenas Alt-A, Alt-S

5 etapas. Nepriklausomas palydovo paleidimas į GEO

Na, nedidelė iliustracija to, kad GEO palydovas yra virš vienos vietos Žemėje:

Turksat 4A paleidimo diagrama, palyginimui

UPD: pasikonsultavęs su , bjaurų naminį atsekamąjį popierių iš Orbiter's Prograde/Retrograde pakeičiau realiu terminu „už/prieš orbitos greičio vektorių“
UPD2: Su manimi susisiekė Valstybinio mokslinių tyrimų ir gamybos kosmoso centro „Briza-M“ krovinių pritaikymo specialistas. Chruničevas pridėjo keletą komentarų prie straipsnio:

1. Realiai į suborbitinę trajektoriją (1 etapo pradžia) paleidžiamos ne 28 tonos, o kiek mažiau nei 26, nes viršutinė pakopa nėra pilnai pripilta degalų.
2. Gravitacijos nuostoliai yra tik 1-2%

Žymos:

• astronautika
• Orbiteris
• vėjas