В этот день… №1-28 (11-20 октября)



Александр Грищенко Богат октябрь на первые, испытательные космические полёты. Именно в середине второго осеннего месяца были испытаны первые трёхместные космические корабли Советского Союза и Соединённых Штатов Америки.
 
 
 
 
 
11 октября 1968 года – старт первого пилотируемого космического корабля «Аполлон» (Apollo, США).

К октябрю 1968 года были устранены недостатки конструкции КК «Аполлон», приведшие к катастрофе первого «Аполлона» (27.01.1967). В течение двух лет были проведены старты беспилотных вариантов кораблей с помощью РН «Сатурн-5» — «Аполлон-4» (9.11.1967) и «Аполлон-6» (4.04.1968). Мощная трёхступенчатая ракета использовалась для того, чтобы обеспечить манёвр входа в атмосферу спускаемого аппарата со второй космической скоростью. Кроме того, продолжались лётные испытания новой ракеты-носителя. Результаты беспилотных запусков не порадовали. Если с «Аполлоном-4» всё прошло успешно, то Экипаж КК «Аполлон-7» (слева направо – Дон Эйзел, Уолтер Ширра, Уолтер Каннингем)полёт «Аполлона-6» был абсолютно неудачным. При старте не работали два двигателя F-1 первой ступени (из пяти), двигатель третьей ступени не включился, а затем она «неожиданно распалась на части». Спускаемый аппарат «Аполлона» всё же вернулся на Землю. После приводнения его отправили на завод для детального изучения. Явно требовался третий испытательный полёт в беспилотном варианте, но 23 апреля 1968 года руководители программы приняли решение провести следующий полёт с участием экипажа. В первый полёт на «Аполлоне» назначили дублёров погибшего экипажа «Аполлон-1»: командир – капитан I ранга Уолтер Ширра (Walter Schirra), майор ВВС Дон Эйзел (Donn Eisele) и гражданский лётчик Уолтер Каннингем (Walter Cunningham).

РН «Сатурн-1Б» с КК «Аполлон-7» на стартеИспытательный полёт должен был показать все возможности корабля и, по возможности, выявить его недостатки. Лунный модуль в 1968 году был ещё не готов, поэтому на орбиту выводился только основной (командный) модуль «Аполлона». Для его старта хватило энергетики РН «Сатурн-1Б».

Опытный командир экипажа (Ширра единственный из американских астронавтов совершил космические полёты на «Меркурии», «Джемини» и «Аполлоне») был рад, что носителем корабля был определён «Сатурн-1Б», а не «Сатурн-5», поскольку от более опробованной ракеты, как он говорил, «можно ждать меньше неожиданностей».

Носитель не обманул надежд командира. Утром 11 октября 1968 года «Аполлон-7» вышел на орбиту. По свидетельству специалистов космодрома, это был самый благополучный старт из всех, которые состоялись до этого по программе «Аполлон». Через три часа после старта КК провёл свой первый манёвр: отстыковался от второй ступени РН, а затем Вторая ступень РН «Сатурн-1Б» на орбите во время репетиции стыковки с «Аполлоном-7»провёл с ней воображаемую стыковку, сблизившись со 150 км до 20 метров. Дальнейшее сближение было опасно: неуправляемая ступень кувыркалась.

Экипаж подошёл к своим обязанностям испытателей максимально внимательно. Набрался длинный список замечаний, правда, не очень серьёзных. Все основные манёвры на орбите были выполнены в первые три дня полёта. Это было сделано на случай сокращения длительности испытаний. Но запланированный срок полёта был выдержан – 22 октября, на 163-м витке спускаемый аппарат приводнился в Атлантическом океане. Благополучное завершение полёта позволило принять решение об облёте Луны «Аполлоном-8» до нового, 1969 года (обзор №1-04 16–31.12.2015).

Члены экипажа «Аполлона-7» больше никогда не летали в космос.


 

12 октября 1964 года – полёт вокруг Земли первого трёхместного космического корабля «Восход» (СССР).

Экипаж первого многоместного КК «Восход»В конце 1962 г., когда ещё продолжались полёты первых пилотируемых космических кораблей (КК) «Восток» (3КА), Сергей Павлович Королёв дал указание отделу №9 ОКБ-1 подготовить предложения по дальнейшему использованию этих кораблей. Было принято решение начать разработку проекта нового КК с улучшенными характеристиками – будущего «Союза». Создание принципиально нового многоместного космического корабля – сложная трудоёмкая задача на несколько лет, а руководство СССР ждало очередных космических успехов. Кроме того, работа американцев над созданием двухместного корабля «Джемини» (Gemini) не была секретом.

КК «Восход-1» (3КВ)Увеличение численности экипажа КК давало очередной приоритет Советскому Союзу, позволяло проводить больший объём экспериментальных работ за один полёт, обеспечить решение задачи выхода человека в открытый космос.

В процессе многодневных творческих споров у разработчиков ОКБ-1 постепенно вырисовывался облик многоместного КК «Восход» (3КВ) на базе одноместного «Востока». Гений С. П. Королёва проявился и тут: он не стал создавать двухместный вариант, как американцы, а сразу предложил перейти на трёхместный.

Схема размещения трёх космонавтовДля того, чтобы разместить в том же самом объёме не одного, а сразу трёх космонавтов, разработчики отказались от катапультного кресла, применяемого на «Востоках»: на траектории спуска спускаемого аппарата (СА) корабля в атмосфере Земли при достижении высоты 7 км космонавта на кресле катапультировало из СА, а затем космонавт отделялся от кресла на высоте 4 км и приземлялся самостоятельно на парашюте. СА выполнял парашютную посадку без космонавта. На «Восходах» посадку экипажа решено было проводить в СА, в котором разместили 3 облегчённых кресла с амортизаторами для уменьшения перегрузок, испытываемых человеком при посадке. Из-за ограниченного объёма СА кресла были развёрнуты на 90° по отношению к положению кресла на корабле «Восток», что делало крайне неудобным управление кораблём в ручном режиме («низ» пульта был «сбоку», и все надписи тоже были видны в вертикальном направлении). Очень сжатые сроки разработки не дали возможности устранить этот недостаток.

Сразу обозначились риски для экипажа: в случае аварии носителя на начальном участке полёта (первые 22 секунды полёта) не хватало высоты для раскрытия парашютов СА, а полётные скафандры для космонавтов были заменены на полётные костюмы (при разгерметизации СА эти костюмы защитить космонавтов не могли). В дальнейшем, на кораблях «Союз», была установлена система аварийного спасения для исключения гибели экипажа на начальном участке полёта до выхода на орбиту. КК «Восход» на сборкеНа «Восходах» была реализована система «мягкой» посадки – в состав оборудования СА добавился пороховой двигатель, закреплённый в стропах парашюта. Для включения двигателя «мягкой» посадки в днище СА был установлен щуп длиной 1,5 м, подающий сигнал при касании грунта. Это позволяло уменьшить перегрузку для СА до 1,5g. В случае несрабатывания двигателя «мягкой посадки» амортизируемые кресла помогали снизить величину перегрузки. Для дублирования тормозной двигательной установки на СА был установлен второй пороховой тормозной двигатель. Установлена была и вторая система ориентации на базе ионных датчиков. Датчики должны были обеспечивать ориентацию корабля по вектору скорости, необходимую для включения резервного двигателя. Включение резервного двигателя производилось космонавтом с пульта пилота.

Беспилотный КК «Восход» («Космос-47») был испытан в полёте 6 октября 1964 года. Никаких Слева направо: К. П. Феоктистов, Ю. А. Гагарин, В. М. Комаров, Б. Б. Егоровсерьёзных замечаний по итогам испытаний не было. А уже через шесть дней, 12.10.1964 ракетой-носителем «Восход» (11А57) был успешно выведен на орбиту КК «Восход» (3КВ) с тремя космонавтами на борту.

Подготовка экипажа к полёту началась за 4 месяца до старта. И всего за месяц до полёта был откорректирован состав первого экипажа. В него вошли: Комаров В. М. – командир корабля, Феоктистов К. П. – инженер-испытатель (проектант-разработчик корабля), Егоров Б. Б. – врач.

Корабль был выведен на орбиту с параметрами: высота в апогее – 408 км; высота в перигее – 177,5 км; наклонение — 64,82°. Полёт был рассчитан на одни сутки (запасы пищи были на трое суток) и проходил спокойно, без отказов и нештатных ситуаций. В обязанности Феоктистова входило фотографирование Земли и работы экипажа в корабле, работа с секстантом, проведение экспериментов по РН «Восход» (11А57) (двигатель III ступени РД-0107, а не РД-0110)исследованию поведения жидкости в невесомости, снятие характеристик ионных датчиков при различных углах ориентации относительно вектора скорости (зависимость «сигнал-угол»), контроль работы бортовых систем. Борис Егоров впервые в космосе брал анализы крови у космонавтов, измерял у них вариации пульса и давления, снимал биотоки мозга. Все медицинские эксперименты прошли успешно. Это был первый случай медицинского контроля экипажа в полете. Владимир Комаров участвовал вместе с Феоктистовым в эксперименте с ионными датчиками, проводил тесты ручного управления ориентацией.

В целом программа суточного полёта была перегружена, но, несмотря на обращения членов экипажа с предложением продлить полёт до двух суток, через сутки произошло приземление СА корабля. Спуск прошёл нормально, система мягкой посадки свою задачу выполнила.

РН «Восход» (11А57) отличалась от РН «Восток» третьей ступенью (блок «И»), о двигателе которой очень сжато было рассказано в обзоре №1-01 1–15.11.2015. Мы дополним эту информацию некоторыми подробностями.

Бурное развитие космонавтики в конце 50-х – начале 60-х годов ХХ века потребовало создания РН, способной выводить на околоземную орбиту объекты массой до 7000 кг. Для решения этой задачи на совещании в ОКБ-1 27 декабря 1958 года были обсуждены предварительные исходные данные для проработки ТЗ, схемы и компоновки двигателя РД-0107 тягой 298 кН для III ступени РН «Восход».

РД-0107Спроектированный высотный ЖРД работал на компонентах: окислитель – жидкий кислород, горючее – керосин Т-1. Тяга в пустоте — 298 кН, удельный импульс тяги — 3195 м/с, давление в камерах сгорания — 6,8 МПа.

Двигатель был выполнен по открытой схеме. Основная тяга создавалась четырьмя камерами, подача компонентов в которые обеспечивалась одним ТНА. Рабочим телом турбины являлись продукты сгорания газогенератора, работающего на тех же компонентах топлива, что и камеры сгорания.

Газогенераторный газ после турбины направлялся в четыре поворотных рулевых сопла, с помощью которых осуществлялась стабилизация ракеты в полёте.

Для наддува топливных баков использовались газификаторы, в которых газифицировался жидкий кислород для наддува бака окислителя, и теплообменник, в котором охлаждался газ, отбираемый из газогенератора для наддува бака горючего.

ПГС ЖРД РД-0107

ПГС ЖРД РД-0107:
1 – теплообменник; 2 – дроссель; 3 – ТНА; 4 – запальник; 5 – газогенератор; 6 – стабилизатор; 7 – клапан горючего; 8 – пиростартер; 9 – запальник; 10 – камера сгорания; 11 – сопло рулевое; 12 – ось качания; 13 – газификатор; 14 – клапан горючего; 15 – регулятор; 16 – подвод горючего в ТНА

Камеры выполнены с открытым гофром, что позволило снизить их массу.

Поддержание постоянного соотношения компонентов в газогенераторе обеспечивал стабилизатор на линии горючего газогенератора. Регулирование тяги осуществлялось регулятором, установленным на линии окислителя газогенератора. Для регулирования выработки компонентов топлива из баков ракеты на линии горючего камер сгорания устанавливался дроссель. Агрегаты управления двигателя были выполнены с пиротехническими клапанами.

Для предварительной раскрутки турбины, воспламенения компонентов топлива в камерах сгорания и газогенераторе также были применены пиротехнические средства.

Четырёхкамерная компоновка двигателя позволила при существующем диаметре ракеты обеспечить минимальную высоту с большой степенью расширения сопла.

Работы по созданию двигателя проводились в короткие сроки. К концу 1959 года были изготовлены два макета двигателя и один двигатель для холодных испытаний. А в 1960 году были уже проведены основные работы по доводке двигателя, проведены стендовые испытания в НИИХИММАШе и первые лётно-конструкторские испытания на космодроме.

Разработка двигателя велась бригадой ведущего конструктора Я. И. Гершковича, где большую работу выполнили С. Н. Лебедянцев, Л. Н. Никитин, А. Т. Буравлев, А. В. Квасников, Ю. М. Чусов. Расчётные работы проводились Г. И. Чурсиным, Ю. И. Морозовым, Е. И. Поповым. Проектирование агрегатов осуществлялось бригадами В. Р. Рубинского, И. К. Грасса, В. И. Мягкова, Ю. В. Ачкасова.

ТНА ЖРД РД-0107При создании двигателя пришлось столкнуться с рядом проблем, связанных со взрывоопасностью жидкого кислорода при соединении с органическими веществами, возгоранием деталей насоса окислителя, а также с производственными дефектами и конструктивными недоработками.

Так, имело место несколько случаев несрабатывания клапана окислителя при выходе двигателя на режим главной ступени тяги. После проведения дополнительных расчётов и экспериментальных работ, которые показали недостаточную прочность пироштока, конструкция пироузла была изменена, и дефект больше не повторялся.

В 1964 году была разработана модификация двигателя, имеющая индекс РД-0110, которая устанавливалась на третьей ступени РН «Союз». Мы обязательно расскажем о её особенностях в ближайших обзорах.

Всего за период эксплуатации РН «Восход» с 1963 по 1976 годы было произведено 299 пусков, из них 285 успешных. И в этом заслуга всех создателей РН и её систем, в том числе и двигателя третьей ступени РД-0107.


 

При подготовке материалов были использованы следующие источники:

  1. How Apollo Flew to the Moon (Second Edition). Compiled and edited by W. David Woods. – Springer, 2010.
  2. Я. Голованов. Правда о программе «APOLLO». – М.: «Яуза», «ЭКСМО-Пресс», 2000.
  3. Космические аппараты. Под общей редакцией проф. К. П. Феоктистова. – М.: Воениздат, 1983.
  4. К. Феоктистов. Траектория жизни. – М.: «ВАГРИУС», 2000.
  5. Б. Е. Черток. Ракеты и люди. Горячие дни «холодной войны» – М.: «РТСофт», 2007.
  6. Двигатели 1944-2000. Авиационные, ракетные, морские, промышленные. – М.: «АКС-Конверсалт», 2000.
  7. КБ химавтоматики. Страницы истории. – Том 1. – Воронеж, 1995.
  8. С. П. Уманский. Ракеты-носители. Космодромы. – М.: «Рестарт+», 2001.

 


« »



Оставьте свой комментарий

Вы должны быть авторизованы чтобы оставлять комментарии.

Рейтинг@Mail.ru