Первая ступень (боковые блоки)

Краткое техническое описание РН «Союз – У»

Трехступенчатая РН «Союз-У» (11А511У) среднего класса служит для выведения на низкие круговые и эллиптические орбиты КА различного класса и типов, как автоматических, так и пилотируемых. В РН «Союз-2» полезная нагрузка больше на 950 кг от РН «Союз-У» . Отличие РН «Союз-У» от предшественников заключалось в применении двигателей первой и второй ступеней с повышенными энергетическими характеристиками. Ее стартовые комплексы расположены на космодромах Плесецк и Байконур. К настоящему времени запущено 713 РН серии 11А511У 1 (без учета 11А511У-2 и 11А511У-ФГ) при 18 аварийных пусках (еще один был частично успешным), октябрьская авария стала 19-й. Надежность РН 11А511У и ее модификаций составляет 97.5%. Очень немногие носители мира имеют столь высокие показатели надежности, если брать в расчет весь период эксплуатации, начиная с первого пуска.

Первая и вторая ступени соединены параллельно в «пакет», имеющий собственное обозначение 11С59 и состоящий из четырех боковых блоков 11С59Б, 11С59В, 11С59Г, 11С59Д и центрального блока 11С59А. При старте весь пакет 11С59 играет роль первой ступени, а после отделения боковых блоков, примерно в момент Т+118 сек после старта, центральный блок 11С59А продолжает полет до момента времени Т+285 сек, выполняя тем самым роль второй ступени (времена отделения блоков несколько отличаются для различных модификаций и мест старта).

В хвостовых отсеках всех блоков пакета установлены 4-камерные жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) открытого цикла, работающие на компонентах «жидкий кислород и керосин Т-1» с подачей от турбонасосного агрегата (ТНА). Каждый боковой блок оснащен ЖРД 11Д512 (модификация РД-107), а центральный блок – 11Д511 (модификация РД-108). Оба двигателя разработаны КБ «Энергомаш» в 1971–73 гг. на базе более ранних вариантов двигателей РД-107/108, 8Д728 и 8Д727 соответственно. Двигатель бокового блока состоит из четырех основных неподвижных камер сгорания и двух небольших качающихся рулевых камер для управления полетом на участке работы первой ступени. Двигатель центрального блока, помимо четырех основных камер, имеет и четыре рулевые камеры для управления полетом на участке работы второй ступени. Привод турбонасосного агрегата осуществляется парогазом, получаемым каталитическим разложением концентрированной (82%) перекиси водорода.

Инерциальная система управления (СУ) РН на участке полета первой и второй ступеней расположена в приборном отсеке на вершине центрального блока 11С59А. В отличие от СУ предыдущих РН – 11А57, 11А511 и 11А511М, СУ 11А511У выполнена на более совершенной для того времени элементной базе, что позволило сделать ее более компактной и существенно уменьшить объем и массу приборного отсека блока 11С59. При отклонении (по какой-либо причине) траектории полета от расчетной более чем на 7° система выдает команду на автоматическое выключение двигателей 2 (АВД).

При падении тяги ЖРД одного из боковых блоков более чем на 75% в полете происходит самопроизвольный отрыв дефектного бокового блока от пакета из-за нерасчетных нагрузок.

Третья ступень, 11С510 (блок И), соединяется с пакетом 11С59 по схеме «тандем», т.е. последовательно с помощью переходной ферменной конструкции. Ступень имеет собственную СУ и оснащена 4-камерным ЖРД 11Д55 (РД-0110), разработанным КБХА (г.Воронеж). Третья ступень работает до момента примерно Т+530 сек, до достижения заданной скорости. Через 3 сек после отсечки ДУ 3-й ступени происходит отделение КА.

На третьей ступени размещается головной блок (ГБ), технологически включающий в себя цилиндрический переходник (для КА, созданных на базе спутников «Зенит», каковыми являются «Бион», «Фотон», серия «Ресурс-Ф»), полезный груз (ПГ) и сборочно-защитный блок (СЗБ), который сбрасывается на участке полета второй ступени примерно в момент Т+161…164 сек. СЗБ для спутников серии «Ресурс-Ф» имеет индекс 11С514, для спутников «Бион», «Фотон», «Фотон-М» – 11С518.

Ракета серии «Союз-У» является не только самым массовым в мире, но и самым универсальным носителем – с ее помощью выводились и выводятся на орбиты пилотируемые корабли серий «Союз», «Союз-Т», -ТМ, -ТМА, грузовые корабли серии «Прогресс», «Прогресс М/М1» и другие КА на их базе, научные, народнохозяйственные и прикладные спутники, как по отечественным, так и по международным программам, а также КА в интересах Министерства обороны – спутники фото- и оптико-электронной разведки т.н. 3-го, 4-го, 5-го и 6-го поколений. Для всех этих аппаратов разработаны определенные СЗБ, включая ГБ с двигательными установками системы аварийного спасения (ДУ САС) пилотируемых кораблей.

В августе 1996 г. был образован международный консорциум STARSEM по продвижению носителей серии 11А511У на международный рынок услуг по запуску КА. Несколько таких пусков консорциум STARSEM уже осуществил с модификациями РН 11А511У/50КС и 11А511У/РБФ. Ведутся переговоры о возможности запуска модифицированного варианта РН 11А511У с космодрома Куру. Производство носителей серии 11А511У осуществляет Самарский ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс».

РН « СОЮЗ - У »

Основные технические характеристики РН 11А511У
(ПВБ) (с СЗБ 11С514 /518)

Организация-разработчик Филиал №3 ЦКБЭМ

Годы разработки 1969–1973

Изготовитель МЗ «Прогресс»

Полная теоретическая длина, мм 36500

Максимальный поперечный размер, мм 10303

жидкий кислород, т 191.1

керосин РГ-1, т 78.5

перекись водорода, т 7.1

жидкий азот, т 1.8

полностью заправленной РН, т 309.9

Точность выведения:

– по периоду, с +22

– по наклонению, угловые минуты +6

Рисунок 1. Основные части РКН «Союз»

Рисунок 2. Конструкция РКН «Союз»

Первая ступень (боковые блоки)

Компоненты топлива:

- окислитель жидкий кислород

- горючее РГ-1

Вспомогательные компоненты:

· для привода ТНА перекись водорода

· для наддува баков жидкий азот

Стартовая масса, т 176,8

Сухая масса, т 15,66

Длина, м 19,8

Двигатели РД-117 (х4)

Тяга на Земле, кН 814 (х4)

Тяга в пустоте, кН 1000 (х4)

Время отделения блоков от момента

«контакт подъема» («кп»), Т-0, с 117…118