9 10 2018

№9-10/2018
сентябрь-октябрь

• Вертолеты «Камов» над морем
• Гидросамолетостроение-2018
• Евроистребитель будущего
• МиГ-31 в Казахстане
• Премьеры Farnborough 2018

 

В продаже с 24 сентября

где купить?

Первый старт тяжелого «Фалькона». Об очередном успехе Илона Маска

Первый запуск тяжелой ракеты-носителя Falcon Heavy частной американской компании SpaceX. Космический центр им. Кенннеди, Флорида, 6 февраля 2018 г. Фото: SpaceX Первый запуск тяжелой ракеты-носителя Falcon Heavy частной американской компании SpaceX. Космический центр им. Кенннеди, Флорида, 6 февраля 2018 г. Фото: SpaceX

26 февраля 2018

6 февраля 2018 г. в 15.45 по местному времени окрестности площадки LC‑39A стартового комплекса Космического центра им. Кеннеди во Флориде – того самого, с которой в июле 1969 г. первые земляне отправились на Луну, – содрогнулись от грохота: 27 мощных двигателей, развивая суммарную тягу свыше 2300 тс, подняли из клубов дыма новую ракету Илона Маска – Falcon Heavy. Благодаря организованной онлайн-трансляции в интернете за стартом, а затем за уникальной синхронной посадкой на землю возвращаемых многоразовых боковых блоков первой ступени ракеты наблюдали миллионы людей по всему миру. Маск в очередной раз подтвердил, что частной американской компании под силу решение сложнейших технических задач, и сделал очередной важный шаг к еще более амбициозным целям, среди которых возобновление в США пилотируемых космических полетов, а в перспективе – и первые миссии к Луне и Марсу с человеком на борту. Для реализации этих проектов нужен новый тяжелый носитель – и вот теперь он у него есть. Этого момента основатель и главный конструктор компании SpaceX ждал долгих 14 лет…

На пути к сверхтяжелому носителю

Отправной точкой начала разработки компанией SpaceX сверхтяжелой ракеты-носителя (по американской классификации к таковым относятся средства выведения, способные поднять на низкую орбиту груз массой более 50 т, по отечественной – свыше 100 т) можно считать выступление Илона Маска перед сенатским комитетом по коммерции, науке и транспорту в мае 2004 г., в ходе которого он заявил: «Долговременные планы требуют создания тяжелого и, в случае наличия спроса покупателей, даже сверхтяжелого носителя». Последний поначалу виделся как простое присоединение к проектируемой базовой ракете (на тот момент – Falcon 5, чуть позже – Falcon 9) двух боковых ускорителей на базе блоков ее же первой ступени – это стандартный модульный подход, по которому делались и российская «Ангара-А5», и американская Delta IV Heavy. По расчетам, полученное средство выведения могло бы доставить на низкую околоземную орбиту 24,75 т грузов, а на геопереходную – 9,6 т.

По мере разработки ракеты Falcon эволюционировал и планировавшийся как ее развитие сверхтяжелый носитель: выводя по проекту на низкую орбиту уже до 32 т, он мог бы претендовать не только на значительную долю рынка коммерческих запусков тяжелых геостационарных спутников, но и рассчитывать на участие в гораздо более «денежных» федеральных запусках в интересах американских правительственных ведомств – как гражданских, так и военных.

В апреле 2011 г., выступая в Национальном пресс-клубе в Вашингтоне, руководитель SpaceX впервые публично представил будущий Falcon Heavy: при стартовой массе около 1400 т он мог бы выводить на низкую орбиту уже до 53 т грузов, а на геопереходную (ГПО) – до 21,2 т, причем по невиданно низкой цене – стоимость запуска оценивалась им в 77 и 135 млн долл. соответственно. По словам Маска, с помощью этого носителя удельные затраты на выведение можно будет снизить в разы – до 2000 долл. за килограмм груза. Для сравнения: даже самая мощная модификация ракеты Atlas V выводит на геопереходную орбиту грузы массой не более 8,9 т, а тяжеловес Delta IV Heavy – 14,22 т, при этом их пуск стоит не менее 153 и 350 млн долл. соответственно.

Ошарашенную публику озадачил вопрос: к чему такая огромная энергетика? В обозримом будущем ни коммерческий, ни федеральный рынок не планировали оперировать с подобными нагрузками. Казалось, Маск идет по неверному пути, проектируя ракету без задач и реальных полезных грузов. Однако эксперты понимали, откуда берутся такие цифры.

Во-первых, революционный скачок грузоподъемности объективно вытекал из развития концепции Falcon Heavy, базирующейся на максимальном заимствовании матчасти исходного Falcon 9.

С момента образования компания SpaceX декларировала своей целью создание многоразовых средств выведения, способных кардинально снизить стоимость космических запусков. Несколько лет экспериментируя с парашютной системой спасения первой ступени, инженеры пришли к варианту Falcon 9 v1.1, который принципиально отличался от предшественников реактивной системой вертикальной посадки. Последняя предполагала наличие в первой ступени больших излишков топлива, не используемых при выведении и расходуемых на предпосадочное маневрирование и мягкое приземление. Они снижали энергетические возможности, определяемые общим запасом топлива в баках носителя. Для того, чтобы соответствовать требованиям рынка запусков и компенсировать потери, разработчики пошли на удлинение баков. Однако наращивание стартовой массы тянуло за собой необходимость форсирования тяги двигателей. Заложенное (с опережением) в Falcon 9 v1.1 полуторакратное увеличение длины привело в результате и к полуторному скачку в заявленных характеристиках Falcon Heavy. 

Во-вторых, в силу объективных причин – относительно низкого удельного импульса кислородно-керосиновых двигателей и наличия всего двух ступеней – характеристики Falcon 9 быстро деградировали при выведении космических аппаратов на высокоэнергетические (в т.ч. геопереходные) орбиты и отлетные траектории, интересные федеральным заказчикам. Недаром Тори Бруно, президент и генеральный директор компании-конкурента ULA (United Launch Alliance), подчеркивал, что его ракеты Atlas V и Delta IV «обладают уникальной способностью формировать сложные орбиты и траектории». Это правда – они оснащены верхними ступенями с кислородно-водородными двигателями, и спад их характеристик гораздо плавнее. Для того, чтобы превзойти соперников, оставаясь в рамках находящейся в распоряжении производственной базы, у Маска оставался единственный путь – наращивать энергетику за счет увеличения массы и габаритов.

В-третьих, установка боковых ускорителей автоматически приводила к тому, что удельные характеристики носителя росли, поскольку чисто двухступенчатая схема деления уступала место «2,5‑ступенчатой»: со старта ракета уходит на номинальной тяге всех блоков первой ступени, затем двигатели «центра» дросселируются для экономии топлива. Два боковых блока отделяются примерно на 160‑й секунде полета, а центральный продолжает работать еще 30–40 секунд, увеличивая тем самым массу полезной нагрузки примерно на 10–15% по сравнению с вариантом, когда все три блока первой ступени функционируют одинаковое время.

Наконец, рост энергетических возможностей открывал для тяжелой ракеты SpaceX в перспективе возможность участия в федеральных лунных и марсианских проектах, в т.ч. пилотируемых. Первым сигналом здесь стали предложения по проекту Red Dragon, который был подготовлен в 2013 г. в рамках программы NASA Discovery и предусматривал отправку на Марс начиная с 2018 г. каждые два года беспилотных кораблей Dragon с целью отработки технологий посадки на другие планеты и сбора научной информации. Заявкой на участие в межпланетных программах является и декларация на сайте SpaceX возможности отправки к Плутону зондов массой до 3,5 т. Подчеркивая возможности своего «тяжеловеса», Маск обещает полеты по «быстрым» траекториям – без использования гравитационных маневров, увеличивающих продолжительность экспедиции на долгие годы, если не на десятилетия!

Печатная версия материала опубликована в журнале "Взлёт" № 3-4/2018

Галерея изображений

cover 9 10 2020 445x600

№9-10/2020

• Новые беспилотники «Кронштадта»
• Ту-95МСМ вышел на испытания
• Казанскому вертолетному заводу – 80
• Авиационные поршневые двигатели ЦИАМ
• FVL: вертолеты будущего для Армии США
• «Регионалы» в российском небе

 

 где купить?


separator

Интервью

27 августа 2019

Холдинг РКС: технологии решают все

На международном авиакосмическом салоне МАКС‑2019 одно из предприятий «Роскосмоса», холдинг «Российские космические системы» (РКС), представляет концепцию современного цифрового производства, которая должна решить три задачи – исключить брак при создании…
27 августа 2019

Валерий Кроль: российский авиационный рынок…

Одним из традиционных зарубежных участников всех авиасалонов МАКС является французская группа компаний Safran. Предприятия Safran участвуют в разработке и производстве двигателей SaM146 для российских самолетов Sukhoi Superjet 100, поставляют…
09 ноября 2018

Максим Литвинов: «CR929 – проект…

Презентация полноразмерного макета кабины экипажа и отсека салона перспективного российско-китайского дальнемагистрального пассажирского самолета CR929 стала одним из главных событий авиасалона Airshow China 2018 в Чжухае. Корреспондент «Взлёта» Михаил…
20 августа 2018

Аэросила: капитализация интеллектуального…

Одним из направлений реализуемой в настоящее время программы импортозамещения части бортовых систем современного российского пассажирского самолета Superjet 100 является замена зарубежной вспомогательной силовой установки на отечественную, создаваемую…
20 июля 2018

«Аэроприбор-Восход» – для военной авиации

Почти три четверти века входящее в состав КРЭТ акционерное общество «Аэроприбор-Восход» работает в интересах аэрокосмической отрасли. Многофункциональные аэрометрические системы, разработанные и производимые АО «АП Восход», устанавливаются практически на…


separator

Обзоры

Фото: Алексей Филатов
30 сентября 2020

«РЕГИОНАЛЫ» В РОССИЙСКОМ НЕБЕ – 2020

До наступления кризиса авиаперевозок, вызванного разразившейся в начале этого года пандемией коронавируса, региональная авиация России продолжала свое поступательное развитие. За прошлый год реактивными и турбовинтовыми региональными самолетами с числом…
Фото: ЦИАМ
15 сентября 2020

АПД: курс на отечественные образцы

О новых российских авиационных поршневых двигателях Пять лет назад наш журнал опубликовал обзор «ROTAXозамещение. Российские поршневые двигатели для легкой авиации и БЛА» (см. «Взлёт» №11/2015, с. 14–21), в котором рассматривалась ситуация, сложившаяся…
Фото: ВВС Войск Республики Сербской
09 августа 2020

ВЕРТОЛЕТЫ «МИ» НА БАЛКАНАХ. Часть 1.…

Год назад, в августе 2019 г., холдинг «Вертолеты России» распространил пресс-релиз о визите на ростовское вертолетостроительное предприятие «Роствертол» министра обороны Сербии Александра Вулина, которому были продемонстрированы четыре построенных для…
Фото: Андрей Чурсин
20 июля 2020

Airbus и Boeing в эпоху кризиса

Редко когда в соревновании, в котором принимают участие два в целом равных по силе и потенциальным возможностям игрока, один из них проигрывает с разгромным счетом. Но именно так произошло в очередном раунде «трансатлантической битвы» мировых…
Фото: TAI
15 июля 2020

ВИНТОКРЫЛЫЕ ИЗ АЗИИ: вертолетостроительные…

«Взлёт» ежегодно публикует обзоры о результатах работы и основных программах лидеров мирового вертолетостроения – отечественного холдинга «Вертолеты России» и пятерки ведущих зарубежных производителей винтокрылой техники из США и Западной Европы. Немало…


separator

Репортажи

Фото: Виктор Друшляков
10 сентября 2020

Новые беспилотники «Кронштадта»

Репортаж с форума «Армия-2020» Одной из наиболее посещаемых экспозиций прошедшего в конце августа в Подмосковье Международного военно-технического форума «Армия-2020» в конгрессно-выставочном центре «Патриот» стала стоянка беспилотных летательных…
Фото: Артём Аникеев / AviaPressPhoto
04 августа 2020

В НЕБЕ НАД НЕВОЙ. Репортаж с Главного…

26 июля 2020 г. в С.-Петербурге уже в четвертый раз состоялся Главный военно-морской парад. Демонстрация мощи отечественного флота и Морской авиации ВМФ, приуроченная к традиционно отмечаемому в последнее воскресенье июля Дню Военно-морского флота,…
Фото: Алексей Михеев
12 июля 2020

«АВИАДАРТС-2020». Репортаж с финального…

На полигоне Дубровичи в Рязанской области в период с 30 июня по 11 июля этого года прошел финальный (всероссийский) этап всеармейского конкурса летного мастерства экипажей Воздушно-космических сил России «Авиадартс-2020». Для проведения соревнований…
Фото: Ростех
09 декабря 2019

Рыбинские лопатки. Репортаж с «ОДК-Сатурн»

6 декабря 2019 г. в рыбинском ПАО «ОДК-Сатурн», дочернем предприятии входящей в госкорпорацию «Ростех» Объединенной двигателестроительной корпорации, торжественно открылось новое литейное производство, которое должно стать крупнейшим в России центром по…
Фото: Марина Лысцева
11 марта 2019

Як‑130 теперь и в Лаосе

20 января 2019 г. в столице Лаоса Вьентьяне состоялся масштабный военный парад в честь 70‑летия со дня создания Народной армии Лаосской Народно-Демократической Республики. Главной его сенсацией стало участие в воздушной части парада новейших…


separator