Возможные принципы построения малобюджетной ракеты-носителя сверхлегкого класса
Авторы: Бечаснов П.М., Ильин А.М.
Опубликовано в выпуске: #5(137)/2023
DOI: 10.18698/2308-6033-2023-5-2271
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
Рассмотрена возможность снижения стоимости разработки и пуска сверхлегкой ракеты-носителя (СЛРН) путем упрощения ее конструкции, в том числе отказа от использования насосной подачи. Сформулированы ключевые требования к СЛРН на основе анализа отечественного и мирового рынка средств выведения данного класса. Предложено применение вытеснительной подачи низкого давления, абляционно-завесного охлаждения камер сгорания двигателей, повышенной тяговооруженности ступеней для компенсации увеличивающихся потерь на противодавление, сферических баков, а также финального маневра последней ступени по завершении выведения для компенсации его погрешностей. На основе имитационной методики Таунсенда для оценки грузоподъемности ракет-носителей и упрощенной аэробаллистической модели проанализирована эффективность предлагаемых технических решений и определено их влияние на возможную массу полезной нагрузки. Показано, что построенная на указанных принципах трехступенчатая ракета приблизительно соответствует по доле полезной нагрузки иным концепциям ракет-носителей на тех же топливных компонентах.
Литература
[1] McDowell J. Space Activities in 2022. URL: https://planet4589.org/space/papers/space22.pdf (дата обращения 23.02.2023).
[2] Inside Virgin Orbit Richard Branson’s Small Satellite Bid To Match Musk And Bezos In The Billionaire Space Race.URL: https://www.forbes.com/sites/daviddawkins/2020/09/06/inside-virgin-orbit-richard-bransons-small-satellite-bid-to-match-musk-and-bezos-in-the-billionaire-space-race/?sh=433837c07ab9 (дата обращения 23.02.2023).
[3] Advanced Missions Cost Model.URL: https://www.globalsecurity.org/military/intro/reference/calc/AMCM.htm (дата обращения 23.02.2023).
[4] London J.R. LEO on the cheap methods for achieving drastic reductions in space launch costs. 1996. URL: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/79/LEOonthecheap.pdf (дата обращения 23.02.2023).
[5] Wertz J., Keith E. The Scorpius Low Cost Launch System. Presented at the 9th AIAA/USU Conference on Small Satellites, Technical Session VI: Delivery Systems, 1995.URL: http://digitalcommons.usu.edu/smallsat/1995/all1995/39/ (дата обращения 23.02.2023).
[6] Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва в первом десятилетии XXI века. (2001–2010). Москва, РКК «Энергия», 2011, 832 с.
[7] Scorpius. URL: http://www.astronautix.com/s/scorpius.html (дата обращения 23.02.2023).
[8] Bruno T. Interesting infographic on some of the Systems Engineering characteristics of LVs. URL: https://twitter.com/torybruno/status/561933155951595520 (дата обращения 23.02.2023).
[9] Muss J.A., Chakroborty S., Leyva I.A. Development of the Scorpius® LOX/Kerosene Engine Family. URL: https://smad.com/wp-content/uploads/2005/05/JANNAF_LPS_2005-Muss1.pdf (дата обращения 23.02.2023).
[10] Bauer T.P., Conger R.E., Keith E.L., Wertz J.R. Status of the Scorpius Low Cost Launch Services Program. URL: https://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2465&context=smallsat (дата обращения 23.02.2023).
[11] Kamps L. Mechanisms of Graphite Nozzle Erosion in Hybrid Rockets, 2019. URL: https://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/bitstream/2115/75906/1/KAMPS_Landon_Thomas.pdf (дата обращения 23.02.2023).
[12] Шунейко И.И. Пилотируемые полеты на Луну, конструкция и характеристики Saturn V Apollo. Итоги науки и техники, серия «Ракетостроение», т. 3. Москва, 1973. URL: https://epizodyspace.ru/bibl/raketostr3/1-3.html (дата обращения 23.02.2023).
[13] Kawanami, Osamu & Suzuki, Tomoya & Honda, Itsuro & Kawashima, Yousuke. Development of non-combustible rocket engine by using explosive boiling of liquid nitrogen. Transactions of The Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Space Technology Japan, 2009, 7. DOI: 10.2322/tstj.7.Ph_75 URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/tstj/7/ists26/7_ists26_Ph_75/_article (дата обращения 23.02.2023).
[14] Варфоломеев В.И. Копытов М.И., ред. Проектирование и испытания баллистических ракет. Москва, Оборонгиз, 1970, 392 с.
[15] Сысоева С. Тенденции рынка High-end MЭМС-датчиков инерции. Новые уровни характеристик и исполнения. URL: https://sensor-e.ru/mems/mems-datchiki-inerczii/ (дата обращения 23.02.2023).
[16] Schilling J. Launch Vehicle Performance Estimation. URL: https://silverbirdastronautics.com/LaunchMethodology.pdf (дата обращения 23.02.2023).
[17] ЖРД на 100 кгс тяги собран и готов к испытаниям. URL: https://spacelin.ru/novosti/zhrd-na-100-kgs-tyagi-sobran-i-gotov-k-ispytaniyam/ (дата обращения 23.02.2023).
[18] Начались огневые испытания прототипа двигателя второй ступени РН «Сибирь». URL: https://spacelin.ru/novosti/nachalis-ognevye-ispytaniya-prototipa-dvigatelya-vtoroy-stupeni-rn-sibir/ (дата обращения 23.02.2023).
[19] Гибридные ракетные двигатели совершенствуются. URL: https://www.nkj.ru/news/20935/ (дата обращения 23.02.2023)