第一颗卫星的发射周年纪念日将在十月,但是直到60年前的今天,即60年代的5月15日,火箭才首次发射升空,然后将其发射到轨道上。 著名的“七人”确保了苏联在太空中的一系列胜利,令全世界感到高兴。今天,它在“工作场所”庆祝成立60周年-基地的火箭现在飞行并且将至少飞行十年。 您可以争论很长时间,哪种运载火箭是最好的,但是在我看来,最杰出的火箭的头衔肯定属于R-7家族。 七人是由聪明的人毫不夸张地设计的。 在火箭的设计中,您仍然可以找到他们机智,才华横溢甚至有时反常的决定的结果。
R-7的首批发射之一,TsENKI档案中的照片苏联美女
现代运载火箭实在太无聊了。 圆柱状的台阶最好以nadkaliberny整流罩的突出部结束,有时突出的管道会破坏平整的表面。 在这种背景下,带有锥形侧挡板的“七个”和复杂形状的第二阶段看起来像是真正的美。
联盟号运载火箭的台阶,照片来自TsSKB Progress /cosmopark.ru手册该照片清楚地表明,上部的中心块(第二级)比下部的宽。 此外,如果仔细观察,会发现中心块的上部是圆锥形的,台阶先扩大然后缩小。
VDNKh的沃斯托克火箭,谢尔盖·阿塞涅耶夫(Sergei Arssenev)摄影/ Wikimedia Commons如果您考虑一下,侧边栏也会引发问题。 除了它们是圆锥形的事实之外,因此,与同等高度的圆柱形圆柱体相比,它们所适合的燃料更少,许多现代导弹根本不使用侧架。 为什么它们出现在“七个”上?
根据主要火箭炮兵局的指数8R71,R-7被认为是洲际弹道导弹,它在8240公里的距离上载有一颗重5.4吨的氢弹。 苏联设计者已经知道如何使单级导弹飞行1200公里(R-5),但是简单的计算表明,单级导弹不足以达到这种射程和运载能力。 齐奥尔科夫斯基在20世纪初提出了一种理论解决方案-多级火箭-但它的实际实施立即给工程师带来了许多问题。 最明显的选择是将第二级置于第一级之上,这意味着第二级的发动机必须在接近真空和零重力的条件下在高海拔下打开。 还没有人知道启动火箭发动机在那里的表现。 因此,决定将第二步安装在软件包中。 在这种情况下,所有五台发动机都是在地面系统的电气控制下发射到地球上的,只有在一切正常的情况下,火箭才从发射台上下来。
将导弹作为“包装”制造的决定引起了许多新问题,因为设计人员实际上没有设计一种导弹,而是设计了五枚。 习惯于自由站立在发射台上的火箭的工程师们首先为侧挡板设计了四个单独的桌子,然后将火箭以直立的位置运输到发射架。 侧挡板本身最初想用20.92 m高的圆柱体制成,但是这个想法在图纸中看起来已经很糟糕了。 输送机看起来笨重,复杂且昂贵,四个单独的桌子无法容纳中央单元,此外,一阵小风还可能将火箭推翻。 战斗导弹迫不及待天气转晴。 诸如在起点周围筑墙之类的姑息解决方案看起来很丑陋,无法很好地解决问题。 有必要提出一些根本上新的东西。
在飞行中,来自侧挡块的力被传递到中央挡块上部的动力框架。 于是出现了一个非常优雅的想法,即使用发射台上火箭上已经存在的元素。 导弹悬挂在中间,因此在发射台上它承受的载荷几乎与飞行载荷重合。
侧板的安装单元,在起始结构的支架下方带有一个口袋,照片KIK USSR
发射台支架,照片KIK苏联
火箭在发射台上,照片KIK苏联另外,侧挡板被制成圆锥形并减少了1.3 m的长度,这样的解决方案首先降低了对动力支撑拆卸速度的要求,其次在飞行中将压力中心向后移,从而简化了控制系统的操作。
将火箭“悬挂在侧面”也解决了风荷载的问题-可以降低发射结构下方的尾巴,将其隐藏在风中,并摆脱发射周围的“中国墙”。
启动设施图,从KBOM档案中提取通过将垂直组件和运输设备替换为水平组件,还消除了效率低下的输送机。 安装单元变得轻巧而优雅。
联盟号运载火箭安装在发射设施中,照片由Ramil Sitdikov / RIA Novosti摄驯服的重力
“最可靠的机制是不存在的机制”-这句话归功于发射设施的首席设计师弗拉基米尔·巴明(Vladimir Barmin)。 而且根据这种格言,R-7火箭家族已接近绝对可靠性,因为许多动作不是通过特殊的机制而是通过驯服的重力来执行的。
简单可靠直到天才,才实现“七个”的开始。 启动侧挡时,牵引力分散是不可避免的。 在这种情况下,可能会产生较大的干扰力矩,并且在最坏的情况下,“延迟”块可能会从数据包中掉出来。 不可能用50年代的方法来同步发动机的启动。 但是他们设法很好地解决了这个问题-发射时的侧挡板进入了中间推力阶段,小于火箭的质量。 发射场的农场抵消了令人不安的时刻。 如果一切正常,则启动中央单元的引擎。 发动机的总推力超过了火箭的重量,并开始上升。 当火箭升起49毫米时,发射台的支架从坐骑中脱出,火箭发现自己可以自由飞行。 从中间阶段到全推力,侧挡块更简单,更可靠地切换,这已经可以在飞行中完成。
火箭上升了一点,支撑已经开始前进,录像中的静止图像是苏联KIK拍摄的
ESA视频启动动画动力支座和电缆桅杆在重力的影响下转向-它们配备了大型和重型配重。
配重-黄色气瓶,Roscosmos照片侧板的分离也很简单。 分离之前,将侧挡块的发动机切换至减小的牵引力,并关闭转向发动机。 然后,较低的力在火箭的尾部断裂。
下部电源连接,照片KIK苏联侧块的发动机专门放置在与块的轴线成一定角度的位置。
机体轴和发动机推力方向,KIK苏联方案因此,在断开电源键之后,块开始旋转。
图片KIK苏联然后,关闭侧挡板的引擎。 中央块(第二级)的引擎继续工作,而侧块在其重量的作用下从固定装置中掉出来。 机械连接断开后,氧气罐的排放阀立即打开,侧挡板开始扭曲。
中间红色安全盖下方的放泄阀,照片KIK苏联仅在21世纪,车载摄像机才被安装在“联盟号”上,我们得以看到附近的美景。
ESA视频动画我建议在
KIK苏联网站上查看独特的人员和紧急部门。
德国遗产悖论
美国和苏联的火箭与太空技术从第二次世界大战结束后继承的德国战利品中获得了很多借鉴。 而且,如果美国人拥有Fau-2的首席设计师Werner von Braun和他的大多数团队,那么苏联的“猎物”就比较温和-火箭零件和Helmut Grettrup等二线设计师。 然而,有时有人指责说苏联的设计师并非自己研发火箭,而是偷走了德国设计师的思想。 如果需要,甚至可以在Internet上找到所谓的Grettrup项目的图纸,可疑地类似于P-7。
图astronautix.com至少对太空技术的历史感兴趣的任何人都知道,即使从形式上说是V-2的复制品,苏联R-1,也已经与它有所不同,因为它被修改用于苏联生产并使用了其他材料。 从P-2开始,苏联设计师就推动了德国人的发展,并开始走自己的路。 Grettrup在将R-7隔离了几年之后,于1953年在R-7研发之前从苏联释放,而G-5则是巡航项目,而不是弹道导弹。 因此,of窃的指控是完全没有根据的。 但是,与此同时,我在“七个”中知道两件仍然带有德国商标的东西。
第一个是开始键,旋转键给出最后一个手动命令以发射火箭。 设计人员为R-7起动器系统创建了遥控器,他们想放置一个外观更现代的开关,但是习惯了“启动钥匙”命令的军方要求留下机械钥匙。
LJ Yellow-Reporter的照片在宇宙博物馆的开关键第二个想法是通过过氧化氢的催化分解来驱动涡轮泵单元。 在存在催化剂的情况下,浓的过氧化物变成热水蒸气,释放出的能量使涡轮旋转,从而向发动机供应燃料。 V-2以及苏联R-1,R-2,R-5都使用了这一概念,但R-7家族仍然使用该概念,只有后续的导弹才被放弃。 在1950年代,它虽然不是最有效的选择,但却是一种简单,紧凑和可靠的选择,但现在看来已经过时了。 更现代的导弹具有小型燃烧室形式的气体发生器,该燃烧室使用与主机相同的部件,并使用相同的燃料箱。 但是现在进行引擎升级和重新设计为时已晚,引擎可靠性在数百次启动中都具有宇宙性,因此过氧化物气体发生器将在“七次”飞行直到其运行结束。
气体发生器图纸lpre.de复杂,简单和不寻常
当设计R-7时,一枚导弹实际上变成了五枚时,出现了油耗不均的问题。 不管引擎操作员尝试生产相同引擎的努力程度如何,现在特定引擎实例的组件的推力和流速都将在一定范围内。 在50年代的技术上,将损失数十吨燃料,火箭将承受来自不同质量的侧块的不对称载荷。 因此,我必须为排空水箱制作一个特殊的同步系统。
如果一个导弹单元的可靠性为0.9,则由于全部五个导弹都需要正常飞行,因此可靠性必须成倍增加,而总可靠性将为0.9
5 ,即0.59,这是完全不可接受的。 并且这没有考虑控制系统,分离系统等的可靠性。 设计人员必须从根本上提高系统的可靠性-不仅实现了所有可能的复制,而且还对三个完全相同的系统进行了投票(多数化)。 不可能进行复制的事实(例如发动机)受到地面测试和测试。 实际上,苏联的R-7火箭发射器创造了R-7,确保了技术系统的可靠性,在质量上达到了新的高度。
发动机操作员发明了一种优雅的解决方案,已成为苏联和俄罗斯航天技术的传统解决方案。 不可能制造出具有大燃烧室和R-7所需参数的发动机。 在较小的燃烧室中,过程更易于理解和控制。 一个大腔室被四个小腔室取代,提高发动机效率的好处超过了增加质量带来的损失。 在最初的“七个”燃烧室中,已经有32个燃烧室-20个行进和12个转向。
联盟号发射运载工具发射,NASA照片可靠地点燃32个燃烧室并非易事。 由于发动机在第一步和第二步都是在地面上启动的,因此有可能实现一种非常简单且便宜的解决方案-带有在木架上安装电熔丝的烟火检查器。
木制支架上的结冰装置实际上,它们是巨大的比赛,热点火装置花费一分钱,并且可以让您可靠地启动发动机-如果检查器由于某种原因未着火,控制系统将接收与此有关的信息,并停止火箭的发射。 该系统的可靠性在于,由于点火不良而导致的火箭发射每十次取消一次。
但是我最后一次保留了R-7系列最有趣的功能。 七号可能是现有运载火箭中仅有的一辆,在启动之前,人员像在旧车上一样,在“弯曲起动器”的帮助下手动旋转发动机的涡轮泵单元。
涡轮泵的顶视图, RSC Energia博物馆 ,自己的照片在R-7处,液态氧被用作氧化剂。 他很冷,他试图冻结一切。 涡轮泵组件在启动前先进行加热,但为确保其不会冻结并可以自由旋转,工作人员在每个缸体的侧面打开一个小舱口,将“启动器启动器”插入孔中并旋转。
手动TNA舱口,RSC能源博物馆,自己的照片结论
对于技术系统而言,六十年是相当长的时期。 当然,此后火箭已进行了多次现代化改造,尽管具有所有古老的结构要素,但它仍然有效且具有竞争力。 而且数百次启动所获得的可靠性将非常难以超越。 早在21世纪,她就出现了两个新的起点-在库鲁和沃斯托奇尼。 美丽,巧妙,复杂,简单和自相矛盾-所有这些都是我们最美妙的“七个”。
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