Анализ развития космических разгонных блоков

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

УДК 629.78

А. С. Суханов Научный руководитель - М. Д. Евтифьев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ КОСМИЧЕСКИХ РАЗГОННЫХ БЛОКОВ

По открытым материалам производится анализ развития космических разгонных блоков всех стран и делается вывод об их востребоваемости на современном этапе развития ракетно-космической техники, а также в сравнении показано какие блоки имеют наилучшие характеристики.

В настоящее время с использованием автоматических космических аппаратов (КА) осуществляется решение большого количества задач, что стало возможным в результате развития средств выведения КА. Для того чтобы эти КА выполнили свое целевое назначение их надо вывести на целевые орбиты. Для этого используются ракеты-носители (РН), которые при выведении КА могут работать последовательно и непрерывно и полностью вырабатывать запас компонентов топлива - непосредственное выведение. Однако есть задачи, которые решаются на орбитах, непосредственное выведение на которые невозможно. Кроме этого сегодня наметилась тенденция выведения одной РН сразу нескольких КА, которые имеют разные целевые орбиты. Во многих случаях есть необходимость включения двигателя при движении КА по орбите и обеспечение изменения вектора скорости аппарата. Это могут осуществлять космические разгонные блоки (КРБ). В настоящее время можно констатировать, что существует устойчивая и очень частая необходимость в наличии на ракете-носителе КРБ.

В России созданы и находятся в эксплуатации следующие КРБ: самые лучшие в мире по надежности блоки типа «ДМ» РКК «Энергия» для РН «Протон-М», «Зенит-38Ь, -38ЬБ»; блоки «Бриз-М» и «Бриз-КМ», созданные в ГКНПЦ им. М.В. Хруничева для РН «Протон-М» и «Рокот» в перспективе у этой орга-

низации еще два кислородно-водородных блока -КВРБ и УКВБ для РН «Ангара»; блоки типа «Фрегат» НПО им. С. А. Лавочкина для РН типа «Союз», и которые в последнее время стали применяться на РН «Зенит» и ориентируются также на РН «Ангара». Для легких РН на российском предприятии ЦКБ «Арсенал» создан и предлагается твердотопливный КРБ «Тор». В России наблюдается конкуренция между КРБ РКК «Энергия», ГКНПЦ им. М.В. Хруничева и НПО им. С. А. Лавочкина за использование их КРБ для выведения коммерческих нагрузок [1].

В США созданы и используются: в виде второй ступени РН «Атлас-5» кислородно-водородные разгонные блоки «Центавр-ЗВ-SEC» и «Центавр-ЗВ-DEC»; на РН «Дельта-4» применяются КРБ «Дельта-4-2» в двух вариантах по диаметру 4 и 5 м, а также в виде третьей ступени на РН тяжелого класса «Дельта-4Н» твердотопливный разгонный блок PAM-D; для твердотопливных РН легкого класса «Пегас-XL» и «Минотавр-1 и -4» используется жидкостный блок HAPS с повторным запуском; РН легкого класса «Таурус-XL» использует КРБ «Орион-38», этот же блок будет применяться на разрабатываемой РН легкого класса «Минотавр-5»; РН легкого класса «Афи-на-2» и разрабатываемая в настоящее время ракета «Афина-3» используют жидкостный блок О AM [2].

Год первого успешного пуска

Тенденции развития коэффициента конструктивного совершенства

Секция «Проектирование и производство летательньк аппаратов»

Европейское космическое агентство в настоящее время эксплуатирует КРБ EPS (L-9,7), ESC-A (Н-14,4), EPS-V (L-10) на РН «Ариан-5», а на перспективу ведутся работы по созданию блока ESC-B (Н-21) с более мощным двигателем с повторным включением [2].

Страны азиатского тихоокеанского региона такие как Китай эксплуатирует Н-18 и L-14 соответственно на третьих ступенях РН типа CZ-3 и CZ-4, Япония Н2А-2 на РН Н-2А и Н-2В, Индия эксплуатирует жидкостные разгонные блоки PS-2 на РН легкого класса PSLV, а на РН среднего класса GSLV кислородно-водородный блок CS-12 (12КРБ), разработанный в России на предприятии ГКНПЦ им. М. В. Хру-ничева, попытка запуска кислородно-водородного КРБ собственной разработки CUS была неудачной и пока находится в процессе доработки. Индийские специалисты очень активно продвигают свои разработки для коммерческих запусков и, в ближайшем будущем, они могут составить конкуренцию российским КРБ [2].

Из анализа развития КРБ видно, что к КРБ проявляется все больший интерес, как в России так и за рубежом, а в связи с этим имеется потребность в постоянном исследовании развития КРБ всех стран в сравнении, так как в настоящее время это направле-

ние не достаточно полно изучено. Также видно, что российские КРБ сегодня находятся на высоком техническом и технологическом уровнях относительно зарубежных КРБ. Однако продолжающаяся финансовые проблемы в ракетно-космической отрасли России не дает нам гарантии, что это будет продолжаться и далее.

По выявленным основным тактико-техническим характеристикам КРБ были построены графики, которые четко показывают положение отечественных разработок КРБ в сравнении с зарубежными аналогами. Для примера, на рисунке приведен график тенденции развития коэффициента конструктивного совершенства.

Библиографические ссылки

1. Евтифьев М. Д., Ковригин Л. А., Кольга В. В., Лебедева Л. Н., Филатов В. В. Современные отечественные ракеты-носители. Ракетно-космическая техника : учеб. пособие ; СибГАУ. Красноярск, 2005.

2. Евтифьев М. Д., Ковригин Л. А., Кольга В. В., Лебедева Л. Н., Филатов В. В. Современные ракеты-носители зарубежных стран. Ракетно-космическая техника : учеб. пособие ; СибГАУ. Красноярск, 2010.

© Суханов А. С., Евтифьев М. Д., 2011

УДК 669.713.7

Т. В. Трушкина, Е. В. Вахтеев Научный руководитель - А. Е. Михеев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

КОРРОЗИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ С МДО-ПОКРЫТИЕМ

Алюминиевые сплавы нашли широкое применение в производстве ракетно-космической техники. Детали из алюминиевых сплавов необходимо защищать от коррозии в агрессивных средах. Метод классического анодирования не полностью обеспечивает защиту. Рассматривается возможность нанесения защитных покрытий микродуговым оксидированием.

Для защиты деталей ЛА из алюминиевых сплавов от коррозионного разрушения применяют различные покрытия. Основным способом нанесения является электрохимический метод формирования покрытия с образованием оксидных пленок толщиной 40-60 мкм, обладающих высокой твердостью, износостойкостью, диэлектрическими свойствами, коррозионной стойкостью [1]. Для некоторых деталей входящих в конструкцию ЛА данная технология не обеспечивает требуемого качества. Например, на деталях ЛА выполненных литьем из сплава АМг-6 наблюдается отслаивание и разрушение покрытия. В ходе проведенных исследований выявили причину отслаивания покрытии. В структуре металла обнаружены интерметалид-ные включения, которые в сплаве, вызывают нарушение сплошности покрытия, снижающие их защитные свойства.

Одним из перспективных методов нанесения защитных покрытий на алюминиевые сплавы является микродуговое оксидирование (МДО). Технология

МДО позволяет формировать на металлах вентильной группы защитные покрытия различного функционального назначения, отличающиеся высокими механическими, электро- и теплофизическими параметрами, коррозионной стойкостью. В отличие от традиционного анодирования, процесс ведут при режимах, соответствующих условиям протекания микроплазменных процессов на обрабатываемой поверхности [2].

Таким образом, целью исследования является разработка технологии нанесения износостойких и кор-розионностойких покрытий на литые детали в режиме микроплазменного оксидирования, исследование их защитных свойств, сравнение коррозионной стойкости МДО покрытий и оксидных пленок полученных классическим анодированием.

Методика проведения эксперимента заключалась в получении покрытия на образцах из сплава АМг6 методом микродугового оксидирования (МДО) в двух различных электролитах №1 КОН 4г/л №28Ю3 10г/л; № 2 Ма2НР04* 12 Н2О 40г/л, Ма2Б407* 10Н20 30 г/л,