Ракета-носитель «Протон-К» относится к тяжелому классу. Она разработана под руководством В.Н.Челомея на базе двухступенчатого носителя УР-500. В состав «Протона» входят ускорители I, II и III ступеней и головной блок (космическая головная часть).

Ускорители всех ступеней соединены последовательно (схема тандем). Разделение ускорителей первой и второй ступеней производится по горячей схеме, а ускорителей второй и третьей - по полугорячей.

На ускорителях всех ступеней установлены высокоэффективные маршевые ракетные двигатели с высоким давлением в камере и турбонасосной системой подачи, выполненные по схеме с дожиганием генераторного газа. Они разработаны под руководством В.П.Глушко (ЖРД I ступени) и С.А.Косберга (ЖРД II и III ступеней). Все двигатели питаются высококипящими компонентами ракетного топлива - азотным тетроксидом (окислитель) и несимметричным диметилгидразином (горючее).

Управление носителем на участке полета первой ступени осуществляется путем отклонения маршевых двигателей, закрепленных в шарнирном подвесе. Аналогично "Протон-К" управляется и на участке полета второй ступени. Управление третьей ступенью производится с помощью специального четырехкамерного рулевого двигателя.

Ракета-носитель "Протон-К" оснащена автономной инерциальной системой управления, обеспечивающей высокую точность выведения различных полезных грузoв на заданные орбиты. Она разработана под руководством Н.А.Пилюгина. Приборы системы управления размещаются в приборном отсеке, который расположен на ускорителе третьей ступени.

Ускоритель первой ступени РН «Протон-К» состоит из центрального блока и шести боковых блоков, симметрично расположенных вокруг центрального. Между боковыми блоками, в зоне хвостовых отсеков, установлены обтекатели, предназначенные для уменьшения воздействия набегающего воздушного потока на двигатели при их отклонении.

Центральный блок имеет цилиндрическую форму. Он включает в себя переходный отсек, бак окислителя и хвостовой отсек. Кабельная сеть и трубопроводы пневмогидравлической системы проложены по борту центрального блока и закрыты тремя гаргротами.

Переходный отсек состоит из фермы и проставки. Ферма соединяет ускорители первой и второй ступеней, а также обеспечивает свободный выход газов при запуске двигателей второй ступени. Ферма образована стальным шпангоутом швеллерного сечения и крестовинами, закрепленными на нем болтами. Крестовины двутаврового сечения, отштампованы из алюминиевого сплава В95. Шпангоут и крестовины имеют теплозащитное покрытие. Проставка клепаной конструкции, включает два шпангоута и обшивку. Верхний шпангоут проставки служит опорной поверхностью при транспортировке центрального блока.

Бак окислителя несущей конструкции, сварной, выполнен из алюминиевого сплава Амг-6. Бак состоит из гладкой цилиндрической обечайки, усиленной шпангоутами, и двух сферических днищ. Внутри бака окислителя смонтированы 12 продольных демпфирующих перегородок, а также датчики уровней системы синхронного опорожнения баков (СОБ) и системы контроля заправки (СКЗ). К верхнему днищу крепится кольцевой распылитель газов наддува и дренажно-предохранительный клапан. Снаружи днище закрыто теплозащитным экраном. На нижнем днище имеется шесть фланцев для расходных трубопроводов.

Хвостовой отсек центрального блока конической формы, клепаной конструкции, выполнен из сплава В95. Каркас отсека образуют шпангоуты, стрингеры из прессованных профилей и 12 продольных штампованных лонжеронов, воспринимающих тягу двигателей и нагрузки от стартовых опор. Стрингеры и лонжероны расположены по наружной поверхности корпуса. Лонжероны попарно соединены плитами, в каждой из которых имеются отверстия под дренажные и заправочные горловины. На торцах плит размещены шесть стальных стартовых опор для установки и крепления ракеты на пусковом устройстве. Внутри отсека расположена трубчатая ферма, предназначенная для крепления расходных трубопроводов и кольцевого коллектора системы наддува, к которому от каждого двигателя поступает разбавленный окислителем "мятый" турбогаз. Торцевая часть хвостового отсека закрыта экраном, предохраняющим расположенные в отсеке арматуру и коммуникации от теплового воздействия при работе двигателей. В центре торца хвостового отсека смонтирован автостык, через который осуществляется автоматическая подстыковка заправочных коммуникаций всех трех ступеней, а также пневмо- и электроразъемов. При старте РН после расстыковки соединений ходом ракеты автостык закрывается специальными крышками.

Боковые блоки ускорителя первой ступени по конструкции одинаковы. Каждый из них состоит из переднего отсека, бака горючего и хвостового отсека, в котором закреплен двигатель.

Передний отсек бокового блока клепаной конструкции, имеет коническую форму и служит аэродинамическим обтекателем бокового блока. Снаружи он покрыт теплозащитным материалом. Для доступа к размещенному в отсеке оборудованию имеются люки, и верхняя часть отсека сделана съемной.

Бак горючего сварной конструкции, изготовлен из сплава АМг-6. Он состоит из гладкой цилиндрической обечайки секционного типа, усиленной шпангоутами, и двух сферических днищ. Внутри бака установлены датчики СОБ и СКЗ, а также четыре продольные демпфирующие перегородки.

Хвостовой отсек бокового блока клепаной конструкции. Корпус отсека образуют шпангоуты, стрингерный набор из прессованных профилей, две штампованные плиты из алюминиевого сплава АК4, служащие базой для двух стальных траверс крепления двигателя, и обшивка из листов Д16-Т. Отсек закрыт теплозащитным экраном, предохраняющим коммуникации и агрегаты двигателя от нагрева при его работе.

Крепление боковых блоков к центральному блоку осуществляется в пяти поясах. Два нижних пояса имеют неподвижное соединение, остальные - подвижное. Нижние пояса осуществляют передачу усилий тяги двигателя и веса бокового блока к хвостовому отсеку центрального блока. Остальные пояса имеют соединение типа "шип-паз", допускающее продольное перемещение, и тяги, фиксирующие боковой блок в радиальном направлении. Они воспринимают усилия, возникающие в боковом направлении. Два таких пояса крепят баки горючего к баку окислителя, а третий соединяет верхнюю часть переднего отсека бокового блока с верхним шпангоутом бака окислителя.

Двигательная установка первой ступени состоит из шести автономных маршевых ЖРД РД-253. Он разработан в ОКБ-456 (ныне НПО "Энергомаш" имени В.П.Глушко) под руководством академика В.П.Глушко. Каждый ЖРД установлен на двух траверсах хвостового отсека бокового блока. Для управления вектором тяги двигатель с помощью гидропривода может отклоняться на угол до 7 градусов 30 минут. Для этого он с помощью специальных цапф в районе критического сечения камеры закреплен в подшипниках траверс.

Ускоритель второй ступени РН "Протон-К" имеет цилиндрическую форму. Он состоит из переходного, топливного и хвостового отсеков.

Переходный отсек клепаной конструкции соединяет ускорители второй и третьей ступеней. Корпус отсека образуют шпангоуты, стрингерный набор из прессованных профилей и обшивка. В верхней части отсека имеются четыре канала для отвода газов при запуске рулевого двигателя третьей ступени. В нижней части отсека установлены шесть тормозных пороховых двигателей, закрытых обтекателями.

Топливный отсек ускорителя представляет собой единый блок баков окислителя и горючего. Для уменьшения длины отсека баки имеют общее промежуточное днище. Обечайка бака окислителя гладкая, сварена из трех секций. Обечайка бака горючего состоит из четырех секций вафельной конструкции, изготовленных механическим фрезерованием. Все днища сферические, приварены к обечайкам встык через торцевые шпангоуты.

В верхней части бака окислителя установлена горизонтальная демпфирующая перегородка. Внутри бака горючего проходит расходный магистральный трубопровод окислителя, который приварен к промежуточному днищу непосредственно, а к нижнему днищу бака горючего через сильфонный компенсатор. Внутри баков установлены датчики уровней СОБ и СКЗ, укрепленные с помощью расчалок.

Заправка бака горючего производится из магистрали, общей для заправки баков горючего всех ступеней; бака окислителя - из магистрали, общей для заправки баков окислителя ускорителей второй и третьей ступеней. Все трубопроводы выведены в хвостовой отсек центрального блока первой ступени.

Хвостовой отсек второй ступени включает в себя корпус (юбку), силовой конус и защитный экран. Юбка состыкована из двух частей - верхней и нижней. Верхняя часть клепаной конструкции, состоит из стрингерного набора, шпангоутов и обшивки. Нижняя часть представляет собой ферму, аналогичную по конструкции ферме переходного отсека ускорителя первой ступени, но без кольцевого шпангоута. Крестовины нижней части юбки соединяются со шпангоутом фермы первой ступени разрывными болтами и центрирующими штырями. Силовой конус клепаной конструкции, служит для крепления двигательной фермы и передачи усилия тяги маршевых ЖРД к топливному отсеку. Он состоит из обшивки, шпангоутов и стрингеров. Стрингеры размещены с внешней стороны обшивки. Защитный экран расположен на торце отсека и обеспечивает необходимый температурный режим внутри отсека.

Двигательная установка второй ступени состоит из четырех однотипных автономных маршевых ЖРД: трех РД-0210 и одного РД-0211. ЖРД разработаны в КБХА под руководством С.А.Косберга.

На двигателе РД-0211, в отличие от РД-0210, установлены агрегаты наддува баков аналогичные агрегатам двигателя первой ступени (РД-253) - газогенератор наддува бака горючего и смеситель наддува бака окислителя. Все ЖРД с помощью цапф закреплены в ферме таким образом, что допускают отклонение любого из них на углы до 3 градусов 15 минут с помощью гидравлических приводов.

Ускоритель третьей ступени РН "Протон-К" имеет цилиндрическую форму и состоит из приборного, топливного и хвостового отсеков.

Приборный отсек клепаной конструкции имеет обшивку, подкрепленную шпангоутами и стрингерами. На шпангоутах закреплены блоки системы управления и прицеливания. Для доступа к приборам в корпусе отсека имеются люки.

Хвостовой отсек также клепаной конструкции служит для размещения четырехкамерного рулевого двигателя и крепления четырех тормозных пороховых двигателей. Корпус отсека состоит из обшивки, двух стыковочных шпангоутов и стрингерного набора. К хвостовому отсеку с помощью разрывных болтов и центрирующих штырей пристыковывается ускоритель второй ступени.

Топливный отсек ускорителя имеет конструкцию, подобную блоку баков ускорителя второй ступени. Разница заключается в том, что в этом топливном отсеке бак окислителя не имеет обечайки: он образован средним и верхним днищами, соединенными сваркой по шпангоутам, что придает ему чечевицеобразную форму. Обечайка бака горючего сварена из двух секций вафельной конструкции. Нижнее днище имеет коническую форму и воспринимает усилие тяги закрепленного на нем маршевого ЖРД. В верхней части бака окислителя установлена горизонтальная демпфирующая перегородка. Внутри бака горючего проходит наклонно установленный расходный магистральный трубопровод окислителя. Кроме того, в баках смонтированы датчики уровней СОБ и СКЗ, укрепленные с помощью расчалок.

Двигательная установка РД-0212 третьей ступени состоит из маршевого ЖРД РД-0213 и четырехкамерного рулевого ЖРД РД-0214. Маршевый двигатель РД-0213 по устройству и работе аналогичен двигателю второй ступени РД-0210 и является его модификацией - на нем с целью размещения элементов рулевого двигателя изменена компоновка подводящих магистралей и ряда агрегатов.

Рулевой двигатель РД-0214 разработан в КБХА под руководством С.А.Косберга и А.Д.Конопатова. Двигатель выполнен по схеме без дожигания с насосной системой подачи топлива на базе одного ТНА, приводимого во вращение двумя турбинами, работающими на различных (окислительном и восстановительном) газах. Выхлопные газы после турбин используются для наддува баков ускорителя. Камеры ЖРД максимально разнесены по диаметру ступени и подвешены шарнирно на цапфах. Для управления полетом ступени камеры могут отклоняться с помощью электроприводов на углы до 45 градусов.

Выведение полезных грузов РН "Протон-К" осуществляется в трехступенчатом или четырехступенчатом вариантах. В трехступенчатом варианте в состав космической головной части (КГЧ) входят полезный груз и головной аэродинамический обтекатель. Полезный груз (ПГ) устанавливается на верхний шпангоут приборного отсека ускорителя третьей ступени посредством проставки, стыкуемой болтами и центрирующими штырями. Отделение ПГ осуществляется по его стыку с проставкой при срабатывании разрывных болтов. Торможение третьей ступени производится специальными РДТТ.

В четырехступенчатом варианте в состав космической головной части входит также разгонный блок (РБ), выступающий в качестве четвертой ступени. В настоящее время на "Протоне-К" используется разгонный блок "ДМ" и его модификации. РБ размещается в специальной цилиндрической проставке. Крепление этой проставки к третьей ступени осуществляется через короткую коническую проставку, которая остается на ступени при отделении КГЧ. На верхнем торце цилиндрической проставки устанавливается головной обтекатель (ГО). В настоящее время для запуска коммерческих спутников с помощью ракеты-носителя "Протон-К" используется стандартный ГО, впервые опробованный в полете при запуске КА ASTRA-1F в апреле 1996 года. Сброс ГО осуществляется в начальный период работы ускорителя третьей ступени. Цилиндрическая проставка сбрасывается после отделения КГЧ.

Для стыковки КА с разгонным блоком "ДМ" в рамках стандартных пусковых услуг предоставляются стандартные адаптеры для интерфейсов диаметром 1194 мм и 1666 мм. Эти адаптеры были использованы при выведении КА ASTRA-1F (1666 мм) и INMARSAT-3 (1194 мм). А для одновременного выведения в одном пуске сразу семи КА IRIDIUM был разработан и изготовлен специальный диспенсер, который обеспечил не только размещение всех спутников, но и их одновременное отделение.

 

Источники

 

См. также